KR102255589B1 - Oxide Semiconductor Thin Film Transistor Substrate Having Light Shield Layer Of Light Guiding Structure - Google Patents

Oxide Semiconductor Thin Film Transistor Substrate Having Light Shield Layer Of Light Guiding Structure Download PDF

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Abstract

본 발명은 광 도파 구조의 차광층을 구비한 산화물 반도체를 포함하는 평판 표시장치용 박막 트랜지스터 기판에 관한 것이다. 본 발명에 의한 박막 트랜지스터 기판은, 기판, 다수의 화소 영역, 박막 트랜지스터, 차광층, 버퍼층, 그리고 화소 전극을 포함한다. 다수의 화소 영역은 기판 위에 매트릭스 방식으로 배열된다. 박막 트랜지스터는 화소 영역 각각에 배치되며, 산화물 반도체 물질을 포함하는 채널 영역을 갖는다. 차광층은, 기판과 박막 트랜지스터의 사이에 개재되며, 빛 차광 두께를 갖는 제1 금속층, 고굴절층 및 빛 투과 두께를 갖는 제2 금속층이 적층된다. 버퍼층은 차광층과 박막 트랜지스터 사이에 개재되며, 기판의 전체 표면을 덮는다. 그리고 박막 트랜지스터에 연결되어, 화소 영역 내에 배치된다.The present invention relates to a thin film transistor substrate for a flat panel display device comprising an oxide semiconductor having a light-shielding layer having an optical waveguide structure. The thin film transistor substrate according to the present invention includes a substrate, a plurality of pixel regions, a thin film transistor, a light shielding layer, a buffer layer, and a pixel electrode. The plurality of pixel regions are arranged in a matrix manner on the substrate. The thin film transistor is disposed in each pixel region and has a channel region including an oxide semiconductor material. The light blocking layer is interposed between the substrate and the thin film transistor, and a first metal layer having a light blocking thickness, a high refractive index layer, and a second metal layer having a light transmitting thickness are stacked. The buffer layer is interposed between the light shielding layer and the thin film transistor, and covers the entire surface of the substrate. Then, it is connected to the thin film transistor and disposed in the pixel region.

Description

광 도파 구조의 차광층을 구비한 산화물 반도체를 포함하는 박막 트랜지스터 기판 {Oxide Semiconductor Thin Film Transistor Substrate Having Light Shield Layer Of Light Guiding Structure}[Oxide Semiconductor Thin Film Transistor Substrate Having Light Shield Layer Of Light Guiding Structure}

본 발명은 광 도파 구조의 차광층을 구비한 산화물 반도체를 포함하는, 액정 표시장치(Liquid Crystal Display: LCD) 및/또는 유기전계발광 표시장치(Organic Light Emitting Diode Display: OLED)와 같은 평판 표시장치용 박막 트랜지스터 기판에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 회절 및 반사에 의해 외부광이 채널 영역으로 유입되는 것을 방지하도록 광 도파 구조를 가져 유입 광량을 저감하는 차광층을 갖는 산화물 반도체를 구비한 평판 표시장치용 박막 트랜지스터 기판에 관한 것이다.The present invention is a flat panel display device such as a liquid crystal display (LCD) and/or an organic light emitting diode display (OLED) including an oxide semiconductor having a light-shielding layer of an optical waveguide structure. It relates to a thin film transistor substrate for. In particular, the present invention relates to a thin film transistor substrate for a flat panel display device having an oxide semiconductor having an optical waveguide structure to prevent the inflow of external light into the channel region due to diffraction and reflection, and having a light-shielding layer that reduces the amount of incoming light. .

표시장치 분야는 부피가 큰 음극선관(Cathode Ray Tube: CRT)을 대체하는, 얇고 가벼우며 대면적이 가능한 평판 표시장치(Flat Panel Display Device: FPD)로 급속히 변화해 왔다. 평판 표시장치에는 액정 표시장치(Liquid Crystal Display Device: LCD), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel: PDP), 유기발광 표시장치(Organic Light Emitting Display Device: OLED), 그리고 전기영동 표시장치(Electrophoretic Display Device: ED) 등이 있다.The display device field has rapidly changed to a flat panel display device (FPD) that is thin, light, and capable of large area, replacing a bulky cathode ray tube (CRT). Flat panel displays include Liquid Crystal Display Device (LCD), Plasma Display Panel (PDP), Organic Light Emitting Display Device (OLED), and Electrophoretic Display Device. : ED).

능동형으로 구동하는 액정 표시장치, 유기발광 표시장치 및 전기영동 표시장치의 경우, 매트릭스 방식으로 배열된 화소 영역 내에 할당된 박막 트랜지스터가 배치된 박막 트랜지스터 기판을 포함한다. 액정 표시장치(Liquid Crystal Display Device: LCD)는 전계를 이용하여 액정의 광 투과율을 조절함으로써 화상을 표시한다. 유기발광 표시장치는 매트릭스 방식으로 배열된 화소 자체에 유기발광 소자를 형성함으로써, 화상을 표시한다.In the case of an active liquid crystal display device, an organic light emitting display device, and an electrophoretic display device, a thin film transistor substrate including a thin film transistor allocated in a pixel region arranged in a matrix manner is disposed. A liquid crystal display device (LCD) displays an image by adjusting the light transmittance of a liquid crystal using an electric field. An organic light-emitting display device displays an image by forming an organic light-emitting element on the pixels themselves arranged in a matrix manner.

도 1은 종래 기술에 의한 수평 전계형의 일종인 프린지 필드 방식의 액정 표시장치에 포함된 산화물 반도체 층을 갖는 박막 트랜지스터 기판을 나타내는 평면도이다. 도 2는 도 1에 도시한 박막 트랜지스터 기판을 절취선 I-I' 선을 따라 자른 단면도이다.1 is a plan view showing a thin film transistor substrate having an oxide semiconductor layer included in a fringe field type liquid crystal display device, which is a type of horizontal electric field type according to the prior art. FIG. 2 is a cross-sectional view of the thin film transistor substrate shown in FIG. 1 taken along line I-I'.

