KR101978584B1 - 저온 폴리-실리콘 어레이 기판 - Google Patents

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Abstract

저온 폴리-실리콘(LTPS) 어레이 기판은 복수의 LTPS 박막 트랜지스터 및 하부 투명 도전 층(32), 보호 층(34) 및 상부 투명 도전 층(36)을 포함하며, 상기 LTPS 박막 트랜지스터 각각은, 순차적 적층 배열로, 기판(10), 패턴화된 차광 층(12), 완충 층(14), 패턴화된 폴리-실리콘 층(16), 게이트 절연 층(18), 스캐닝 선(22), 공통 전극 선, 절연 층(24), 소스-드레인 전극(28) 및 평탄화 층(30)을 포함하고, 상기 차광 층은 상기 스캐닝 선(22)과 상기 소스-드레인 전극(28)을 덮으며, 패턴화된 제 3 금속 층(38)이 상기 하부 투명 전도 층(32)과 상기 보호 층(34) 사이에 존재하며, 제 1 구역(381) 및 제 1 구역(381)과 교차하여 배치된 제 2 구역(382)을 포함하고, 상기 제 1 구역(381)은 상기 데이터 선(26)을 덮고, 상기 제 2 구역(382)의 일부는, 상기 소스-드레인 전극(28)에 인접한 상기 차광 층(12)의 측부 위치에 적층된다.

Description

저온 폴리-실리콘 어레이 기판{LOW TEMPERATURE POLY-SILICON ARRAY SUBSTRATE}
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2014 년 12 월 16 일자로 출원된 "LTPS 어레이 기판"이라는 명칭의 중국 특허 출원 제 201410784820.4 호의 우선권을 주장하며, 그 개시 내용 전체를 본원에 참조로 인용한다.
기술분야
본 발명은 디스플레이 스크린의 기술분야, 특히 저온 폴리-실리콘(LTPS) 어레이 기판에 관한 것이다.
LTPS(저온 폴리-실리콘) 박막 트랜지스터 액정 디스플레이는, 200cm2/V-sec보다 높은 전자 이동도를 가짐으로써 구경비(aperture ratio)의 증가를 달성되도록 박막 트랜지스터 장치의 표면적을 효과적으로 감소시키고 또한 디스플레이의 밝기를 증가시키면서도 전체 소비 전력을 감소시킨다는 점에서, 종래의 비정질 실리콘 박막 트랜지스터 액정 디스플레이와 상이하다. 또한, 전자 이동도가 비교적 높기 때문에 구동 회로의 일부를 유리 기판에 집적할 수 있어, 구동 IC(Integrated Circuit)를 감소시키고 또한 액정 디스플레이 패널의 신뢰성을 대폭 향상시켜 패널의 제조 원가를 대폭 절감할 수 있다. 이와 같이, LTPS 박막 트랜지스터 액정 디스플레이는 연구의 핫스팟이 되고 있다. LTPS 박막 트랜지스터 액정 디스플레이는 일반적으로 서로 대향하는 어레이 기판 및 컬러 필터 기판을 포함한다. 한편, 액정 디스플레이의 내부 소자로서 배치된 터치 기능 및 셀 내 정전용량 방식 스크린은 패널 조명을 만들고 옥외 시야를 개선할 수 있기 때문에 점점 더 보급되고 있다.
종래의 LTPS 어레이 기판에서, 상부 게이트 구조 TFT의 경우, TFT의 채널을 차폐하기 위해 유리 상에 금속 차광(LS) 패턴이 형성된다. 또한, 블랙 매트릭스가 컬러 필터 기판의 표면 상에 배치되어 TFT 유닛의 게이트 선, 데이터 선 및 바이어(via)와 같이 차폐될 필요가 있는 구조물을 차폐한다. 이는 제조 작업을 증가시키고 기판의 구경비에 영향을 미친다.
본 발명은, 블랙 매트릭스의 형성을 필요로 하지 않아 마스킹 작업을 절감하고 구경비를 증가시키는 LTPS 어레이 기판을 제공한다.
