薄膜晶体管及其制造方法以及包括薄膜晶体管的显示设备的制造方法_4

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底面免遭受外部光。缓冲层520中 的绝缘层(522、523、524、525)的堆叠具有不同折射率,并且从而反射以大于临界角的角度 朝向有源层530投射的光。源电极/漏电极(551、552)使有源层530免遭受从侧面入射的 外部光。从而,不同类型的光阻挡元件的使用提供对外部光的高度防护。
[0063] 图6是用于解释采用上述一些特征的薄膜晶体管的光可靠性的图表。特别是,图 6的图表表示阈值电压的改变与薄膜晶体管的曝光时间之间的关系。虚线表示薄膜晶体管 的阈值电压的改变,该薄膜晶体管不使用在本公开中描述的缓冲层。实线表示薄膜晶体管 的阈值电压的改变,该薄膜晶体管使用包括具有不同折射率的多个绝缘层的缓冲层。如该 图表中所示,发现与不具有绝缘层的薄膜晶体管相比,薄膜晶体管的阈值电压在给定时间 的减小在利用多个绝缘层的薄膜晶体管中显著更低。参考图6,在曝光时间为六小时时,当 使用多个绝缘层时,发现阈值电压的改变为-6. 00。相反,在曝光时间为六小时时,当不使用 多个绝缘层时,发现阈值电压的改变为-8. 00。从而,这样的阈值电压的改变的差值表不,与 不通过多个绝缘层形成缓冲层的情况相比,负偏压照明热应力(NBITS)改进约25%。当另 外使用反射金属层时,可以另外改进NBITS。
[0064] 图7a和图7b是示出根据本发明的实施方式的薄膜晶体管700A、700B的截面图。 图7a和图7b的柔性基板710、缓冲层720、有源层730、栅绝缘膜760、栅电极740、层间绝缘 膜770、源电极751、以及漏电极752与图la的基本相同。
[0065] 反射金属层721使附加沟道区形成在有源层730的下部。为了提供附加沟道区, 包括在缓冲层720中的反射金属层721电连接至栅电极740。这样的结构可以被称为双栅 结构。
[0066] 从而,当栅电极740和反射金属层721共同可寻址时,相同电压可以被施加至栅电 极740和反射金属层721。详细地,当电压被施加至栅电极740和反射金属层721时,电荷 累积在有源层730和栅绝缘膜760之间的界面处,以形成上部沟道区731,并且电荷累积在 有源层730和缓冲层720的绝缘层722之间的界面处,以形成下部沟道区732。当使用反射 金属层721用于形成下部沟道区732时,反射金属层721和有源层730应该相互分离足以 形成下部沟道区732的预定距离。例如,反射金属层721和有源层730之间的距离可以在 500A到2000A的范围。应该注意,如果反射金属层721仅被用于屏蔽光的目的而不必须提 供用于双栅结构的下部沟道区732,则反射金属层721和有源层730之间的距离可以更大 (例如,3微米)。
[0067] 由于电荷在具有双栅结构的薄膜晶体管700A中可以移动的面积大于在具有单栅 结构的薄膜晶体管中的面积,可以减小薄膜晶体管700A的沟道电阻,S卩,有源层730与源电 极751和漏电极752之间的电阻。因为在有源层730的两个表面上形成上部沟道区731和 下部沟道区732,可以改进薄膜晶体管700A的迀移率、截止电流Ioff(即,减小)和导通电 流Ion(即,增加)特性。另外,如果反射金属层721被配置为单独可寻址栅电极(S卩,独立 于栅电极740),则通过调节偏置电压的幅度,薄膜晶体管700A的阈值电压Vth可以被容易 地调节到期望电平。
[0068] 参考图7b,栅电极740从电连接到焊盘单元(未示出)的栅极线741分支出来,用 于接收用于控制薄膜晶体管700B的多种信号。反射金属层721经由形成通过缓冲层720 和/或层间绝缘膜770的接触孔,电连接到栅极线741的至少一部分。
