(57)【要約】【課題】異なる半導体層を有する複数種のトランジスタを備えた表示装置を提供する。【解決手段】表示装置は、表示領域を有する基板と、基板の表示領域に配列された複数の画素と、を備え、複数の画素の各々は、発光素子、第１トランジスタ、第２トランジスタ、第１絶縁層、及び第２絶縁層を含み、第１トランジスタは、シリコン層を有し、第２トランジスタは、第１絶縁層よりも上層に配置された酸化物半導体層を有し、第１絶縁層は、酸化シリコン層を含み、第１絶縁層は、シリコン層と、酸化物半導体層との間に、複数の画素に共通して表示領域に亘って配置され、第２絶縁層は、ダイヤモンドライクカーボンを含み、第２絶縁層は、第２トランジスタのチャネル領域と、第１絶縁層との間に配置される。【選択図】図５
2019066517.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示領域を有する基板と、
前記基板の前記表示領域に配列された複数の画素と、を備え、
前記複数の画素の各々は、発光素子、第１トランジスタ、第２トランジスタ、第１絶縁層、及び第２絶縁層を含み、
前記第１トランジスタは、シリコン層を有し、
前記第２トランジスタは、前記第１絶縁層よりも上層に配置された酸化物半導体層を有し、
前記第１絶縁層は、酸化シリコン層を含み、
前記第１絶縁層は、前記シリコン層と、前記酸化物半導体層との間に、前記複数の画素に共通して前記表示領域に亘って配置され、
前記第２絶縁層は、ダイヤモンドライクカーボンを含み、
前記第２絶縁層は、前記第２トランジスタのチャネル領域と、前記第１絶縁層との間に配置される、表示装置。
【請求項２】
前記シリコン層は、多結晶シリコンである請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記第１トランジスタは、駆動トランジスタであり、
前記第２トランジスタは、選択トランジスタである請求項１に記載の表示装置。
【請求項４】
前記第２トランジスタは、トップゲート構造を有することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項５】
前記第２絶縁層は、前記酸化物半導体層の全領域に亘って配置される、請求項１に記載の表示装置。
【請求項６】
前記第２絶縁層は、少なくとも２つの前記酸化物半導体層に亘って配置される、請求項１に記載の表示装置。
【請求項７】
前記第２絶縁層は、前記表示領域の全領域に亘って配置される、請求項１に記載の表示装置。
【請求項８】
前記第２絶縁層は、前記酸化物半導体層に接して配置される、請求項１に記載の表示装置。
【請求項９】
前記第２絶縁層に含有される水素濃度は、前記第１絶縁層に含有される水素濃度よりも低い、請求項１に記載の表示装置。
【請求項１０】
第３絶縁層をさらに有し、
前記第３絶縁層は、ダイヤモンドライクカーボンを含み、
前記第３絶縁層は、前記第２トランジスタの上において前記チャネル領域と重畳して配置される、請求項１に記載の表示装置。
【請求項１１】
前記第３絶縁層に含有される水素濃度は、前記第１絶縁層に含有される水素濃度よりも低い、請求項１０に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置に関する。特に、シリコン系半導体及び酸化物半導体を用いた表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
低温多結晶シリコン（ＬＴＰＳ：Ｌｏｗ  Ｔｅｍｐｅｒｔｕｒｅ  Ｐｏｌｙ−Ｓｉｌｉｃｏｎ）は、オン状態での高い駆動能力や、高いキャリア移動度を有することから、液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置に広く用いられている。低温多結晶シリコンは、非晶質シリコンにレーザを照射することによって形成される。
【０００３】
しかしながら、非晶質シリコンにレーザを照射する際のムラにより、結晶粒径にムラが生じてしまう。このような結晶粒径のムラに起因するトランジスタ特性のばらつきは、有機ＥＬ表示装置の輝度ムラの原因となってしまう。
【０００４】
そこで、トランジスタ特性のばらつきが小さいトランジスタとして、酸化物半導体層を用いたトランジスタが注目されている。例えば、特許文献１には、酸化物半導体層を用いたトランジスタを備えた表示装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−０５６５６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、酸化物半導体層を用いたトランジスタでは、オン状態での駆動能力や、キャリア移動度は、多結晶シリコン層には及ばない。
【０００７】