본 발명은, 복수의 LTPS 박막 트랜지스터, 하부 투명 도전 층, 상기 하부 투명 도전 층 상에 형성된 보호 층 및 상기 보호 층 상에 형성된 상부 투명 도전 층을 포함하는 LTPS 어레이 기판을 제공한다. 상기 LTPS 박막 트랜지스터 각각은
기판;
상기 기판 상에 형성된 패턴화된 차광 층;
상기 기판 및 상기 패턴화된 차광 층 상에 형성된 완충 층;
상기 완충 층 상에 형성된 패턴화된 폴리-실리콘 층;
상기 패턴화된 폴리-실리콘 층 및 상기 완충 층 상에 형성된 게이트 절연 층;
상기 게이트 절연 층 상에 형성된 제 1 금속 층으로서, 스캔 선(scan line)을 형성하도록 패턴화된 제 1 금속층;
상기 패턴화된 제 1 금속 층 상에 형성된 절연 층;
상기 절연 층 상에 형성된 제 2 금속층으로서, 데이터 선 및 소스/드레인 전극을 형성하도록 패턴화된 제 2 금속층(이 때 상기 데이터 선과 상기 스캔 선은 서로 교차하도록 배치됨);
상기 절연 층 및 상기 패턴화된 제 2 금속층 상에 형성된 평탄화 층
을 포함하고, 이 때
상기 평탄화 층 상에 하부 투명 도전 층이 형성되고,
상기 패턴화된 차광 층은 상기 스캔 선 및 상기 소스/드레인 전극을 덮고,
격자 구조의 형태로 패턴화된 제 3 금속 층이 상기 하부 투명 도전 층과 상기 보호 층 사이에 형성되고,
상기 패턴화된 제 3 금속 층은, 제 1 구역 및 상기 제 1 구역에 교차하도록 배치된 제 2 구역을 포함하고,
상기 제 1 구역은 상기 데이터 선을 차폐하며,
상기 제 2 구역은 상기 소스/드레인 전극에 인접한 상기 차광 층의 측부와 중첩되는 부분을 갖는다.
상기 LTPS 어레이 기판에서, 상기 패턴화된 제 3 금속 층은 터치 감지 전극 층이다.
상기 LTPS 어레이 기판에서, 상기 스캔 선은, 스캔 선으로부터 연장되고 상기 패턴화된 폴리-실리콘 층의 일부를 덮는 연장 구역을 포함한다.
상기 LTPS 어레이 기판에서, 상기 제 2 구역과 상기 차광 층은, 상기 제 2 구역과 상기 차광 구역을 위한 차광 층이 폭 방향으로 부분적으로 중첩되도록 배치되고, 이 때 상기 폭 방향은, LTPS 박막 트랜지스터의 스캔 선으로부터 소스/드레인 전극을 향하여 연장되는 방향이다.
상기 LTPS 어레이 기판에서, 상기 패턴화된 제 2 금속 층은, 바이어를 통해 상기 폴리-실리콘 층에 전기적으로 연결된다.
상기 LTPS 어레이 기판에서, 상부 투명 도전 층은 보호 층 상에 형성되고 바이어를 통해 소스/드레인 전극에 전기적으로 연결된다.
상기 LTPS 어레이 기판에서, 게이트 절연 층은 실리콘 산화물(SiOx), 실리콘 질화물(SiNx) 및 실리콘 산질화물(SiNxOy) 중 하나로 구성된다.
상기 LTPS 어레이 기판에서, 제 1 금속 층 및 제 2 금속 층은, 몰리브덴/알루미늄 합금 및 크롬 금속의 전기 전도성 물질인 물질을 포함한다.
상기 LTPS 어레이 기판에서, 하부 투명 도전 층 및 상부 투명 도전 층은 투명 전도성 물질로 구성된다.
상기 LTPS 어레이 기판에서, 상기 제 3 금속 층은 격자 구조를 갖는다.