도 1 및 도 2에 도시된 금속 산화물 반도체 층을 갖는 박막 트랜지스터 기판은 하부 기판(SUB) 위에 게이트 절연막(GI)을 사이에 두고 교차하는 게이트 배선(GL) 및 데이터 배선(DL), 그 교차 구조에 의해 정의된 각 화소 영역 내에 형성된 박막 트랜지스터(T)를 구비한다.The thin film transistor substrate having a metal oxide semiconductor layer shown in FIGS. 1 and 2 is a gate wiring GL and a data wiring DL intersecting on a lower substrate SUB with a gate insulating layer GI interposed therebetween, and a cross structure thereof. A thin film transistor T formed in each pixel region defined by is provided.

박막 트랜지스터(T)는 게이트 배선(GL)에서 분기한 게이트 전극(G), 데이터 배선(DL)에서 분기 된 소스 전극(S), 소스 전극(S)과 대향하는 드레인 전극(D), 그리고 게이트 절연막(GI) 위에서 게이트 전극(G)과 중첩하면 소스 전극(S)과 드레인 전극(D) 사이에 채널 영역을 형성하는 반도체 층(A)을 포함한다.The thin film transistor T includes a gate electrode G branched from the gate line GL, a source electrode S branched from the data line DL, a drain electrode D facing the source electrode S, and a gate. It includes a semiconductor layer (A) forming a channel region between the source electrode (S) and the drain electrode (D) when overlapping the gate electrode (G) on the insulating layer (GI).

특히, 반도체 층(A)을 산화물 반도체 물질로 형성하는 경우, 높은 전하 이동도 특성에 의해 충전 용량이 큰 대면적 박막 트랜지스터 기판에 유리하다. 그러나 산화물 반도체 물질은 소자의 안정성을 확보하기 위해 상부 표면에 식각액으로부터 보호를 위한 에치 스토퍼(ES)를 더 포함하는 것이 바람직하다. 구체적으로, 소스 전극(S)과 드레인 전극(D) 사이의 분리된 부분을 통해 유입되는 식각액으로부터 반도체 층(A)을 보호하도록 에치 스토퍼(ES)를 형성하는 것이 바람직하다.In particular, when the semiconductor layer (A) is formed of an oxide semiconductor material, it is advantageous for a large-area thin film transistor substrate having a large charging capacity due to its high charge mobility characteristics. However, it is preferable that the oxide semiconductor material further includes an etch stopper (ES) for protection from an etchant on the upper surface in order to secure the stability of the device. Specifically, it is preferable to form the etch stopper ES to protect the semiconductor layer A from the etchant introduced through the separated portion between the source electrode S and the drain electrode D.

게이트 배선(GL)의 일측 단부에는 외부로부터 게이트 신호를 인가받기 위한 게이트 패드(GP)를 포함한다. 게이트 패드(GP)는 게이트 절연막(GI)을 관통하는 제1 게이트 패드 콘택홀(GH1)을 통해 게이트 패드 중간 단자(IGT)와 접촉한다. 게이트 패드 중간 단자(IGT)는 제1 보호막(PA1)과 제2 보호막(PA2)을 관통하는 제2 게이트 패드 콘택홀(GH2)을 통해 게이트 패드 단자(GPT)와 접촉한다. 한편, 데이터 배선(DL)의 일측 단부에는 외부로부터 화소 신호를 인가받기 위한 데이터 패드(DP)를 포함한다. 데이터 패드(DP)는 제1 보호막(PA1) 및 제2 보호막(PA2)을 관통하는 데이터 패드 콘택홀(DPH)을 통해 데이터 패드 단자(DPT)와 접촉한다.One end of the gate line GL includes a gate pad GP for receiving a gate signal from the outside. The gate pad GP contacts the gate pad intermediate terminal IGT through the first gate pad contact hole GH1 penetrating the gate insulating layer GI. The gate pad intermediate terminal IGT contacts the gate pad terminal GPT through the second gate pad contact hole GH2 penetrating the first passivation layer PA1 and the second passivation layer PA2. Meanwhile, a data pad DP for receiving a pixel signal from the outside is included at one end of the data line DL. The data pad DP contacts the data pad terminal DPT through the data pad contact hole DPH penetrating the first passivation layer PA1 and the second passivation layer PA2.

화소 영역에는 프린지 필드를 형성하도록 제2 보호막(PA2)을 사이에 두고 형성된 화소 전극(PXL)과 공통 전극(COM)을 구비한다. 공통 전극(COM)은 게이트 배선(GL)과 나란하게 배열된 공통 배선(CL)과 접속된다. 공통 전극(COM)은 공통 배선(CL)을 통해 액정 구동을 위한 기준 전압(혹은 공통 전압)을 공급받는다.In the pixel area, a pixel electrode PXL and a common electrode COM formed with the second passivation layer PA2 interposed therebetween are provided to form a fringe field. The common electrode COM is connected to the common wiring CL arranged in parallel with the gate wiring GL. The common electrode COM receives a reference voltage (or a common voltage) for driving the liquid crystal through the common line CL.

공통 전극(COM)과 화소 전극(PXL)의 위치 및 모양은 설계 환경과 목적에 맞추어 다양하게 형성할 수 있다. 공통 전극(COM)은 일정한 기준 전압이 인가되는 반면, 화소 전극(PXL)은 구현하고자 하는 비디오 데이터에 따라 수시로 변화하는 전압 값이 인가된다. 따라서, 데이터 배선(DL)과 화소 전극(PXL) 사이에 기생 용량이 발생할 수 있다. 이러한 기생 용량으로 인해 화질에 문제를 야기할 수 있기 때문에, 공통 전극(COM)을 먼저 형성하고, 화소 전극(PXL)을 최상위층에 형성하는 것이 바람직하다.The positions and shapes of the common electrode COM and the pixel electrode PXL may be variously formed according to a design environment and purpose. A constant reference voltage is applied to the common electrode COM, while a voltage value that changes at any time according to the video data to be implemented is applied to the pixel electrode PXL. Accordingly, parasitic capacitance may be generated between the data line DL and the pixel electrode PXL. Since such parasitic capacitance may cause a problem in image quality, it is preferable to first form the common electrode COM and then form the pixel electrode PXL on the uppermost layer.