そこで本発明は、異なる半導体層を有する複数種のトランジスタを備えた表示装置を提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一実施形態に係る表示装置は、表示領域を有する基板と、基板の表示領域に配列された複数の画素と、を備え、複数の画素の各々は、発光素子、第１トランジスタ、第２トランジスタ、第１絶縁層、及び第２絶縁層を含み、第１トランジスタは、シリコン層を有し、第２トランジスタは、第１絶縁層よりも上層に配置された酸化物半導体層を有し、第１絶縁層は、酸化シリコン層を含み、第１絶縁層は、シリコン層と、酸化物半導体層との間に、複数の画素に共通して表示領域に亘って配置され、第２絶縁層は、ダイヤモンドライクカーボンを含み、第２絶縁層は、第２トランジスタのチャネル領域と、第１絶縁層との間に配置される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態に係る表示装置の概略図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る表示装置の画素が有する画素回路の回路構成を説明する回路図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る表示装置の画素の構成を説明する平面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る表示装置の画素の構成を説明する拡大平面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る表示装置の画素の構成を説明する断面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る表示装置の画素の構成を説明する拡大平面図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る表示装置の画素の構成を説明する断面図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る表示装置の画素の構成を説明する拡大平面図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る表示装置の画素の構成を説明する断面図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係る表示装置の画素の構成を説明する拡大平面図である。
【図１１】本発明の一実施形態に係る表示装置の画素の構成を説明する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明のいくつかの実施形態による表示装置について詳細に説明する。なお、本発明の表示装置は以下の実施形態に限定されることはなく、種々の変形を行ない実施することが可能である。全ての実施形態においては、同じ構成要素には同一符号を付して説明する。また、図面の寸法比率は、説明の都合上、実際の比率とは異なったり、構成の一部が図面から省略されたりする場合がある。
【００１１】
＜第１実施形態＞
本実施形態に係る表示装置１００について、図１乃至図４を参照して説明する。
【００１２】
［表示領域］
図１は、本実施形態に係る表示装置１００の表示領域１０３を示した概略図であり、表示領域１０３を平面視した場合における概略図を示している。本明細書等では、表示装置１００を画面（表示領域１０３）に垂直な方向から見た様子を「平面視」と呼ぶ。
【００１３】
図１に示すように、表示装置１００は、絶縁表面上に形成された表示領域１０３と、走査線駆動回路１０４と、ドライバＩＣ１０６と、を有する。ここで、絶縁表面は、基板１０１の表面である。基板１０１として、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。可撓性を有する樹脂基板を用いることにより、表示装置を折り曲げることが可能となる。また、基板１０１として、光を透過する材料であることが好ましい。また、対向基板１０２も、基板１０１と同様の基板を使用することができる。なお、表示装置を折り曲げる必要がない場合には、基板１０１として、金属基板、セラミックス基板、又は半導体基板などを用いてもよい。
【００１４】
表示領域１０３には、発光素子を有する画素１０９が複数設けられている。複数の画素１０９は、行列状に配列されている。複数の画素１０９の配列数は任意である。例えば、行方向にｍ個、列方向にｎ個の画素１０９が配列される（ｍ及びｎは整数）。複数の画素１０９の各々は、図１に図示されていないが、少なくとも選択トランジスタ、駆動トランジスタ、及び発光素子を有する画素回路から構成される。
【００１５】
また、表示領域１０３の周囲を周辺領域１１０が取り囲んでいる。ドライバＩＣ１０６は、走査線駆動回路１０４に信号を与える制御部として機能する。そして、ドライバＩＣ１０６内には、信号線駆動回路が組み込まれている。また、図１では、ドライバＩＣ１０６は、基板１０１上に設けられる例について示しているが、フレキシブルプリント基板１０８上に設けて外付けされていてもよい。フレキシブルプリント基板１０８は、周辺領域１１０に設けられた端子１０７と接続される。