[0069] 根据本发明的多种实施方式的薄膜晶体管可以在多种应用中使用。例如,薄膜晶 体管可以在具有可操作地连接到薄膜晶体管并且由薄膜晶体管控制的不同类型的显示元 件的多种显示设备中使用。这样的显示设备的示例是有机发光显示设备、LCD设备和电子 纸显示(EPD)设备。关于0LED设备,每个子像素通常采用开关晶体管和驱动晶体管。开关 晶体管将数据信号传送到驱动晶体管,其控制有机发射层在像素或子像素处发射光。0LED 设备可以进一步包括用于补偿电路的薄膜晶体管,补偿电路防止0LED设备的异常操作。 0LED设备中的这些薄膜晶体管中的任一个可以是在本公开中描述的任一个示例性薄膜晶 体管。而且,LCD设备包括多个像素区,并且包括用于独立地驱动多个像素区的多个薄膜晶 体管,并且在LCD设备中使用的多个薄膜晶体管还可以是在本公开中描述的示例性薄膜晶 体管中的任一个。EH)设备包括下部基板、上部基板、像素电极、公共电极、以及光学介质层。 光学介质层设置在上部基板和下部基板之间,并且包括流体和分散在流体中的有色带电粒 子。EH)设备包括用于独立地驱动多个像素区的多个薄膜晶体管。当使用在此描述的薄膜 晶体管时,可以改进OLED、LCD或EH)设备的操作稳定性和性能。
[0070] 这样的设备可以被实现为透明显示设备。为了示出显示设备后面的对象,外部光 必须能够在某种程度上经过显示设备,并且可能降低使用氧化物半导体的薄膜晶体管的稳 定性。同样地,在本公开中描述的薄膜晶体管可以在透明显示设备中被采用,以保持设备的 操作稳定性。
[0071] 参考图8,在柔性基板810上形成的在上述实施方式中示出的薄膜晶体管800可 以由用作临时基底的支撑基板815支撑,支撑基板815用于在制造处理期间支撑并且保护 柔性基板810。这样的支撑基板815需要被去除或者释放。在去除或释放处理期间,有源 层830可能遭受外部光。然而,因为根据在此描述的实施方式的反射金属层821和/或一 个或多个绝缘层,使有源层830在去除或释放处理期间免遭受这样的外部光。
[0072] 此后,将描述本发明的薄膜晶体管的多种特性。
[0073] 根据本发明的另一个特性,氧化物半导体层的第二表面与氧化物半导体层的第一 表面相反,光阻挡元件使氧化物半导体层的第二表面免遭受外部光。
[0074] 根据本发明的还有的另一个特性,薄膜晶体管进一步包括设置在柔性基板和氧化 物半导体层的第二表面之间的至少一个缓冲层,光阻挡元件是设置在至少一个缓冲层内的 光屏蔽层。
[0075] 根据本发明的还有的另一个特性,光屏蔽层整体与氧化物半导体层重叠。
[0076] 根据本发明的还有的另一个特性,光屏蔽层整体与氧化物半导体层的沟道区重 置。
[0077] 根据本发明的还有的另一个特性,在光屏蔽层和氧化物半导体层的第二表面之间 的距离等于或小于3ym。
[0078] 根据本发明的还有的另一个特性,光屏蔽层适于作为另一个栅电极。
[0079] 根据本发明的还有的另一个特性,光屏蔽层和氧化物半导体层的第二表面之间的 距离在500A个:2000A之间。
[0080] 根据本发明的还有的另一个特性,栅电极和适于作为另一个栅电极的光屏蔽层可 共同寻址。
[0081] 根据本发明的还有的另一个特性,栅电极独立于适于作为另一个栅电极的光屏蔽 层可寻址。
[0082] 根据本发明的还有的另一个特性,光阻挡元件包括多个层,多个层包括第一层和 邻近第一层的第二层,第一层和第二层具有限定用于光折射的临界角的不同折射率,第一 层和第二层使氧化物半导体层的第二表面免遭受外部光的具有大于临界角的入射角的多 个部分。
[0083] 根据本发明的还有的另一个特性,第一层具有第一折射率,并且第二层具有低于 第一折射率的第二折射率,第二层比第一层更接近氧化物半导体层。
[0084] 根据本发明的还有的另一个特性,多个层包括第三层,第三层具有低于第二折射 率的第三折射率,第三层邻近第二层并且比第二层更接近氧化物半导体层。
[0085] 根据本发明的还有的另一个特性,多个层包括第三层,第三层具有与第一折射率 相同的第三折射率,第三层邻近第二层并且比第二层更接近氧化物半导体层。
[0086] 根据本发明的还有的另一个特性,氧化物半导体层的第二表面是氧化物半导体层 的侧面,光阻挡元件使氧化物半导体层的侧面免遭受外部光。
[0087] 根据本发明的还有的另一个特性,光阻挡元件包括漏电极和源电极中的至少一个 的一部分,该部分覆盖氧化物半导体层的侧面。
[0088] 根据本发明的还有的另一个特性,漏电极和源电极中的至少一个与氧化物半导体 层的第一表面接触。
[0089] 根据本发明的还有的另一个特性,漏电极和源电极中的至少一个朝向氧化物半导 体层成角度。
[0090] 根据本发明的还有的另一个特性,漏电极和源电极中的至少一个不与半导体层的 第一表面接触。
[0091] 根据本发明的还有的另一个特性,氧化物半导体层的尺寸与栅电极的尺寸基
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