즉, 데이터 배선(DL) 및 박막 트랜지스터(T)를 덮는 제1 보호막(PA1) 위에 유전율이 낮은 유기물질을 두껍게 형성한 평탄화 막(PAC)을 형성한 후에, 공통 전극(COM) 형성한다. 그리고 공통 전극(COM)을 덮는 제2 보호막(PA2)을 형성 한 후, 공통 전극(COM)과 중첩하는 화소 전극(PXL)을 제2 보호막(PA2) 위에 형성한다. 이러한 구조에서는 화소 전극(PXL)이 데이터 배선(DL)과 제1 보호막(PA1), 평탄화막(PAC), 그리고 제2 보호막(PA2)에 의해 이격되므로 데이터 배선(DL)과 화소 전극(PXL) 사이에 기생 용량을 줄일 수 있다.That is, after forming a planarization layer PAC formed by thickly forming an organic material having a low dielectric constant on the first passivation layer PA1 covering the data line DL and the thin film transistor T, the common electrode COM is formed. In addition, after forming the second passivation layer PA2 covering the common electrode COM, a pixel electrode PXL overlapping the common electrode COM is formed on the second passivation layer PA2. In this structure, since the pixel electrode PXL is separated by the data line DL, the first passivation layer PA1, the planarization layer PAC, and the second passivation layer PA2, the data line DL and the pixel electrode PXL are separated. In between, the parasitic capacity can be reduced.

공통 전극(COM)은 화소 영역의 형태에 대응하는 장방형으로 형성되고, 화소 전극(PXL)은 다수 개의 선분 형상으로 형성된다. 특히, 화소 전극(PXL)은 제2 보호막(PA2)을 사이에 두고 공통 전극(COM)과 수직 상으로 중첩하는 구조를 갖는다. 화소 전극(PXL)과 공통 전극(COM) 사이에서 프린지 필드가 형성되어 박막 트랜지스터 기판과 컬러 필터 기판 사이에서 수평 방향으로 배열된 액정분자들이 유전 이방성에 의해 회전한다. 그리고 액정 분자들의 회전 정도에 따라 화소 영역을 투과하는 광 투과율이 달라져 계조를 구현한다.The common electrode COM is formed in a rectangular shape corresponding to the shape of the pixel area, and the pixel electrode PXL is formed in the shape of a plurality of line segments. In particular, the pixel electrode PXL has a structure vertically overlapping the common electrode COM with the second passivation layer PA2 interposed therebetween. A fringe field is formed between the pixel electrode PXL and the common electrode COM, so that liquid crystal molecules arranged in a horizontal direction between the thin film transistor substrate and the color filter substrate rotate due to dielectric anisotropy. In addition, the light transmittance through the pixel region is changed according to the degree of rotation of the liquid crystal molecules, thereby implementing grayscale.

다른 평판표시장치의 예로, 전계발광 표시장치가 있다. 전계발광 표시장치는 발광층의 재료에 따라 무기 전계발광 표시장치와 유기발광 다이오드 표시장치로 대별되며, 스스로 발광하는 자발광 소자로서 응답속도가 빠르고 발광효율, 휘도 및 시야각이 큰 장점이 있다. 특히, 에너지 효율이 우수한 유기발광 다이오드의 특징을 이용한 유기발광 다이오드 표시장치(Organic Light Emitting Diode display: OLEDD)에는 패시브 매트릭스 타입의 유기발광 다이오드 표시장치(Passive Matrix type Organic Light Emitting Diode display, PMOLED)와 액티브 매트릭스 타입의 유기발광 다이오드 표시장치(Active Matrix type Organic Light Emitting Diode display, AMOLED)로 대별된다.An example of another flat panel display device is an electroluminescent display device. Electroluminescent displays are roughly classified into inorganic electroluminescent displays and organic light emitting diode displays depending on the material of the light emitting layer, and are self-luminous devices that emit light, have a fast response speed, and have great luminous efficiency, luminance, and viewing angles. In particular, the organic light emitting diode display (OLEDD) using the characteristics of an organic light emitting diode with excellent energy efficiency includes a passive matrix type organic light emitting diode display (PMOLED) and It is broadly classified as an active matrix type organic light emitting diode display (AMOLED).

도 3은 액티브 매트릭스 유기발광 다이오드 표시장치에서 한 화소의 구조를 나타내는 평면도이다. 도 4는 도 3에서 절취선 II-II'로 자른 액티브 매트릭스 유기발광 다이오드 표시장치의 구조를 나타내는 단면도이다.3 is a plan view showing a structure of one pixel in an active matrix organic light emitting diode display. FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating the structure of an active matrix organic light emitting diode display taken along line II-II' in FIG. 3.

도 3 및 4를 참조하면, 액티브 매트릭스 유기발광 다이오드 표시장치는 스위칭 박막 트랜지스터(ST), 스위칭 박막 트랜지스터와 연결된 구동 박막 트랜지스터(DT), 구동 박막 트랜지스터(DT)에 접속된 유기발광 다이오드(OLE)를 포함한다.3 and 4, the active matrix organic light emitting diode display includes a switching thin film transistor ST, a driving thin film transistor DT connected to the switching thin film transistor, and an organic light emitting diode OLE connected to the driving thin film transistor DT. Includes.

스위칭 박막 트랜지스터(ST)는 스캔 배선(SL)과 데이터 배선(DL)이 교차하는 부위에 형성되어 있다. 스위칭 박막 트랜지스터(ST)는 화소를 선택하는 기능을 한다. 스위칭 박막 트랜지스터(ST)는 스캔 배선(SL)에서 분기하는 게이트 전극(SG)과, 반도체 층(SA)과, 소스 전극(SS)과, 드레인 전극(SD)을 포함한다. 그리고 구동 박막 트랜지스터(DT)는 스위칭 박막 트랜지스터(ST)에 의해 선택된 화소의 유기발광 다이오드(OLE)를 구동하는 역할을 한다.The switching thin film transistor ST is formed at a portion where the scan line SL and the data line DL cross each other. The switching thin film transistor ST serves to select a pixel. The switching thin film transistor ST includes a gate electrode SG branching from the scan line SL, a semiconductor layer SA, a source electrode SS, and a drain electrode SD. In addition, the driving thin film transistor DT serves to drive the organic light emitting diode OLE of the pixel selected by the switching thin film transistor ST.