【００１６】
また、表示領域１０３には、第１方向に沿って設けられた複数の走査線１１１と、第１方向と交差する第２方向に沿って設けられた複数の信号線１１２と、が設けられている。また、走査線１１１と信号線１１２とに接続される画素１０９が、マトリクス状に配置されている。画素１０９には、後述する画素電極と、該画素電極の一部（アノード）、該画素電極上に積層された発光層を含む有機層（発光部）及び陰極（カソード）からなる発光素子と、を含む。各画素１０９には、信号線駆動回路から信号線１１２を介して画像データに応じたデータ信号が与えられる。それらデータ信号に従って、各画素１０９に設けられた画素電極に電気的に接続されたトランジスタを駆動し、画像データに応じた画面表示を行うことができる。トランジスタとしては、典型的には、薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＴＦＴ）を用いることができる。
【００１７】
また、図示はしないが、発光素子上に、無機絶縁層と有機絶縁層とが積層された封止膜を有していてもよい。封止膜を有することにより、表示装置の外部から水分や酸素が発光素子に侵入することを防止することができる。これにより、発光素子の劣化を低減することができる。発光素子上には、粘着材を介して対向基板１０２が設けられる。また、対向基板１０２上には、偏光板及び位相差板が設けられる。偏光板及び位相差板は、表示装置１００に入射した外光が、画素電極で反射することによる視認性の劣化を抑制するために設けられる。なお、発光素子（又は封止膜）上に、粘着材を介して偏光板及び位相差板を設ける場合には、必ずしも対向基板１０２を設けなくてもよい。
【００１８】
［画素回路］
図２は、本実施形態に係る表示装置１００の複数の画素１０９の各々が有する画素回路である。
【００１９】
複数の画素１０９の各々は、少なくともトランジスタ２１０、トランジスタ２２０、保持容量２３０、及び発光素子２４０を含む。
【００２０】
トランジスタ２１０は、駆動トランジスタとして機能する。すなわち、発光素子２４０に接続され、発光素子２４０の発光輝度を制御するトランジスタである。トランジスタ２１０は、ゲートがトランジスタ２２０に接続され、ソースが駆動電源線１１３に接続され、ドレインが発光素子２４０の陽極に接続されている。トランジスタ２１０は、ゲート−ソース間電圧によってドレイン電流が制御される。保持容量２３０は、ゲート−ソース間電圧を保持するようにトランジスタ２１０のゲート−ソース間に接続される。
【００２１】
トランジスタ２２０は、選択トランジスタとして機能する。すなわち、トランジスタ２２０は、信号線１１２とトランジスタ２１０のゲートとの導通状態を制御する。トランジスタ２２０は、ゲートが走査線１１１に接続され、ソースが信号線１１２に接続されて、ドレインがトランジスタ２１０のゲートに接続されている。
【００２２】
発光素子２４０は、陽極がトランジスタ２１０のドレインに接続され、陰極が基準電源線１１４に接続されている。
【００２３】
トランジスタ２１０は、駆動トランジスタとして機能するため、飽和状態で駆動する。そのため、オン状態での高い駆動能力を有することが好ましく、高いキャリア移動度を有することが望まれる。
【００２４】
トランジスタ２２０は、選択トランジスタとして機能するため、良好なスイッチング特性を有することが好ましい。つまり、オン状態での電流値が大きく、オフ状態での電流値が小さいことが好ましい。
【００２５】
このように、有機ＥＬ表示装置においては、トランジスタ２１０及びトランジスタ２２０は、それぞれ要求される特性が異なる。これに鑑み、本実施形態に係る表示装置において、トランジスタ２１０及びトランジスタ２２０において、異なる半導体材料を用いる。詳細は後述するが、トランジスタ２１０はアモルファスシリコンや多結晶シリコンなどのシリコン層にチャネルが形成されるトランジスタであり、トランジスタ２２０は酸化物半導体層にチャネルが形成されるトランジスタである。
【００２６】
しかしながら、酸化物半導体層を用いたトランジスタの製造には、以下のような課題がある。例えば、酸化物半導体層に隣接する層から水素や水分が酸化物半導体層に侵入すると、トランジスタの特性が劣化するという問題がある。具体的には、キャリア移動度の低下、閾値ばらつき等が生じる。一方、多結晶シリコン層を用いたトランジスタの製造には、多結晶シリコン層の水素化によりトランジスタの特性ばらつきが緩和され、またトランジスタの特性が向上することが知られている。
【００２７】
酸化物半導体層を用いたトランジスタと、多結晶シリコン層を用いたトランジスタのそれぞれの特徴を活用できるように、双方のトランジスタを混載させる表示装置を製造するには、水素等の影響による相反する性質を克服する必要がある。