본 발명은, 패턴화된 차광 층을 갖는 LTPS 어레이 기판을 제공하며, 이 때 상기 패턴화된 차광 층은 스캔 선과 소스/드레인 전극을 차폐하고, 터치 감지 전극 층 역할을 하는 패턴화된 제 3 금속 층과 부분적으로 중첩되도록 그 폭이 증가되며, 이는 LTPS 박막 트랜지스터의 전체에서 잠재적 광 누출 부위를 차폐할 수 있게 하고, 또한 제 1 구역이 데이터 선을 차폐함으로써 어레이 기판의 전체 배열은 블랙 매트릭스의 제조를 절감하여 마스킹 작업을 줄이고 구경비를 증가시킬 수 있다.
본 발명의 실시양태 또는 종래 기술의 실시양태에서 제안된 기술적 해결책을 보다 명확히 설명하기 위해, 본 발명의 실시양태 또는 종래 기술의 실시양태를 기술하는데 필요한 도면의 간단한 설명이 하기와 같이 주어진다. 하기에서 설명될 도면들은 본 발명의 일부 실시양태들만을 도시하는 것이 명백하다. 당업자는 창조적인 노력과 수고를 들이지 않고 첨부된 도면으로부터 다른 도면을 용이하게 유추할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시양태에 따른 LTPS 어레이 기판의 상부 평면도이며, 이는 투시도로서, 상이한 해치(hatch)는 상이한 층을 나타낸다.
도 2는, 차광 층이 제거된 도 1의 LTPS 어레이 기판의 개략적인 상부 평면도이다.
도 3은, 도 1의 LTPS 어레이 기판의 Ⅲ-Ⅲ 선을 따라 취한 단면도이다.
도 4는, 도 2의 LTPS 어레이 기판의 VI-VI 선을 따라 취한 단면도이다.
본 발명의 실시양태의 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시양태의 기술적 해결책에 대한 명확하고 완전한 설명을 제시할 것이다. 그러나, 이렇게 기술된 실시양태는 본 발명의 실시양태 중 일부일 뿐 전부는 아니다. 창의적인 노력과 수고를 들이지 않고도 당업자가 이용할 수 있는 다른 실시양태도 본 발명의 보호 범위에 속하는 것으로 간주된다.
도 1, 도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명은, 복수의 LTPS 박막 트랜지스터 및 하부 투명 도전 층(32), 상기 하부 투명 도전 층(32) 상에 형성된 보호 층(34), 상기 보호 층(34) 상에 형성된 상부 투명 도전 층(36)을 포함하는 저온 폴리-실리콘(LTPS) 어레이 기판을 제공한다. 본 실시양태는 예로서 LTPS 박막 트랜지스터 중 하나를 취하여 기술할 것이다.
LTPS 박막 트랜지스터 각각은, 기판(10), 패턴화된 차광 층(12), 완충 층(14), 패턴화된 폴리-실리콘 층(16), 게이트 절연 층(18), 제 1 금속 층, 절연 층(24), 제 2 금속 층 및 평탄화 층(30)을 포함한다. 상기 하부 투명 도전 층(32)은 상기 평탄화 층(30) 상에 형성된다. 상기 제 1 금속 층은 스캔 선(22)을 형성하도록 패턴화된다. 상기 제 2 금속 층은 데이터 선(26) 및 소스/드레인 전극(28)을 형성하도록 패턴화된다. 상기 데이터 선(26) 및 스캔 선(22)은 서로 교차하도록 배치된다. 상기 하부 투명 도전 층(32) 및 보호 층(34) 사이에 제 3 금속 층(38)이 형성된다.
도 3 및 도 4를 추가로 참조하여, 하기와 같이 본 발명을 구체적으로 설명한다.
기판(10)은 일반적으로 투명 유리 시트이다.
기판(10)은 그 위에 패턴화된 차광 층(12)을 수용하는데, 이 때 패턴화는, 기판(10) 전체에 코팅된 차광 층의 물질에 노출 및 에칭 작업을 적용하여 최종적으로 패턴화된 차광 층(12)을 형성하는 것을 지칭한다. 상기 차광 층(12)은, 스캔 선 및 소스/드레인 전극과 같은 차광을 필요로 하는 박막 트랜지스터 일부를 차폐하는 기능을 한다. 상기 차광 층(12)은, 몰리브덴/알루미늄 합금, 크롬 금속, 몰리브덴 금속, 또는 차광성 및 전기 전도성의 특성을 갖는 다른 물질인 물질을 포함한다.