구동 박막 트랜지스터(DT)는 스위칭 박막 트랜지스터(ST)의 드레인 전극(SD)과 연결된 게이트 전극(DG)과, 반도체 층(DA), 구동 전류 배선(VDD)에 연결된 소스 전극(DS)과, 드레인 전극(DD)을 포함한다. 구동 박막 트랜지스터(DT)의 드레인 전극(DD)은 유기발광 다이오드(OLE)의 애노드 전극(ANO)과 연결되어 있다. 애노드 전극(ANO)과 캐소드 전극(CAT) 사이에는 유기발광 층(OL)이 개재되어 있다. 캐소드 전극(CAT)은 기저 전압(VSS)에 연결된다.The driving thin film transistor DT includes a gate electrode DG connected to the drain electrode SD of the switching thin film transistor ST, a semiconductor layer DA, a source electrode DS connected to the driving current line VDD, and a drain. It includes an electrode DD. The drain electrode DD of the driving thin film transistor DT is connected to the anode electrode ANO of the organic light emitting diode OLE. The organic light emitting layer OL is interposed between the anode electrode ANO and the cathode electrode CAT. The cathode electrode CAT is connected to the ground voltage VSS.

좀 더 상세히 살펴보기 위해 도 4를 참조하면, 액티브 매트릭스 유기발광 다이오드 표시장치의 기판(SUB) 상에 스위칭 박막 트랜지스터(ST) 및 구동 박막 트랜지스터(DT)의 게이트 전극(SG, DG)이 형성되어 있다. 그리고 게이트 전극(SG, DG) 위에는 게이트 절연막(GI)이 덮고 있다. 게이트 전극(SG, DG)과 중첩되는 게이트 절연막(GI)의 일부에 반도체 층(SA, DA)이 형성되어 있다. 반도체 층(SA, DA) 위에는 일정 간격을 두고 소스 전극(SS, DS)과 드레인 전극(SD, DD)이 마주보고 형성된다. 스위칭 박막 트랜지스터(ST)의 드레인 전극(SD)은 게이트 절연막(GI)에 형성된 드레인 콘택 홀(DH)을 통해 구동 박막 트랜지스터(DT)의 게이트 전극(DG)과 접촉한다. 이와 같은 구조를 갖는 스위칭 박막 트랜지스터(ST) 및 구동 박막 트랜지스터(DT)를 덮는 보호막(PAS)이 전면에 도포된다.Referring to FIG. 4 to examine in more detail, the switching thin film transistor ST and the gate electrodes SG and DG of the driving thin film transistor DT are formed on the substrate SUB of the active matrix organic light emitting diode display. have. In addition, the gate insulating film GI is covering the gate electrodes SG and DG. The semiconductor layers SA and DA are formed on a part of the gate insulating film GI overlapping the gate electrodes SG and DG. Source electrodes SS and DS and drain electrodes SD and DD are formed on the semiconductor layers SA and DA at regular intervals to face each other. The drain electrode SD of the switching thin film transistor ST contacts the gate electrode DG of the driving thin film transistor DT through the drain contact hole DH formed in the gate insulating layer GI. A protective film PAS covering the switching thin film transistor ST and the driving thin film transistor DT having such a structure is applied on the entire surface.

나중에 형성될 애노드 전극(ANO)의 영역에 해당하는 부분에 칼라 필터(CF)가 형성된다. 칼라 필터(CF)는 가급적 넓은 면적을 차지하도록 형성하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 데이터 배선(DL), 구동 전류 배선(VDD) 및 전단의 스캔 배선(SL)의 많은 영역과 중첩하도록 형성하는 것이 바람직하다. 이와 같이 칼라 필터(CF)가 형성된 기판은 여러 구성요소들이 형성되어 표면이 평탄하지 못하고, 단차가 많이 형성되어 있다. 따라서, 기판의 표면을 평탄하게 할 목적으로 평탄화 막(PAC) 혹은 오버코트 층(OC)을 기판 전면에 도포한다.The color filter CF is formed in a portion corresponding to the area of the anode electrode ANO to be formed later. It is preferable to form the color filter CF to occupy as large an area as possible. For example, it is preferable to form the data line DL, the driving current line VDD, and the plurality of regions of the scan line SL at the front end to overlap each other. In the substrate on which the color filter CF is formed as described above, the surface of the substrate on which the color filter CF is formed is not flat and has many steps. Therefore, a planarization film (PAC) or an overcoat layer (OC) is applied to the entire surface of the substrate for the purpose of flattening the surface of the substrate.

그리고 오버코트 층(OC) 위에 유기발광 다이오드(OLE)의 애노드 전극(ANO)이 형성된다. 여기서, 애노드 전극(ANO)은 오버코트 층(OC) 및 보호막(PAS)에 형성된 화소 콘택 홀(PH)을 통해 구동 박막 트랜지스터(DT)의 드레인 전극(DD)과 연결된다.In addition, the anode electrode ANO of the organic light emitting diode OLE is formed on the overcoat layer OC. Here, the anode electrode ANO is connected to the drain electrode DD of the driving thin film transistor DT through the pixel contact hole PH formed in the overcoat layer OC and the passivation layer PAS.

애노드 전극(ANO)이 형성된 기판 위에, 화소 영역을 정의하기 위해 스위칭 박막 트랜지스터(ST), 구동 박막 트랜지스터(DT) 그리고 각종 배선들(DL, SL, VDD)이 형성된 영역 위에 뱅크(BA)(혹은, 뱅크 패턴)를 형성한다.On the substrate on which the anode electrode ANO is formed, in order to define a pixel region, a bank BA (or , Bank pattern).

뱅크(BA)에 의해 노출된 애노드 전극(ANO)이 발광 영역이 된다. 뱅크(BA)에 의해 노출된 애노드 전극(ANO) 위에 유기발광 층(OL)과 캐소드 전극(CAT)이 순차적으로 적층된다. 유기발광 층(OL)은 백색광을 발하는 유기물질로 이루어진 경우, 아래에 위치한 칼라 필터(CF)에 의해 각 화소에 배정된 색상을 나타낸다. 도 4와 같은 구조를 갖는 유기발광 다이오드 표시장치는 아래 방향으로 발광하는 하부 발광(Bottom Emission) 표시 장치가 된다.The anode electrode ANO exposed by the bank BA becomes a light emitting area. An organic light emitting layer OL and a cathode electrode CAT are sequentially stacked on the anode electrode ANO exposed by the bank BA. When the organic light-emitting layer OL is made of an organic material emitting white light, the organic light-emitting layer OL represents a color assigned to each pixel by the color filter CF located below. The organic light emitting diode display having the structure as shown in FIG. 4 becomes a bottom emission display device that emits light in a downward direction.

