薄膜晶体管基板及使用薄膜晶体管基板的显示装置的制造方法
【专利说明】
[0001] 本申请要求2014年8月29日提交的韩国专利申请No. 10-2014-0114302、2014年 8月29日提交的韩国专利申请No. 10-2014-0114305、2014年8月29日提交的韩国专利申 请 No. 10-2014-0114307 和 2015 年 8 月 11 日提交的韩国专利申请 No. 10-2015-0113281、W 及2014年8月29日提交的美国临时申请No. 62/043, 449、2014年8月29日提交的美国临 时申请No. 62/043,447 W及2014年8月29日提交的美国临时申请No. 62/043,470的优先 权，为了所有目的在此援引运些专利申请作为参考，如同在运里完全阐述一样。
技术领域
[0002] 本发明设及一种在同一基板上具有两个不同类型的薄膜晶体管的薄膜晶体管基 板、W及使用薄膜晶体管基板的显示装置。
【背景技术】
[0003] 现今，随着信息社会的发展，对呈现信息的显示器的需求越来越大。因此，为了克 服阴极射线管（CRT)的一些缺陷，如较重的重量和庞大的体积，提出了各种平板显示装置 (FPD)。平板显示装置包括液晶显示装置化CD)、等粒子体显示面板（PDP)、有机发光显示装 置（OLED)和电泳显示装置巧D)。
[0004] 平板显示装置的显示面板可包括具有薄膜晶体管的薄膜晶体管基板，薄膜晶体管 分配在W矩阵方式排列的每个像素区域中。例如，液晶显示装置化CD)通过使用电场控制 液晶层的光透射率来呈现视频数据。对于有机发光二极管显示装置来说，因为其中形成有 有机发光二极管，所W其通过在W矩阵方式设置的每个像素处产生适当控制的光来呈现视 频数据。
[0005] 作为自发光显示装置，有机发光二极管显示装置具有响应速度非常快、亮度非常 高且视角较大的优点。使用具有出色能量效率的有机发光二极管的有机发光二极管显示装 置（OLED)可分为无源矩阵型有机发光二极管显示装置（PMOLED)和有源矩阵型有机发光二 极管显示装置（AMOLED)。
[0006] 随着个人用电子装置越来越流行，积极研发了便携式和/或可穿戴装置。为了将 显示装置应用于便携式和/或可穿戴装置，装置需要具有低功耗的特性。然而，使用到目前 为止研发的技术，对获得具有出色低功耗特性的显示装置来说存在限制。
【发明内容】
[0007] 为了克服上述缺陷，本发明的目的是提出一种用于平板显示装置的薄膜晶体管基 板，其在同一基板上具有特性彼此不同的至少两个薄膜晶体管。本发明的另一个目的是提 出一种用于平板显示装置的薄膜晶体管基板，其具有通过优化的制造工艺和最少化的掩模 工艺而制造的两个不同类型的晶体管。
[0008] 为了实现上述目的，本发明提出了一种显示装置，包括：包含多晶半导体材料的第 一半导体层；包含氧化物半导体材料的第二半导体层；第一栅极电极，所述第一栅极电极 设置在所述第一半导体层的中间部分上且在所述第一栅极电极与所述第一半导体层之间 具有第一栅极绝缘层；第二栅极电极，所述第二栅极电极设置在所述第二半导体层的中间 部分上且在所述第二栅极电极与所述第二半导体层之间具有第二栅极绝缘层；第一源极区 域和第一漏极区域，所述第一源极区域和所述第一漏极区域设置在从所述第一半导体层的 中间部分延伸的两个区域上且包含所述氧化物半导体材料；第二源极区域和第二漏极区 域，所述第二源极区域和所述第二漏极区域限定在从所述第二半导体层的中间部分延伸的 两个区域处；中间绝缘层，所述中间绝缘层覆盖所述第一半导体层、所述第二半导体层、所 述第一栅极电极和所述第二栅极电极；和设置在所述中间绝缘层上的第一源极电极、第一 漏极电极、第二源极电极和第二漏极电极。