【００２８】
そこで、本実施形態では、多結晶シリコン層を用いたトランジスタと、酸化物半導体層を用いたトランジスタを含む表示装置において、それぞれのトランジスタの特性変動が抑制された表示装置について説明する。
【００２９】
［画素の構成］
次に、本実施形態に係る表示装置１００の画素１０９の構成について、図３乃至図５を参照して説明する。
【００３０】
図３は、本実施形態に係る表示装置１００が有する画素１０９の構成を説明する平面図である。図４は、本実施形態に係る表示装置１００が有する画素１０９の構成を説明する拡大平面図である。図５は、図３のＡ１−Ａ２間の断面図、及び図４のＢ１−Ｂ２間の断面図を示している。なお、図５において、Ａ１−Ａ２間は多結晶シリコンを用いたトランジスタ２１０の断面図を示し、Ｂ１−Ｂ２間は酸化物半導体層を用いたトランジスタ２２０の断面図を示す。
【００３１】
図５に示すように、基板１０１上には、下地膜２１１が設けられている。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ラート、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、又は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。
【００３２】
また、下地膜２１１は、酸化シリコン、窒化シリコン、又は酸化アルミニウム等の無機絶縁材料で構成される絶縁層である。下地膜２１１は、単層に限定されるものではなく、例えば、酸化シリコン層と窒化シリコン層とを組み合わせた積層構造を有してもよい。この構成は、基板１０１との密着性や、後述するトランジスタ２２０に対するガスバリア性を考慮して適宜決定すればよい。
【００３３】
下地膜２１１上には、トランジスタ２１０が設けられている。トランジスタ２１０は、駆動トランジスタとして機能する。トランジスタ２１０は、半導体層２１２と、半導体層２１２上に設けられたゲート絶縁膜２１３と、ゲート絶縁膜２１３上に設けられたゲート電極２１４と、を有する。トランジスタ２１０は、オン状態での駆動能力が高く、キャリア移動度が高い、多結晶シリコンを半導体層２１２として用いたトランジスタである。ゲート絶縁膜２１３として、酸化シリコン膜又は窒化シリコン膜などを用いることができる。また、ゲート絶縁膜２１３上には、ゲート電極２１４が設けられている。ゲート電極２１４として、銅、モリブデン、タンタル、タングステン、若しくはアルミニウム等の金属材料、又はこれらの合金材料を用いることができる。
【００３４】
また、トランジスタ２１０上には、ゲート電極２１４を覆う層間絶縁層２１５が設けられ、層間絶縁層２１５にはコンタクトホール２１６、２１７が設けられている。層間絶縁層２１５上に、ソース電極又はドレイン電極２１８、２１９が設けられ、コンタクトホール２１６、２１７を介して、半導体層２１２と接続されている。層間絶縁層２１５として、酸化シリコン又は窒化シリコンを用いることができる。層間絶縁層２１５は、単層であってもよいし、積層であってもよい。ソース電極又はドレイン電極２１８、２１９として、それぞれ、銅、チタン、モリブデン、アルミニウムなどの金属材料、又はこれらの合金材料を用いることができる。
【００３５】
なお、図５において、ソース電極又はドレイン電極２１９を含む導電層は、図２に示す駆動電源線１１３に相当する。
【００３６】
なお、図５に示すように、半導体層２１２と同じ下地膜２１１上に、半導体層２２１をさらに有する。半導体層２２１と、ゲート絶縁膜２１３と、ゲート電極２１４によって、保持容量２３０が形成される。半導体層２２１は、ソース電極又はドレイン電極２１９と、ゲート絶縁膜２１３と層間絶縁層２１５に設けられたコンタクトホール２２２を介して接続されている。
【００３７】
層間絶縁層２１５、ソース電極又はドレイン電極２１８、２１９上には、層間絶縁層２２３が設けられている。層間絶縁層２２３は、酸化シリコン又は窒化シリコンを用いることができる。
【００３８】
本実施形態では、層間絶縁層２１５として、窒化シリコンを用い、層間絶縁層２２３として、酸化シリコンを用いる例について説明する。
【００３９】
窒化シリコンは、比較的高濃度の水素を含んでおり、水素を放出しやすい膜である。窒化シリコンを、層間絶縁層２１５として用いることで、多結晶シリコンである半導体層２１２に水素を供給することができる。多結晶シリコンに水素が供給されると、多結晶シリコンの界面及び内部に存在する未結合手（ダングリングボンドともいう）が水素原子で終端することができる。これにより、エネルギーギャップ内のエネルギー準位密度が低減されるため、トランジスタ２１０の特性を改善することができる。
【００４０】
酸化シリコンは、その下に設けられる窒化シリコンが含有する水素が外部に拡散することを抑制するために設ける。つまり、層間絶縁層２２３よりも上の層に設けられる酸化物半導体である半導体層に、水素が侵入することを防止するために設ける。