기판(10) 및 패턴화된 차광 층(12) 상에 완충 층(14)이 형성된다.
완충 층(14) 상에, 패턴화된 폴리-실리콘 층(16)이 형성된다. 여기서, 패턴화는, 완충 층(14) 상에 코팅된 폴리-실리콘에 노출 및 에칭 작업을 적용하여 형성하는 것을 지칭한다.
패턴화된 폴리-실리콘 층(16) 및 완충 층(14) 상에 게이트 절연 층(18)이 형성된다. 상기 게이트 절연 층(18)은 실리콘 산화물(SiOx), 실리콘 질화물(SiNx) 및 실리콘 산질화물(SiNxOy) 중 하나로 구성된다.
게이트 절연 층(18) 상에 제 1 금속 층(도시하지 않음)이 형성되고, 상기 제 1 금속 층은 패턴화되어, 스캔 선(22)의 직교 투영이 차광 층(12) 상에 정확하게 드리우는 방식으로 스캔 선(22)을 형성한다.
제 1 금속 층 상에 절연 층(24)이 형성된다. 에칭이 적용되어, 절연 층(24) 및 게이트 절연 층(18)을 통하여 연장되는 제 1 바이어(도시되지 않음)를 형성하여, 상기 제 1 바이어가 상기 패턴화된 폴리-실리콘 층(16)의 일부를 노출시키도록 한다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 제 2 금속 층(도시하지 않음)이 절연 층(24) 상에 형성되고, 상기 제 2 금속 층은 패턴화되어 데이터 선(26) 및 소스/드레인 전극(28)을 형성한다. 데이터 선 및 스캔 선(22)은 서로 교차하도록 배치된다. 본 실시양태에서, 스캔 선(22)은 수평으로 배치되고, 데이터 선(26)은 수직으로 배치된다. 소스/드레인 전극(28)은 차광 층(12) 상에 드리워진 직교 투영을 가지며, 데이터 선(26)은 차광 층(12) 상에 부분적으로 드리워진 직교 투영을 갖는다. 즉, 도 3에 도시된 화살표가 나타내는 방향에서 봤을 때, 패턴화된 차광 층(12)은 스캔 선(22) 및 소스/드레인 전극(28)을 차폐하고, 차광 층(12)은, 스캔 선(22) 및 소스/드레인 전극(28) 사이의 최장 거리(S)보다 큰 폭(H)를 갖는다. 상기 차광 층(12)이 스캔 선(22) 및 소스/드레인 전극(28)을 차폐함으로써, 스캔 선(22) 및 소스/드레인 전극(28)의 상부에 차광을 위한 블랙 매트릭스를 형성할 필요가 없다. 이는, 제조 작업을 감소시키고 박막 트랜지스터의 차광 구역의 크기를 적절하게 감소시킨다.
본 실시양태에서, 제 2 금속 층은 절연 층(24) 상에 형성되고, 제 1 바이어를 통해 상기 패턴화된 폴리-실리콘 층(16)에 전기적으로 연결된다. 즉, 소스/드레인 전극(28)은 제 1 바이어를 통하여 상기 패턴화된 폴리-실리콘 층(16)에 전기적으로 연결된다. 제 1 금속 층 및 제 2 금속 층 각각은, 몰리브덴/알루미늄 합금 및 크롬 금속과 같은 전기 전도성 물질인 물질을 포함한다.
절연 층(24) 및 패턴화된 제 2 금속 층(데이터 선(26) 및 소스/드레인 전극(28)) 상에 평탄화 층(30)이 형성된다. 평탄화 층(30)은 유기 필름의 물질을 포함한다.
본 실시양태에서, 상부 투명 도전 층(36) 및 하부 투명 도전 층(32)은 각각 어레이 기판의 픽셀 전극 층 및 공통 전극 층이다. 상부 투명 도전 층(36)은 보호 층(34) 상에 형성되고, 하부 투명 도전 층(32), 보호 층(34) 및 평탄화 층(30)을 통해 연장된 제 2 바이어를 통하여 소스/드레인 전극(28)에 전기적으로 연결된다. 상기 하부 투명 도전 층(32) 및 상부 투명 도전 층(36)은 투명 전도성 물질로 구성된다.