상기와 같은 평판 표시장치에서 박막 트랜지스터를 구비함으로써, 고품질의 능동형 표시장치를 구현할 수 있다. 특히, 더욱 우수한 구동 특성을 갖도록 하기 위해, 박막 트랜지스터의 반도체 층은 금속 산화물 반도체 물질로 형성하는 것이 바람직하다.By including the thin film transistor in the flat panel display as described above, a high-quality active display device can be implemented. In particular, in order to have more excellent driving characteristics, the semiconductor layer of the thin film transistor is preferably formed of a metal oxide semiconductor material.

금속 산화물 반도체 물질은 빛에 노출된 상태로 전압 구동될 경우 그 특성이 급격히 열화 되는 특성이 있다. 따라서, 반도체 층의 상부 및 하부에서 외부로부터 유입되는 빛을 차단할 수 있는 구조를 갖는 것이 바람직하다. 앞에서 설명한, 박막 트랜지스터 기판의 경우, 박막 트랜지스터는 바텀 게이트(Bottom Gate) 구조를 갖는다. 따라서, 하부에서 유입되는 빛은 금속 물질인 게이트 전극(G)에 의해 어느 정도 차단할 수 있다.The metal oxide semiconductor material has a characteristic that when voltage is driven while being exposed to light, its characteristics are rapidly deteriorated. Therefore, it is desirable to have a structure capable of blocking light from outside in the upper and lower portions of the semiconductor layer. In the case of the aforementioned thin film transistor substrate, the thin film transistor has a bottom gate structure. Accordingly, light flowing from the bottom may be partially blocked by the gate electrode G, which is a metal material.

하지만, 바텀 게이트 구조에서는 소스-드레인 전극과 게이트 전극이 중첩되는 구조를 갖는다. 이러한 구조에서는, 소스 전극(S)과 게이트 전극(G) 사이에서 기생 용량이 형성되는데, 이로 인해 박막 트랜지스터의 특성이 열화 될 수 있다. 또한, 바텀 게이트 구조에서는 하부에서 유입되는 빛은 게이트 전극(G)에 의해 차단할 수 있지만, 상부에서 유입되는 빛을 차단하기 위해서는 추가로 광 차단막을 더 형성하여야 한다.However, in the bottom gate structure, the source-drain electrode and the gate electrode overlap. In this structure, a parasitic capacitance is formed between the source electrode S and the gate electrode G, which may deteriorate the characteristics of the thin film transistor. In addition, in the bottom gate structure, light flowing from the bottom may be blocked by the gate electrode G, but in order to block the light flowing from the top, an additional light blocking layer must be formed.

도 5를 참조하여, 탑 게이트(Top Gate) 구조를 갖고, 금속 산화물 반도체 물질을 포함하는 박막 트랜지스터 기판에 대하여 설명한다. 게이트 전극과 소스-드레인 전극 사이에서 발생하는 기생 용량을 극소화하기 위해서는 탑 게이트 구조를 갖는 박막 트랜지스터가 적합하다. 도 5는 종래 기술에 의한 탑 게이트 구조를 갖는 박막 트랜지스터 기판을 나타내는 단면도이다.Referring to FIG. 5, a thin film transistor substrate having a top gate structure and including a metal oxide semiconductor material will be described. In order to minimize the parasitic capacitance generated between the gate electrode and the source-drain electrode, a thin film transistor having a top gate structure is suitable. 5 is a cross-sectional view showing a thin film transistor substrate having a top gate structure according to the prior art.

도 5를 참조하면, 탑 게이트 구조를 갖는 박막 트랜지스터 기판은, 기판(SUB) 위에 매트릭스 배열로 배치된 화소 영역, 그리고 각 화소 영역에 하나씩 할당된 박막 트랜지스터(T)를 포함한다. 박막 트랜지스터(T)의 반도체 층이 기판(SUB) 위에 직접 형성된다. 반도체 층은 중앙부의 채널 영역(A), 채널 영역(A)의 좌측에 배치된 소스 영역(SA) 및 채널 영역(A)의 우측에 배치된 드레인 영역(DA)을 포함한다.Referring to FIG. 5, a thin film transistor substrate having a top gate structure includes a pixel region disposed on a substrate SUB in a matrix arrangement, and a thin film transistor T allocated one to each pixel region. The semiconductor layer of the thin film transistor T is directly formed on the substrate SUB. The semiconductor layer includes a channel region A in the center, a source region SA disposed on the left side of the channel region A, and a drain region DA disposed on the right side of the channel region A.

반도체 층의 채널 영역(A) 위에는 게이트 절연막(GI)과 게이트 전극(G)이 형성된다. 게이트 절연막(GI)과 게이트 전극(G)은 채널 영역(A)과 거의 동일한 크기를 갖고 실질적으로 수직적으로 완전히 중첩된 구조를 갖는다. 반도체 층과 게이트 전극(G) 위에는 중간 절연막(IN)이 덮는다. 반도체 층의 소스 영역(SA)과 드레인 영역(DA)을 덮는 중간 절연막(IN)은 일부 제거하여 소스 전극(S)과 드레인 전극(D)이 각각 접촉된다.A gate insulating film GI and a gate electrode G are formed on the channel region A of the semiconductor layer. The gate insulating layer GI and the gate electrode G have substantially the same size as the channel region A and have a structure substantially vertically and completely overlapped. The intermediate insulating layer IN is covered on the semiconductor layer and the gate electrode G. The intermediate insulating layer IN covering the source region SA and the drain region DA of the semiconductor layer is partially removed so that the source electrode S and the drain electrode D contact each other.