【００４１】
層間絶縁層２２３上には、トランジスタ２２０が設けられる。トランジスタ２２０は、選択トランジスタとして機能する。トランジスタ２２０は、半導体層２２５と、半導体層２２５上に設けられたゲート絶縁膜２２６と、ゲート絶縁膜２２６上に設けられたゲート電極２２７と、を有する。トランジスタ２２０は、オン状態での電流値が大きく、オフ状態での電流値が小さい、スイッチング特性が良好な、酸化物半導体を半導体層２２５として用いたトランジスタである。ゲート絶縁膜２２６として、酸化シリコン膜又は窒化シリコン膜などを用いることができる。また、ゲート絶縁膜２２６上には、ゲート電極２２７が設けられている。ゲート電極２２７として、銅、モリブデン、タンタル、タングステン、若しくはアルミニウム等の金属材料、又はこれらの合金材料を用いることができる。なお、図５においては、トランジスタ２２０はトップゲート型構造を有する場合について示すが、ボトムゲート型構造を有していてもよい。
【００４２】
半導体層２２５として酸化物半導体層を用いたトランジスタ２２０は、半導体層２２５に水素が侵入すると、トランジスタ２２０の閾値ばらつきが増大し、キャリア移動度が低下するなど、トランジスタ特性が劣化するおそれがある。特に、トランジスタ２２０のチャネル領域おいては、トランジスタ特性に大きな影響を与える。
【００４３】
そこで、図４及び図５に示すように、トランジスタ２２０のチャネル領域と重なる領域に、チャネル領域に水素が侵入することを防止するための絶縁層２２４を設ける。絶縁層２２４として、含有される水素濃度が低く、水素を極力透過させない材料であることが好ましい。絶縁層２２４として、例えば、ダイヤモンドライクカーボンを用いることが好ましい。ここで、ダイヤモンドライクカーボンとは、主として炭化水素、又は炭素の同素体からなるアモルファス硬質膜のことをいう。また、ダイヤモンドライクカーボンは、ダイヤモンド結合（ＳＰ３結合）とグラファイト結合（ＳＰ２結合）との両方の結合が混在している構造をとる。
【００４４】
ダイヤモンドライクカーボンは、ＣＶＤ法により、膜厚５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下で成膜することができる。ダイヤモンドライクカーボンは緻密な膜であるため、水素の透過を抑制できる。これにより、層間絶縁層２２３を厚く設ける必要がなくなるため、層間絶縁層２２３の膜厚を薄くすることができる。また、ダイヤモンドライクカーボンは、ＣＶＤ法により成膜されるため、例えば、酸化アルミニウムを、スパッタリング法により成膜する場合と比較して、発生するごみを少なくすることができる。さらに、ＣＶＤ法により成膜されるダイヤモンドライクカーボンは、スパッタリング法により成膜される酸化アルミニウムと比較して、膜厚均一性に優れる。
【００４５】
層間絶縁層２２３上に、ＣＶＤ法によりダイヤモンドライクカーボンを成膜した後、エッチング法によりダイヤモンドライクカーボンを島状に加工することで、絶縁層２２４を形成することができる。その後、層間絶縁層２２３上に、酸化物半導体を成膜して、島状の半導体層２２５を形成すればよい。絶縁層２２４は、少なくともトランジスタ２２０のチャネル領域と重なる領域に重畳するように設けられる。つまり、トランジスタ２２０のゲート電極２２７と、絶縁層２２４とが重畳するように設けられる。
【００４６】
また、絶縁層２２４に含有される水素濃度は、層間絶縁層２２３に含有される水素濃度のよりも低いことが好ましい。このように、酸化物半導体である半導体層２２５により近いほど水素濃度を低くすることで、酸化物半導体層に水素が侵入することを抑制することができる。
【００４７】
このように、トランジスタ２２０のチャネル領域と重なる領域に、含有される水素濃度が低く、水素を極力透過させない絶縁層２２４を設けることにより、層間絶縁層２２３から放出された水素が、半導体層２２５に侵入することを抑制することができる。これにより、トランジスタ２２０の閾値ばらつきの増大、キャリア移動度の低下などのトランジスタ特性の劣化を抑制することができる。
【００４８】
また、絶縁層２２４は、半導体層２２５に接して設けられることが好ましい。これにより、半導体層２２５の下面から、水素が侵入することを抑制することができる。
【００４９】
また、トランジスタ２２０上には、ゲート電極２２７を覆う層間絶縁層２２８が設けられ、層間絶縁層２２８には、コンタクトホール２２９、２３１が設けられている。層間絶縁層２２８上に、ソース電極又はドレイン電極２３２、２３３が設けられ、コンタクトホール２２９、２３１を介して、半導体層２２５に接続されている。層間絶縁層２２８として、酸化シリコン又は窒化シリコンを用いることができる。層間絶縁層２２８は、単層であってもよいし、積層であってもよい。なお、この場合、酸化シリコン又は窒化シリコンは、水素を含まない条件で成膜されることが好ましい。ソース電極又はドレイン電極２３２、２３３として、それぞれ、銅、チタン、モリブデン、アルミニウムなどの金属材料、又はこれらの合金材料を用いることができる。
