[发明专利]显示装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种包括氧化物半导体的显示装置。

背景技术

以液晶显示装置为代表的形成在诸如玻璃衬底的平板上的薄膜晶体管使用非晶硅、或多晶硅制造。使用非晶硅的薄膜晶体管具有如下特性：虽然其场效应迁移率低，但是这种晶体管适合于在玻璃衬底上大面积地形成。另一方面，使用结晶硅制造的薄膜晶体管具有如下特性：虽然其场效应迁移率高，但是需要进行激光退火等的结晶化工序，因此其不一定适合于较大玻璃衬底。

另一方面，使用氧化物半导体制造薄膜晶体管，并将其应用于电子装置或光学装置的技术受到注目。例如，专利文献1及专利文献2公开作为氧化物半导体膜使用氧化锌(ZnO)、In-Ga-Zn-O类氧化物半导体来制造薄膜晶体管，并将这种晶体管用作图像显示装置的开关元件等的技术。

[专利文献1]日本专利申请公开2007-123861号公报

[专利文献2]日本专利申请公开2007-96055号公报

发明内容

将氧化物半导体用作沟道形成区域的薄膜晶体管具有如下特性：其工作速度比使用非晶硅的薄膜晶体管快，并且其制造工序比使用多晶硅的薄膜晶体管简单。换言之，通过使用氧化物半导体，即使在300℃以下的低温下也可以制造场效应迁移率高的薄膜晶体管。

为了有效地利用工作特性优良并可在低温下制造的包括氧化物半导体的显示装置的特征，包括适当的结构的保护电路是必要的。此外，重要的是，保证包括氧化物半导体的显示装置的可靠性。

本发明的一实施例的目的在于提供适合于保护电路的结构。

本发明的一实施例的目的在于：在通过层叠除氧化物半导体以外的绝缘膜及导电膜来制造的各种用途的显示装置中，增强保护电路的功能并使工作稳定化。

本发明的一实施例是一种显示装置，其中保护电路使用包括氧化物半导体的非线性元件形成。该非线性元件包括氧含量不同的氧化物半导体的组合。

本发明的示例性实施例是一种显示装置，包括：在具有绝缘表面的衬底上彼此交叉地设置的扫描线和信号线，像素电极排列为矩阵的像素部；以及在该像素部的外部区域中使用氧化物半导体形成的非线性元件。像素部包括将沟道形成区域形成于第一氧化物半导体层中的薄膜晶体管。像素部中的薄膜晶体管包括：连接至扫描线的栅电极；连接至信号线并与第一氧化物半导体层接触的第一布线层；以及连接至像素电极并与第一氧化物半导体层接触的第二布线层。此外，在像素部和置于衬底周边部的信号输入端子之间设置有非线性元件。非线性元件包括：栅电极；覆盖该栅电极的栅极绝缘层；在栅极绝缘层上重叠于栅电极的第一氧化物半导体层；以及其端部在第一氧化物半导体层上与栅电极重叠，且其中层叠有导电层和第二氧化物半导体层的一对第一布线层及第二布线层。非线性元件的栅电极连接至扫描线或信号线连接，且非线性元件的第一布线层或第二布线层通过第三布线层连接至栅电极，从而向第一布线层或第二布线层施加栅电极电位。

本发明的一示例性实施例是一种显示装置，包括：在具有绝缘表面的衬底上彼此交叉地设置的扫描线与信号线，像素电极排列为矩阵的像素部；以及该像素部的外部区域中的保护电路。像素部包括将沟道形成区域形成于第一氧化物半导体层的薄膜晶体管。像素部中的薄膜晶体管包括：连接至扫描线的栅电极；连接至信号线并与第一氧化物半导体层接触的第一布线层；以及连接至像素电极并与第一氧化物半导体层接触的第二布线层。在像素部的外部区域中设置有用于使扫描线与公共布线相互连接的保护电路、以及使信号线和公共布线相互连接的保护电路。保护电路包括非线性元件，该非线性元件包括：栅电极；覆盖该栅电极的栅极绝缘层；在栅极绝缘层上与栅电极重叠的第一氧化物半导体层；以及其端部在第一氧化物半导体层上与栅电极重叠，且其中层叠有导电层和第二氧化物半导体层的一对第一布线层及第二布线层。此外，非线性元件的第一布线层或第二布线层通过第三布线层连接至栅电极。

在此，第一氧化物半导体层的氧浓度高于第二氧化物半导体层的氧浓度。换言之，第一氧化物半导体层是氧过量型，并且第二氧化物半导体层是氧缺乏型。第一氧化物半导体层的导电率低于第二氧化物半导体层的导电率。第一氧化物半导体层及第二氧化物半导体层具有非单晶结构，并包含至少一种非晶成分。另外，第二氧化物半导体层有时在非晶结构中包含纳米晶体。

注意，为方便起见在该说明书中使用诸如“第一”、“第二”等序数词，但其并不表示步骤顺序或层叠顺序。另外，本说明书中的序数词不表示指定本发明的特定名称。