소스 전극(S), 채널 영역(A), 게이트 전극(G) 및 드레인 전극(D)을 포함하는 박막 트랜지스터(T)가 형성된 기판(SUB) 전체를 보호막(PAS)이 덮는다. 보호막(PAS) 중에서 드레인 전극(D)을 덮는 일부를 제거하여 드레인 전극(D)을 노출한다. 노출된 드레인 전극(D)은 보호막(PAS) 위에 형성된 화소 전극(PXL) 혹은 애노드 전극(ANO)과 연결된다.The protective layer PAS covers the entire substrate SUB on which the thin film transistor T including the source electrode S, the channel region A, the gate electrode G, and the drain electrode D is formed. The drain electrode D is exposed by removing a portion of the passivation layer PAS covering the drain electrode D. The exposed drain electrode D is connected to the pixel electrode PXL or the anode electrode ANO formed on the passivation layer PAS.

이와 같이, 탑 게이트 구조를 갖는 박막 트랜지스터(T)에서는 게이트 전극(G)의 끝단과 소스 전극(S)의 끝단이 일정 거리 이격한 게이트-소스 간격(Ggs)을 갖는다. 마찬가지로, 게이트 전극(G)의 끝단과 드레인 전극(D)의 끝단이 일정 거리 이격한 게이트-드레인 간격(Ggd)을 갖는다. 따라서, 게이트 전극(G)과 소스-드레인 전극(S-D) 사이에서는 기생 용량이 거의 형성되지 않는다. 그 결과, 채널 영역(A)의 특성이 열화되는 것을 방지할 수 있다.As described above, in the thin film transistor T having the top gate structure, the end of the gate electrode G and the end of the source electrode S have a gate-source gap Ggs spaced apart by a predetermined distance. Similarly, an end of the gate electrode G and an end of the drain electrode D have a gate-drain interval Ggd spaced apart by a predetermined distance. Therefore, almost no parasitic capacitance is formed between the gate electrode G and the source-drain electrode S-D. As a result, it is possible to prevent the characteristics of the channel region A from deteriorating.

하지만, 도 5와 같은 탑 게이트 구조에서는 기판(SUB)의 하부에서 유입되는 빛, 예를 들어, 백 라이트에 의해 노출되기 쉽다. 외부의 빛이 채널 영역(A)으로 유입 될 경우, 채널 영역(A)의 특성이 열화 되어 장기간 사용할 경우, 박막 트랜지스터의 특성이 변화될 수 있다. 이는 표시장치의 화상 품질 저하를 유발할 수 있다.However, in the top gate structure as shown in FIG. 5, it is easy to be exposed by light flowing from the lower portion of the substrate SUB, for example, a backlight. When external light flows into the channel region A, the characteristics of the channel region A are deteriorated, and when used for a long period of time, the characteristics of the thin film transistor may be changed. This may cause the image quality of the display device to deteriorate.

표시장치의 성능을 향상하기 위해서는, 소재의 특성을 향상하기 위한 탑 게이트 구조를 구비하고, 산화물 반도체 물질을 포함한 박막 트랜지스터를 구비하는 것이 바람직하다. 이 경우, 외부 광이 박막 트랜지스터의 채널 영역으로 유입되는 것을 방지할 수 있는 새로운 구조 및/혹은 신규 구성 요소가 필요하다.In order to improve the performance of the display device, it is preferable to have a top gate structure for improving material properties and to include a thin film transistor including an oxide semiconductor material. In this case, there is a need for a new structure and/or a new component capable of preventing external light from flowing into the channel region of the thin film transistor.

본 발명의 목적은 상기 종래 기술의 문제점들을 해결하고자 안출 된 발명으로써, 박막 트랜지스터를 구성하는 게이트 전극과 소스-드레인 전극 사이에서의 기생 용량을 최소화한 탑 게이트 구조를 갖는 박막 트랜지스터 기판을 제공하는 데 있다. 본 발명의 다른 목적은, 탑 게이트 구조의 박막 트랜지스터 기판에서 하부에서 반도체 층의 채널 영역으로 유입되는 빛을 차단하기 위한 차광층을 구비한 박막 트랜지스터 기판을 제공하는 데 있다. 본 발명의 또 다른 목적은, 차광층의 외곽 경계부에서 회절 현상에 의해 채널 영역으로 유입되거나, 차광층과 소스-드레인 금속층 사이에서 반사에 의해 유입되는 것을 방지하는 광 도파 구조를 갖는 차광층을 구비한 박막 트랜지스터 기판을 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to provide a thin film transistor substrate having a top gate structure minimizing parasitic capacitance between a gate electrode and a source-drain electrode constituting a thin film transistor, as an invention devised to solve the problems of the prior art. have. Another object of the present invention is to provide a thin film transistor substrate having a light shielding layer for blocking light from flowing into a channel region of a semiconductor layer from a lower portion of a thin film transistor substrate having a top gate structure. Another object of the present invention is to provide a light-shielding layer having an optical waveguide structure that prevents the light-shielding layer from entering the channel region by diffraction at the outer boundary of the light-shielding layer or from being introduced by reflection between the light-shielding layer and the source-drain metal layer. It is to provide a thin film transistor substrate.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 박막 트랜지스터 기판은, 기판, 다수의 화소 영역, 박막 트랜지스터, 차광층, 버퍼층, 그리고 화소 전극을 포함한다. 다수의 화소 영역은 기판 위에 매트릭스 방식으로 배열된다. 박막 트랜지스터는 화소 영역 각각에 배치되며, 산화물 반도체 물질을 포함하는 채널 영역을 갖는다. 차광층은, 기판과 박막 트랜지스터의 사이에 개재되며, 빛 차광 두께를 갖는 제1 금속층, 고굴절층 및 빛 투과 두께를 갖는 제2 금속층이 적층된다. 버퍼층은 차광층과 박막 트랜지스터 사이에 개재되며, 기판의 전체 표면을 덮는다. 그리고 박막 트랜지스터에 연결되어, 화소 영역 내에 배치된다.In order to achieve the above object, the thin film transistor substrate according to the present invention includes a substrate, a plurality of pixel regions, a thin film transistor, a light shielding layer, a buffer layer, and a pixel electrode. The plurality of pixel regions are arranged in a matrix manner on the substrate. The thin film transistor is disposed in each pixel region and has a channel region including an oxide semiconductor material. The light blocking layer is interposed between the substrate and the thin film transistor, and a first metal layer having a light blocking thickness, a high refractive index layer, and a second metal layer having a light transmitting thickness are stacked. The buffer layer is interposed between the light shielding layer and the thin film transistor, and covers the entire surface of the substrate. Then, it is connected to the thin film transistor and disposed in the pixel region.