또한, 하부 투명 도전 층(32)은, 상부에 형성된 격자 구조가 보이도록 패턴화된 제 3 금속 층(38)을 포함한다. 보호 층(34)은 하부 투명 도전 층(32), 패턴화된 제 3 금속 층(38) 및 평탄화 층(30) 상에 형성된다. 패턴화된 제 3 금속 층(38)은 하부 투명 도전 층(32) 및 보호 층(34) 사이에 위치한다.
패턴화된 제 3 금속 층(38)은 터치 감지 전극 층을 구성한다. 패턴화된 제 3 금속 층(38)은 격자 구조이고, 제 1 구역(381) 및 제 1 구역(381)에 교차하도록 배치된 제 2 구역(382)를 포함한다. 제 1 구역(381)은 데이터 선(26)을 차폐한다. 제 2 구역(382)은 차광 층(12)의 측부와 중첩되는 부분을 가지며, 상기 중첩 영역은 소스/드레인 전극(28)에 가까운 측이다.
구체적으로, 제 1 구역(381)은 세로 방향으로 배치되고, 제 2 구역(382)은 제 1 구역 (381)에 수직인 가로 방향으로 배치된다. 다수의 제 1 구역(381)과 제 1 구역(381)은 격자 구조를 구성한다. 제 1 구역(381)은 데이터 선(26)의 위에 정확히 위치하고, 제 1 구역(381)은 데이터 선(26)의 광 누출을 차폐하기 위해 데이터 선(26)의 폭보다 약간 큰 폭을 갖는다. 제 2 구역(382)은 폭(L)을 갖고, 상기 제 2 구역(382)은 차광 층(12)의 측부 상에 드리워진 직교 투영 부분을 갖는다. 제 2 구역(382)의 폭(L) 및 차광 층(12)의 폭(H)는 부분적으로 중첩되고, 제 2 구역(382) 및 차광 층(12)은 부분적으로 중첩되어, 제 2 구역(382) 및 차광 층(12)이 폭 방향으로 연장된 차폐 구역을 형성하고, 상기 차폐 구역이 LTPS 박막 트랜지스터 및 박막 트랜지스터 외부의 다른 잠재적 광 누출 부위를 차폐하도록 한다. 상기 폭 방향은 LTPS 박막 트랜지스터의 스캔 선(22)으로부터 소스/드레인 전극(28)을 향하여 연장되는 방향을 지칭한다.
본 실시양태에서, 스캔 선(22)은, 스캔 선으로부터 연장되어 패턴화된 폴리-실리콘 층(16)을 덮는 연장 구역(221)을 포함한다. 연장 구역(221)은 차광 층(12)에 의해 차폐되고 제 2 구역(382) 및 차광 층(12)의 중첩 영역으로 연장된다.
본 발명은 패턴화된 차광 층(12)을 갖는 LTPS 어레이 기판을 제공하며, 상기 패턴화된 차광 층(12)은 스캔 선(22)과 소스/드레인 전극(28)을 차폐하고, 터치 감지 전극 층 역할을 하는 패턴화된 제 3 금속 층과 부분적으로 중첩되도록 폭이 증가되며, 이는 LTPS 박막 트랜지스터의 전체에서 잠재적 광 누출 부위를 차폐할 수 있게 하고, 또한 패턴화된 제 3 금속 층(28)이, 데이터 선(26)을 차폐하는 제 1 구역(381)을 가짐으로써, 어레이 기판의 전체 배열이 블랙 매트릭스의 제조를 절감하게 하고, 어레이 기판의 차광 구역의 크기를 감소시켜, 마스킹 작업을 절감하고 구경비를 증가시킬 수 있다.
상기 내용은 본 발명에 따른 바람직한 실시양태를 설명하기 위한 것일 뿐 본 발명의 권리 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다. 당업자는, 전술한 실시양태의 작업의 전부 또는 일부를 달성하고 첨부된 청구항의 범위에 속하는 다양한 균등 변형이 본 발명이 커버하는 범위 내에 드는 것으로 고려됨을 이해할 것이다.