[0009] 在一个实施方式中，所述第一半导体层、所述第一栅极电极、所述第一源极区域、 所述第一漏极区域、所述第一源极电极和所述第一漏极电极包含在第一薄膜晶体管中，且 所述第二半导体层、所述第二栅极电极、所述第二源极区域、所述第二漏极区域、所述第二 源极电极和所述第二漏极电极包含在第二薄膜晶体管中。
[0010] 在一个实施方式中，所述显示装置还包括驱动器，其中所述第一薄膜晶体管和所 述第二薄膜晶体管的至少之一设置在像素中，且其中所述第一薄膜晶体管和所述第二薄膜 晶体管中的至少之一设置在所述驱动器处。
[0011] 在一个实施方式中，所述驱动器包括：输出数据电压的数据驱动器；将来自所述 数据驱动器的数据电压分配给数据线的多路复用器；和向栅极线输出扫描脉冲的栅极驱动 器，其中所述第一薄膜晶体管和所述第二薄膜晶体管的至少之一设置在所述多路复用器和 所述栅极驱动器中的任意一个处。
[0012] 在一个实施方式中，所述第二薄膜晶体管是用于选择像素的开关元件，且所述第 一薄膜晶体管是用于驱动由所述第二薄膜晶体管选择的像素的有机发光二极管的驱动元 件。
[0013] 在一个实施方式中，所述第一源极电极经由所述中间绝缘层与所述第一源极区域 接触，所述第一漏极电极经由所述中间绝缘层与所述第一漏极区域接触，所述第二源极电 极经由所述中间绝缘层与所述第二源极区域接触，且所述第二漏极电极经由所述中间绝缘 层与所述第二漏极区域接触。
[0014] 在一个实施方式中，所述第一栅极绝缘层和所述第二栅极绝缘层为包含相同材料 且位于同一层的一个膜层。
[0015] 在一个实施方式中，所述第一半导体层设置在所述第一栅极绝缘层的下方，所述 第二半导体层设置在所述第一栅极绝缘层的上方，所述第一源极区域经由所述第一栅极绝 缘层与所述第一半导体层的第一侧接触，且所述第一漏极区域经由所述第一栅极绝缘层与 所述第一半导体层的第二侧接触。
[0016] 根据本发明的用于平板显示装置的薄膜晶体管基板W及使用薄膜晶体管基板的 显示装置在同一基板上包括两个不同类型的薄膜晶体管，从而任意一种薄膜晶体管的缺点 能够被另一种薄膜晶体管补偿。特别是，通过包括具有低截止电流特性的薄膜晶体管，显示 装置能够具有低频率驱动特性和低功耗特性。因此，其能够应用于便携式和/或可穿戴电 子装置。
【附图说明】
[0017] 给本发明提供进一步理解并且并入本申请组成本申请一部分的附图图解了本发 明的实施方式，并与说明书一起用于描述本发明的原理。 阳〇1引在附图中：
[0019] 图1是图解根据本发明第一个实施方式的用于平板显示装置的薄膜晶体管基板 的结构的剖面图，在薄膜晶体管基板中形成有两个不同类型的薄膜晶体管；
[0020] 图2是图解制造根据本发明第一个实施方式的用于平板显示装置的薄膜晶体管 基板的方法的流程图，在薄膜晶体管基板中形成有两个不同类型的薄膜晶体管；
[0021] 图3是图解根据本发明第二个实施方式的用于平板显示装置的薄膜晶体管基板 的结构的剖面图，在薄膜晶体管基板中形成有两个不同类型的薄膜晶体管；
[0022] 图4是图解制造根据本发明第二个实施方式的用于平板显示装置的薄膜晶体管 基板的方法的流程图，在薄膜晶体管基板中形成有两个不同类型的薄膜晶体管；
[0023] 图5是图解根据本发明第=个实施方式的用于平板显示装置的薄膜晶体管基板 的结构的剖面图，在薄膜晶体管基板中形成有两个不同类型的薄膜晶体管；
[0024] 图6是图解制造根据本发明第=个实施方式的用于平板显示装置的薄膜晶体管 基板的方法的流程图，在薄膜晶体管基板中形成有两个不同类型的薄膜晶体管；
[00巧]图7是图解根据本发明第四个实施方式的用于平板显示装置的薄膜晶体管基板 的结构的剖面图，在薄膜晶体管基板中形成有两个不同类型的薄膜晶体管；
[00%] 图8是图解根据本发明第一应用例的显示装置的结构的框图；