일례로, 제1 금속층은, 몰리브덴, 티타늄 및 몰리브덴-티타늄 중 어느 하나를 포함하며, 1,000Å 이상의 두께를 갖는다. 제2 금속층은, 제1 금속층과 동일한 물질을 포함하며, 100Å 이하의 두께를 갖는다. 고굴절층은, 제1 및 제2 금속층보다 높은 굴절율을 갖는 물질을 포함하며, 100Å 이상 내지 500Å 이하의 두께를 갖는다.For example, the first metal layer includes any one of molybdenum, titanium, and molybdenum-titanium, and has a thickness of 1,000 Å or more. The second metal layer includes the same material as the first metal layer, and has a thickness of 100 Å or less. The high refractive layer includes a material having a refractive index higher than that of the first and second metal layers, and has a thickness of 100 Å or more to 500 Å or less.

일례로, 박막 트랜지스터는 게이트 전극, 소스 전극 및 드레인 전극을 더 포함한다. 게이트 전극은, 채널 영역과 중첩한다. 소스 전극은 채널 영역의 일측변과 연결된다. 그리고 드레인 전극은 채널 영역의 타측변과 연결되며, 화소 전극과 연결된다. 소스 전극 및 상기 드레인 전극은, 빛 투과 두께를 갖는 상기 제2 금속층, 고굴절층 및 빛 차광 두께를 갖는 상기 제1 금속층이 적층된다. 소스 전극 및 상기 드레인 전극의 제2 금속층은 차광층의 제2 금속층과 서로 대향하여 배치된다.For example, the thin film transistor further includes a gate electrode, a source electrode, and a drain electrode. The gate electrode overlaps the channel region. The source electrode is connected to one side of the channel region. In addition, the drain electrode is connected to the other side of the channel region and connected to the pixel electrode. In the source electrode and the drain electrode, the second metal layer having a light transmission thickness, a high refractive index layer, and the first metal layer having a light blocking thickness are stacked. The second metal layer of the source electrode and the drain electrode are disposed to face each other with the second metal layer of the light blocking layer.

일례로, 고굴절층은, 갈륨-비소(GaAs), 게르마늄(Ge) 및 실리콘 중 적어도 어느 하나를 포함한다.For example, the high refractive layer includes at least one of gallium-arsenic (GaAs), germanium (Ge), and silicon.

본 발명에 의한 박막 트랜지스터 기판은, 반도체 층의 채널 영역을 중심으로 상부에 위치한 게이트 전극과 하부에 위치한 차광층을 포함한다. 따라서, 반도체 층의 상부 및 하부에서 채널 영역으로 유입되는 빛들을 효과적으로 차단할 수 있다. 또한, 게이트 전극과 차광층은 소스-드레인 전극과 수직 구조상에서 서로 중첩하지 않으므로, 기생 용량을 최소화할 수 있다. 광 차단 효율을 극대화하기 위해, 차광층을 복합 구조를 갖도록 형성하여, 차광층의 측면에서 유입되는 광량을 줄일 수 있다. 특히, 차광층이 굴절율이 높은 물질을 중앙에 개재한 삼중층으로 형성함으로써, 차광층에서 반사되는 광량을 현저히 감소하며, 유입된 빛을 채널 영역에 이르지 않도록 유도할 수 있다. 이로써, 차광층에서 반사되어 채널 영역으로 유입되는 빛의 양을 극소화하여, 박막 트랜지스터의 광 신뢰성 및 열 안정성(PBTiS: Positive Bias Temperature Instability 및/또는 NBTiS: Negative Bias Temperature Instability)을 향상할 수 있다.The thin film transistor substrate according to the present invention includes a gate electrode positioned above and a light shielding layer positioned below the channel region of the semiconductor layer. Accordingly, light flowing into the channel region from the top and bottom of the semiconductor layer can be effectively blocked. In addition, since the gate electrode and the light blocking layer do not overlap each other in a vertical structure with the source-drain electrode, parasitic capacitance can be minimized. In order to maximize the light blocking efficiency, the light blocking layer is formed to have a complex structure, so that the amount of light flowing from the side of the light blocking layer can be reduced. In particular, by forming the light-shielding layer as a triple layer with a material having a high refractive index interposed therebetween, the amount of light reflected from the light-shielding layer can be significantly reduced, and the introduced light can be induced not to reach the channel region. Accordingly, by minimizing the amount of light reflected from the light shielding layer and flowing into the channel region, optical reliability and thermal stability (PBTiS: Positive Bias Temperature Instability and/or NBTiS: Negative Bias Temperature Instability) may be improved.