【００５０】
ここで、図３に示すように、ソース電極又はドレイン電極２３３は、コンタクトホール２４５を介して、導電層２４７と接続されており、導電層２４７は、コンタクトホール２４８を介して、トランジスタ２１０のゲート電極２１４と接続されている。コンタクトホール２４５は、層間絶縁層２２８に設けられており、コンタクトホール２４８は、ゲート絶縁膜２２６、層間絶縁層２２３、及び層間絶縁層１１５に設けられている。また、導電層２４７は、トランジスタ２２０のゲート電極２２７と同じ工程で形成される。
【００５１】
なお、図５において、ゲート電極２２７を含む導電層は、図２に示す走査線１１１に相当し、ソース電極又はドレイン電極２３２を含む導電層は、図２に示す信号線１１２に相当する。
【００５２】
層間絶縁層２２８、ソース電極又はドレイン電極２３２、２３３上には、平坦化膜２３４が設けられている。平坦化膜２３４は、下層に配置された各種トランジスタや配線等に起因する凹凸を平坦化するために設けられる。平坦化膜２３４の材料としては、アクリル樹脂、又はポリイミド樹脂などの有機絶縁材料を用いることができる。
【００５３】
平坦化膜２３４上には、発光素子２４０が設けられている。発光素子２４０は、画素電極２３５（アノードともいう）と、画素電極上に積層された発光層を含む有機層２４２と、陰極２４３（カソードともいう）を少なくとも有する。
【００５４】
画素電極２３５は、ソース電極又はドレイン電極２１８と電気的に接続されている。具体的には、ソース電極又はドレイン電極２１８は、ゲート絶縁膜２２６上に設けられた導電層２３７と、層間絶縁層２２３及びゲート絶縁膜２２６に設けられたコンタクトホール２３６を介して接続されている。また、導電層２３７は、層間絶縁層２２８上に設けられた導電層２３９と、層間絶縁層２２８に設けられたコンタクトホール２３８を介して接続されている。また、導電層２３９は、平坦化膜２３４上に設けられた画素電極２３５と、平坦化膜２３４に設けられたコンタクトホール２４１を介して接続されている。
【００５５】
ここで、導電層２３７は、トランジスタ２２０のゲート電極２２７と同じ工程で形成される層である。また、導電層２３９は、ソース電極又はドレイン電極２３２、２３３と同じ工程で形成される層である。
【００５６】
画素電極２３５は、複数の画素１０９の各々に対して配置されている。画素電極２３５の材料としては、有機層２４２で発生した光を陰極２４３側に反射させるために、反射率の高い金属層を含むことが好ましい。反射率の高い金属層としては、例えば銀（Ａｇ）を用いることができる。また、前述の反射率の高い金属層に加え、透明導電層が積層されてもよい。透明導電層としては、例えばＩＴＯ（酸化スズ添加酸化インジウム）やＩＺＯ（酸化インジウム・酸化亜鉛）等を用いることが好ましい。画素電極２３５は、反射率の高い金属層と、透明導電層とが積層されて構成されてもよい。
【００５７】
絶縁層２４４は、隣接する２つの画素１０９間に設けられている。絶縁層２４４は、画素電極２３５の周縁部を覆うように設けられている。また、絶縁層２４４は、導電層２３９と、画素電極２３５との接続領域を覆うように設けられている。
【００５８】
絶縁層２４４の材料としては、無機絶縁材料又は有機絶縁材料を用いることができる。無機絶縁材料としては、例えば酸化シリコン、窒化シリコン、又はそれらの組み合わせ等を用いることができる。有機絶縁材料としては、例えばポリイミド樹脂、アクリル樹脂、又はそれらの組み合わせ等を用いることができる。無機絶縁材料と有機絶縁材料との組み合わせを用いてもよい。
【００５９】
絶縁材料で形成された絶縁層２４４が配置されることによって、陰極２４３と画素電極２３５とが、画素電極２３５の端部において短絡することを防止することができる。更に、隣接する画素１０９間を確実に絶縁することができる。
【００６０】
有機層２４２は、画素電極２３５及び陰極２４３に挟持されて配置されている。有機層２４２には、電流が供給されると発光する有機ＥＬ材料を含む発光層を有する。有機ＥＬ材料としては、低分子系又は高分子系の有機材料を用いることができる。低分子系の有機材料を用いる場合、有機層２４２は発光層に加え、発光層を挟持するように正孔注入層や電子注入層、更に正孔輸送層や電子輸送層等を含んで構成される。
【００６１】
陰極２４３は、複数の画素１０９の全領域に亘って配置されている。陰極２４３の材料としては、有機層２４２に含まれる発光層で発生した光を透過させるために、透光性を有し、且つ導電性を有する材料が好ましい。陰極２４３の材料としては、例えばＩＴＯ（酸化スズ添加酸化インジウム）やＩＺＯ（酸化インジウム・酸化亜鉛）等が好ましい。又は、陰極２４３として、出射光が透過できる程度の膜厚を有する金属層を用いても良い。
