[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

如在液晶显示装置中看到的，形成在诸如玻璃衬底等的平板上的薄膜晶体管使用非晶硅或多晶硅制造。使用非晶硅制造的薄膜晶体管具有低场效应迁移率，但是这种晶体管可在具有大面积的玻璃衬底上形成。另一方面，使用晶体硅制造的薄膜晶体管具有高场效应迁移率，但是需要进行诸如激光退火等的结晶步骤，且这种晶体管并不一定适合于大玻璃衬底。

另一方面，使用氧化物半导体制造薄膜晶体管，并将其应用于电子器件和光学器件的技术受到注目。例如，专利文献1及专利文献2公开将氧化锌(ZnO)或基于In-Ga-Zn-O的氧化物半导体用作氧化物半导体膜来制造薄膜晶体管，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

其中使用氧化物半导体来形成沟道形成区域的薄膜晶体管具有如下特性：其工作速度比包括非晶硅的薄膜晶体管快，并且其制造工艺比包括多晶硅的薄膜晶体管的制造工艺简单。换言之，使用氧化物半导体即使在300℃以下的低温下也有可能制造场效应迁移率高的薄膜晶体管。

为了利用包括工作特性优良并可以在低温下制造的氧化物半导体的显示装置的这种特性，包括适当结构的保护电路等是必要的。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。

本发明的一个实施方式的一个目的在于提供具有适合保护电路的结构。

本发明的一个实施方式的一个目的在于：在除了氧化物半导体以外还层叠绝缘层及导电膜来制造的期望有各种用途的显示装置中，增强保护电路的功能而将工作稳定化。

本发明的一个实施方式是一种显示装置，其中使用包括氧化物半导体的非线性元件形成保护电路。该非线性元件包括氧含量不同的氧化物半导体的组合。

本发明的一个示例性实施方式是一种显示装置，包括：在具有绝缘表面的衬底上彼此交叉设置的扫描线和信号线，其中像素电极排列为矩阵的像素部，以及在该像素部的外侧区域中由氧化物半导体形成的非线性元件。像素部包括其中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：与扫描线连接的栅电极；与信号线连接并与第一氧化物半导体层接触的第一布线层；以及与像素电极连接并与第一氧化物半导体层接触的第二布线层。此外，在设置于衬底的周边部的信号输入端子和像素部之间设置有非线性元件。该非线性元件包括：栅电极；覆盖该栅电极的栅绝缘层；在栅绝缘层上与栅电极重叠的第一氧化物半导体层；与第一氧化物半导体层的沟道形成区域重叠的沟道保护层；以及第一布线层和第二布线层，其端部在沟道保护层上与栅电极重叠，并层叠有导电层和第二氧化物半导体层。非线性元件的栅电极与扫描线或信号线连接，并且该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以使栅电极的电位施加至该第一布线层或第二布线层。

本发明的一个示例性实施方式是一种显示装置，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，其中像素电极排列为矩阵的像素部，以及该像素部的外侧区域中的保护电路。像素部包括其中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：与扫描线连接的栅电极；与信号线连接并与第一氧化物半导体层接触的第一布线层；以及与像素电极连接并与第一氧化物半导体层接触的第二布线层。在像素部的外侧区域中设置有使扫描线与公共布线彼此连接的保护电路、以及使信号线和公共布线彼此连接的保护电路。保护电路包括非线性元件，该非线性元件包括：栅电极；覆盖该栅电极的栅绝缘层；在栅绝缘层上与栅电极重叠的第一氧化物半导体层；覆盖第一氧化物半导体层的沟道形成区域的沟道保护层；以及第一布线层和第二布线层，其端部在沟道保护层上与栅电极重叠，并层叠有导电层和第二氧化物半导体层。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，且至少包含非晶成分。另外，在一些情形中第二氧化物半导体层在非晶结构中包含纳米晶体。

注意，为方便起见在本说明书中使用了第一、第二等序数词，但其并不表示步骤的顺序或层的层叠顺序。另外，本说明书中的序数词不表示详细说明本发明的具体名称。