Claims (10)

  1. 복수의 LTPS 박막 트랜지스터, 하부 투명 도전 층, 상기 하부 투명 도전 층 상에 형성된 보호 층 및 상기 보호 층 상에 형성된 상부 투명 도전 층을 포함하는 저온 폴리-실리콘(LTPS) 어레이 기판으로서,
    상기 LTPS 박막 트랜지스터 각각은
    기판;
    상기 기판 상에 형성된 패턴화된 차광 층;
    상기 기판 및 상기 패턴화된 차광 층 상에 형성된 완충 층;
    상기 완충 층 상에 형성된 패턴화된 폴리-실리콘 층;
    상기 패턴화된 폴리-실리콘 층 및 상기 완충 층 상에 형성된 게이트 절연 층;
    상기 게이트 절연 층 상에 형성된 제 1 금속 층으로서, 상기 제 1 금속 층이 스캔 선을 형성하도록 패턴화되고 상기 스캔 선이 상기 차광 층 상에 드리워진 직교 투영을 갖는, 제 1 금속층;
    상기 패턴화된 제 1 금속 층 상에 형성된 절연 층;
    상기 절연 층 상에 형성된 제 2 금속층으로서, 상기 제 2 금속 층이 데이터 선 및 소스/드레인 전극을 형성하도록 패턴화되고 상기 데이터 선 및 상기 스캔 선은 서로 교차하도록 배치된, 제 2 금속층;
    상기 절연 층 및 상기 패턴화된 제 2 금속층 상에 형성된 평탄화 층으로서, 상기 평탄화 층 상에 상기 하부 투명 도전 층이 형성된, 평탄화 층
    을 포함하고, 이 때
    상기 패턴화된 차광 층은 상기 스캔 선 및 상기 소스/드레인 전극을 차폐하고,
    상기 하부 투명 도전 층과 상기 보호 층 사이에 패턴화된 제 3 금속 층이 형성되고,
    상기 패턴화된 제 3 금속 층은, 제 1 구역 및 상기 제 1 구역에 교차하도록 배치된 제 2 구역을 포함하고,
    상기 제 1 구역은 상기 데이터 선을 차폐하며,
    상기 제 2 구역은, 상기 소스/드레인 전극에 인접한 상기 차광 층의 측부와 중첩되는 부분을 갖고 상기 차광 층과 함께 상기 소스/드레인 전극 및 상기 스캔 선의 일부를 차폐하는, LTPS 어레이 기판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 패턴화된 제 3 금속 층이 터치 감지 전극 층인, LTPS 어레이 기판.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 스캔 선이, 스캔 선으로부터 연장되고 상기 패턴화된 폴리-실리콘 층의 일부를 덮는 연장 구역을 포함하고, 이 때 상기 연장 구역은 상기 차광 층 및 상기 제 2 구역에 의해 차폐된, LTPS 어레이 기판.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 구역 및 상기 차광 층이 폭 방향으로 연장된 차폐 구역을 형성하고, 상기 폭 방향은, LTPS 박막 트랜지스터의 스캔 선으로부터 소스/드레인 전극을 향하여 연장되는 방향인, LTPS 어레이 기판.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 패턴화된 제 2 금속 층이 바이어(via)를 통해 상기 폴리-실리콘 층에 전기적으로 연결된, LTPS 어레이 기판.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 상부 투명 도전 층이 상기 보호 층 상에 형성되고, 바이어를 통해 상기 소스/드레인 전극에 전기적으로 연결된, LTPS 어레이 기판.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 게이트 절연 층이 실리콘 산화물, 실리콘 질화물 및 실리콘 산 질화물 중 하나로 구성된, LTPS 어레이 기판.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 금속 층 및 상기 제 2 금속 층이, 몰리브덴/알루미늄 합금 및 크롬 금속의 전기 전도성 물질인 물질을 포함하는, LTPS 어레이 기판.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 하부 투명 도전 층 및 상기 상부 투명 도전 층이 투명 전도성 물질로 구성된, LTPS 어레이 기판.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 3 금속 층이 격자 구조를 갖는, LTPS 어레이 기판.

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