【００６２】
本実施形態に係る表示装置１００の構成を有することによって、酸化物半導体である半導体層２２５の外部から、内部へ水素が侵入することを低減することができる。これにより、トランジスタ２２０のキャリア移動度の低減を防止し、閾値ばらつきを抑制することができる等、トランジスタ２２０の特性劣化を防ぐことができる。これによって、信頼性が向上し、長寿命の表示装置１００を提供することができる。
【００６３】
なお、本実施形態においては、多結晶シリコンの半導体層２１２を有するトランジスタ２１０を駆動トランジスタとし、酸化物半導体の半導体層２２５を有するトランジスタ２２０を選択トランジスタとする態様を説明した。本発明はこれに限定されず、多結晶シリコンの半導体層２１２を有するトランジスタ２１０を選択トランジスタとし、酸化物半導体の半導体層２２５を有するトランジスタ２２０を駆動トランジスタとする構成に変更することも可能である。
【００６４】
＜第２実施形態＞
本実施形態では、第１実施形態に係る表示装置１００とは一部異なる構成を有する表示装置について、図６及び図７を参照して説明する。なお、第１実施形態に係る表示装置１００と共通の構成については説明を省略する。
【００６５】
図６は、本実施形態に係る表示装置が有する画素１０９ａの構成を説明する拡大平面図である。図７は、図３のＡ１−Ａ１間の断面図、図６のＢ１−Ｂ２間の断面図を示している。
【００６６】
第１実施形態に係る表示装置１００の画素１０９と本実施形態に係る表示装置の画素１０９ａとを比較すると、本実施形態に係る表示装置の画素１０９ａに示す絶縁層２２４ａは、半導体層２２５の全領域に亘って配置される点で異なっている。
【００６７】
このような構成を有することによって、半導体層２２５の外部から半導体層２２５の内部への水素の侵入することをより抑制することができる。これによって、トランジスタ２２０のキャリア移動度の低減を防止し、閾値ばらつきを抑制することができる等、トランジスタ２２０の特性劣化を防ぐことができる。これによって、信頼性が向上し、長寿命の表示装置を提供することができる。
【００６８】
本実施形態においては、絶縁層２２４ａは、島状の半導体層２２５と重畳するように配置されている。つまり、島状の半導体層２２５の面積と、絶縁層２２４ａの面積とがほぼ同じである。しかし、絶縁層２２４ａのレイアウトはこれに限られるものではない。絶縁層２２４ａは、平面視において少なくとも島状の半導体層２２５と重畳していればよいため、島状の半導体層２２５の面積よりも、絶縁層２２４ａの面積の方が大きくてもよい。
【００６９】
本実施形態で示す絶縁層２２４ａ及び島状の半導体層２２５は、次のようにして形成される。まず、層間絶縁層２２３上に、ＣＶＤ法によりダイヤモンドライクカーボンを成膜し、スパッタリング法により、酸化物半導体を成膜した後、エッチング法により、ダイヤモンドライクカーボンと酸化物半導体とを加工することにより、絶縁層２２４ａと半導体層２２５とを形成することができる。絶縁層２２４ａと半導体層２２５とを一度に加工することができるため、第１実施形態よりも工程数を削減することができる。
【００７０】
つまり、絶縁層２４４ａは、島状の半導体層２２５の領域内からその外部に延長された領域に亘って配置されてもよい。例えば、少なくとも２つの酸化物半導体層に亘って配置されていてもよい。また、絶縁層２４４ａは、半導体層２２５の領域の周縁部から所定の距離まで延長された領域に亘って配置されてもよい。
【００７１】
＜第３実施形態＞
本実施形態では、第１実施形態に係る表示装置１００とは一部異なる構成を有する表示装置について、図８及び図９を参照して説明する。なお、第１実施形態に係る表示装置１００と共通の構成については説明を省略する。
【００７２】
図８は、本実施形態に係る表示装置が有する画素１０９の構成を説明する拡大平面図である。図９は、図３のＡ１−Ａ１間の断面図、図８のＢ１−Ｂ２間の断面図を示している。
【００７３】
第１実施形態に係る表示装置１００の画素１０９と本実施形態に係る表示装置の画素１０９ｂとを比較すると、本実施形態に係る表示装置の画素１０９ｂに示す絶縁層２２４ｂは、表示領域１０３の全領域に亘って配置される点で異なっている。
【００７４】
このような構成を有することによって、半導体層２２５の外部から半導体層２２５の内部への水素の侵入することをより抑制することができる。これによって、トランジスタ２２０のキャリア移動度の低減を防止し、閾値ばらつきを抑制することができる等、トランジスタ２２０の特性劣化を防ぐことができる。これによって、信頼性が向上し、長寿命の表示装置を提供することができる。
【００７５】
更に、本実施形態のように、表示領域１０３の全領域に亘って絶縁層２２４ｂを設けることにより、パターニング工程が省略され、製造工程を簡略化することができる。更に、絶縁層２２４ｂが層間絶縁層として機能するため、層間絶縁層２２３を薄膜化することができる。これによって、材料のコスト削減や、タクトタイムの短縮、そしてコンタクトホールの形成が容易になる。