[0027] 图9是图解根据本发明第二应用例的边缘场型液晶显示装置中包含的具有氧化 物半导体层的薄膜晶体管基板的平面图；
[002引图10是图解根据本发明第二应用例的沿图9的切割线1-1'获取的薄膜晶体管基 板的结构的剖面图；
[0029] 图11是图解根据本发明第=应用例的、具有诸如薄膜晶体管之类的有源开关元 件的有源矩阵型有机发光二极管显示装置的一个像素的结构的平面图；
[0030] 图12是图解根据本发明第S应用例的沿图11中的切割线II-II'获取的有机发 光二极管显示装置的结构的剖面图；
[0031] 图13是图解根据本发明第四应用例的有机发光二极管显示装置的结构的放大平 面图；化及
[0032] 图14是图解根据本发明第四应用例的沿图13中的切割线III-III'获取的有机 发光二极管显示装置的结构的剖面图。
【具体实施方式】
[0033] 下文中，在本说明书的所有范围内，术语"在……上"的含义包括"直接在……上" 和"间接在……上"。当然，在本说明书的所有范围内，术语"在……下方"的含义包括"直接 在……下方"和"间接在……下方"。
[0034] 将参照附图描述本发明的优选实施方式。在整个详细说明书中，相似的参考标记 表示相似的元件。然而，本发明不受运些实施方式限制，而是在不改变技术精神的情况下， 能够应用各种变化或修改。在下面的实施方式中，为了便于描述而选取了元件的名称，其可 能与实际名称不同。
[0035] 根据本发明的用于平板显示装置的薄膜晶体管基板包括在同一基板上设置在第 一区域中的第一薄膜晶体管和设置在第二区域中的第二薄膜晶体管。基板可包括显示区域 和非显示区域。在显示区域中W矩阵方式排列有多个像素区域。在一个像素区域中设置有 显示元件。在包围显示区域的非显示区域中设置有用于驱动显示区域中的显示元件的驱动 器元件。
[0036] 在此，第一区域可W是非显示区域，第二区域可W是显示区域的一部分或所有部 分。在此情形中，第一薄膜晶体管和第二薄膜晶体管设置成可彼此远离。或者，第一区域和 第二区域可包含在显示区域中。特别是，对于在一个像素区域中设置多个薄膜晶体管的情 形来说，第一薄膜晶体管和第二薄膜晶体管可邻近设置。
[0037] 因为多晶半导体材料具有高迁移率（IOOcm2As W上）和低能耗的特性且具有 高可靠性，所W适合应用于驱动显示元件的驱动器1C，如栅极驱动器和/或多路复用器 (MUX)。此外，多晶半导体材料能够应用于设置在有机发光二极管显示装置的像素区域中的 驱动薄膜晶体管。因为氧化物半导体材料具有低截止电流，所W适合应用于像素区域中的 开关薄膜晶体管的沟道层，在沟道层中导通（ON)时间段非常短但截止（OF巧时间段非常 长。此外，因为截止电流低，所W像素电压的保持时间可较长，从而氧化物半导体材料优选 应用于需要低率驱动和/或低功耗的显示装置。通过设置运两个不同类型的薄膜晶体管， 本发明提出了一种用于便携式和/可穿戴显示装置的具有优化的功能和特性的薄膜晶体 管基板。
[0038] 当使用多晶半导体材料形成半导体层时，需要渗杂工艺和高溫处理工艺。相反，当 使用氧化物半导体材料形成半导体层时，其在相对低溫的工艺下进行。因此，优选的是，首 先形成在更严格的热量条件下实现的多晶半导体层，之后较晚形成氧化物半导体层。此外， 为了简化制造工艺，优选的是，具有多晶半导体材料的第一薄膜晶体管和具有氧化物半导 体材料的第二薄膜晶体管具有相同的结构。例如，第一栅极电极和第二栅极电极由同一金 属材料形成在同一层。此外，第一源极-漏极电极和第二源极-漏极电极由同一金属材料 形成在同一层上。特别是，为了同时确保运两种不同的半导体材料的特性，优选的是，运些 薄膜晶体管具有能够精确限定沟道区域的顶栅结构。
[0039] 下文中，为了方便，第一薄膜晶体管用于设置在非显示区域中的驱动器1C，第二薄 膜晶体管用于设置