【００７６】
＜第４実施形態＞
本実施形態では、第１実施形態に係る表示装置１００とは一部異なる構成を有する表示装置について、図１０及び図１１を参照して説明する。なお、第１実施形態に係る表示装置１００と共通の構成については説明を省略する。
【００７７】
図１０は、本実施形態に係る表示装置が有する画素１０９の構成を説明する拡大平面図である。図１１は、図３のＡ１−Ａ１間の断面図、図１０のＢ１−Ｂ２間の断面図を示している。
【００７８】
第１実施形態に係る表示装置１００の画素１０９と本実施形態に係る表示装置の画素１０９ｃとを比較すると、本実施形態に係る表示装置１００の画素１０９ｃは、複数の画素１０９の各々において、絶縁層２４６を更に備えている。絶縁層２４６は、トランジスタ２２０上においてチャネル領域と重畳して配置される。また、絶縁層２４６として、ダイヤモンドライクカーボンを用いることができる。
【００７９】
また、絶縁層２４６に含有される水素濃度は、層間絶縁層２２３に含有される水素濃度のよりも低いことが好ましい。このように、酸化物半導体である半導体層２２５により近いほど水素濃度を低くすることで、酸化物半導体に水素が侵入することを抑制することができる。
【００８０】
このような構成を有することによって、半導体層２２５の外部から半導体層２２５の内部への水素の侵入することをより抑制することができる。これによって、トランジスタ２２０のキャリア移動度の低減を防止し、閾値ばらつきを抑制することができる等、トランジスタ２２０の特性劣化を防ぐことができる。これによって、信頼性が向上し、長寿命の表示装置を提供することができる。
【００８１】
さらに、このような構成を有することによって、半導体層２２５の上部から半導体層２２５への水素の侵入することをより抑制することができる。これによって、トランジスタ２２０のチャネル移動度の低減を防止し、閾値ばらつきを抑制することができる等、トランジスタ２２０の特性劣化を防ぐことができる。これによって、信頼性が向上し、長寿命の表示装置を提供することができる。
【００８２】
また、本実施形態では、複数の画素１０９の各々において、絶縁層２４６を備えている例を示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、表示領域１０３の全領域に亘って絶縁層２４６が設けられていてもよい。これにより、トランジスタ２２０の下側と上側の両方から、水素の侵入や透過を抑制することができるため、好ましい。
【００８３】
また、本実施形態では、表示領域１０３の全領域に亘って、絶縁層２２４が設けられる例を示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、図５に示すように、絶縁層２４４は、少なくともチャネル領域と重畳していてもよいし、半導体層２２５の全領域に亘って配置されていてもよい。
【００８４】
以上、本発明のいくつかの実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００８５】
１００：表示装置、１０１：基板、１０２：対向基板、１０３：表示領域、１０４：走査線駆動回路、１０６：ドライバＩＣ、１０７：端子、１０８：フレキシブルプリント基板、１０９：画素、１１０：周辺領域、１１１：走査線、１１２：信号線、１１３：駆動電源線、１１４：基準電源線、２１０：トランジスタ、２１１：下地膜、２１２：半導体層、２１３：ゲート絶縁膜、２１４：ゲート電極、２１５：層間絶縁層、２１６：コンタクトホール、２１７：コンタクトホール、２１８：ソース電極又はドレイン電極、２１９：ソース電極又はドレイン電極、２２０：トランジスタ、２２１：半導体層、２２２：コンタクトホール、２２３：層間絶縁層、２２４：絶縁層、２２４ａ：絶縁層、２２４ｂ：絶縁層、２２５：半導体層、２２６：ゲート絶縁膜、２２７：ゲート電極、２２８：層間絶縁層、２２９：コンタクトホール、２３０：保持容量、２３１：コンタクトホール、２３２：ソース電極又はドレイン電極、２３３：ソース電極又はドレイン電極、２３４：平坦化膜、２３５：画素電極、２３６：コンタクトホール、２３７：導電層、２３８：コンタクトホール、２３９：導電層、２４０：発光素子、２４１：コンタクトホール、２４２：有機層、２４３：陰極、２４４：絶縁層、２４５：コンタクトホール、２４６：絶縁層、２４７：導電層、２４８：コンタクトホール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2019066517.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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