도 1은 종래 기술에 의한 수평 전계형의 일종인 프린지 필드 방식의 액정 표시장치에 포함된 산화물 반도체 층을 갖는 박막 트랜지스터 기판을 나타내는 평면도.
도 2는 도 1에 도시한 박막 트랜지스터 기판을 절취선 I-I' 선을 따라 자른 단면도.
도 3은 액티브 매트릭스 유기발광 다이오드 표시장치에서 한 화소의 구조를 나타내는 평면도.
도 4는 도 3에서 절취선 II-II'로 자른 액티브 매트릭스 유기발광 다이오드 표시장치의 구조를 나타내는 단면도.
도 5는 종래 기술에 의한 탑 게이트 구조를 갖는 박막 트랜지스터 기판을 나타내는 단면도.
도 6은 본 발명의 제1 실시 예에 의한 차광층을 더 구비한 탑 게이트 구조를 갖는 박막 트랜지스터 기판을 나타내는 단면도.
도 7a는 본 발명의 제2 실시 예에 의한 광 도파 구조의 차광층을 구비한 탑 게이트 구조를 갖는 박막 트랜지스터 기판을 나타내는 단면도.
도 7b는 본 발명의 제2 실시 예에 의한 광 도파 구조의 차광층에서의 광 경로를 개략적으로 나타낸 단면도.
도 8은 본 발명의 제3 실시 예에 의한 광 도파 구조의 차광층을 구비한 탑 게이트 구조를 갖는 박막 트랜지스터 기판을 나타내는 단면도.
1 is a plan view showing a thin film transistor substrate having an oxide semiconductor layer included in a fringe field type liquid crystal display device, which is a type of horizontal electric field type according to the prior art.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the thin film transistor substrate shown in FIG. 1 taken along line II′.
3 is a plan view showing a structure of one pixel in an active matrix organic light emitting diode display.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing the structure of an active matrix organic light emitting diode display taken along line II-II' in FIG. 3;
5 is a cross-sectional view showing a thin film transistor substrate having a top gate structure according to the prior art.
6 is a cross-sectional view illustrating a thin film transistor substrate having a top gate structure further including a light blocking layer according to the first embodiment of the present invention.
7A is a cross-sectional view illustrating a thin film transistor substrate having a top gate structure including a light-shielding layer having an optical waveguide structure according to a second embodiment of the present invention.
7B is a cross-sectional view schematically showing a light path in a light blocking layer of an optical waveguide structure according to a second embodiment of the present invention.
8 is a cross-sectional view illustrating a thin film transistor substrate having a top gate structure including a light-shielding layer having an optical waveguide structure according to a third embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 실질적으로 동일한 구성 요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 발명과 관련된 공지 기술 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 이하의 설명에서 사용되는 구성요소 명칭은 명세서 작성의 용이함을 고려하여 선택된 것일 수 있는 것으로서, 실제 제품의 부품 명칭과는 상이할 수 있다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The same reference numbers throughout the specification mean substantially the same elements. In the following description, when it is determined that a detailed description of a known technology or configuration related to the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, a detailed description thereof will be omitted. In addition, the component names used in the following description may be selected in consideration of ease of preparation of the specification, and may be different from the names of parts of an actual product.

본 발명은 액정 표시장치, 유기발광 다이오드 표시장치 및 전기영동 표시장치와 같은 평판 표시장치에 사용하는 박막 트랜지스터 기판에 관한 것으로서, 매트릭스 배열을 이루는 다수 개의 화소들과, 각 화소들에 배치된 박막 트랜지스터를 포함한다. 특히, 본 발명은 평판 표시장치의 박막 트랜지스터 기판을 이루는 박막 트랜지스터의 구조에 관한 것이므로, 박막 트랜지스터의 구조를 중심으로 설명한다. 따라서, 당해 기술자라면, 본 발명에 의한 박막 트랜지스터 기판을 도 1 내지 4에서 도시한 액정 표시장치 및 유기발광 다이오드 표시장치에 용이하게 응용할 수 있다.The present invention relates to a thin film transistor substrate used in a flat panel display device such as a liquid crystal display device, an organic light emitting diode display device, and an electrophoretic display device, and includes a plurality of pixels constituting a matrix arrangement, and a thin film transistor disposed in each pixel. Includes. In particular, since the present invention relates to a structure of a thin film transistor constituting a thin film transistor substrate of a flat panel display device, the structure of the thin film transistor will be mainly described. Therefore, those skilled in the art can easily apply the thin film transistor substrate according to the present invention to the liquid crystal display device and the organic light emitting diode display device shown in FIGS. 1 to 4.

<제1 실시 예><First embodiment>

이하, 도 6을 참조하여, 본 발명의 제1 실시 예에 대하여 설명한다. 본 발명의 제1 실시 예는, 기판(SUB)의 하부에서 유입하는 빛을 차단하기 위한 차광층(LS)을 더 포함하는 탑 게이트 구조의 박막 트랜지스터 기판을 제공한다. 도 6은 본 발명의 제1 실시 예에 의한 차광층을 더 구비한 탑 게이트 구조를 갖는 박막 트랜지스터 기판을 나타내는 단면도이다.Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 6. The first embodiment of the present invention provides a thin film transistor substrate having a top gate structure further including a light blocking layer LS for blocking light flowing from a lower portion of the substrate SUB. 6 is a cross-sectional view illustrating a thin film transistor substrate having a top gate structure further including a light blocking layer according to the first embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 기본적인 구성은 도 5의 구조와 동일하다. 차이가 있다면, 반도체 층 하부에 차광층(LS)을 더 포함하는 구조를 갖는다. 더 상세하게는, 기판(SUB)의 표면 위에서 반도체 층이 형성될 위치에 차광층(LS)이 형성되어 있다. 특히, 차광층(LS)의 크기는 반도체 층을 완전히 덮을 수 있도록 약간 크기가 더 큰 것이 바람직하다.Referring to FIG. 6, the basic configuration is the same as that of FIG. 5. If there is a difference, it has a structure that further includes a light blocking layer LS under the semiconductor layer. In more detail, the light blocking layer LS is formed on the surface of the substrate SUB at a position where the semiconductor layer is to be formed. In particular, it is preferable that the size of the light shielding layer LS is slightly larger so as to completely cover the semiconductor layer.

차광층(LS)이 형성된 기판(SUB)의 전체 표면 위에 버퍼 층(BUF)이 도포되어 있다. 버퍼 층(BUF) 위에는 차광층(LS)과 중첩하도록, 차광층(LS)의 크기와 거의 동일하거나 약간 작은 크기를 갖는 반도체 층(SE)이 형성된다. 반도체 층(SE)은 중앙부의 채널 영역(A), 채널 영역(A)의 좌측에 배치된 소스 영역(SA) 및 채널 영역(A)의 우측에 배치된 드레인 영역(DA)을 포함한다.The buffer layer BUF is coated on the entire surface of the substrate SUB on which the light blocking layer LS is formed. On the buffer layer BUF, a semiconductor layer SE having a size substantially equal to or slightly smaller than the size of the light blocking layer LS is formed so as to overlap the light blocking layer LS. The semiconductor layer SE includes a channel region A at the center, a source region SA disposed to the left of the channel region A, and a drain region DA disposed to the right of the channel region A.

반도체 층(SE)의 채널 영역(A) 위에는 게이트 절연막(GI)과 게이트 전극(G)이 형성된다. 게이트 절연막(GI)과 게이트 전극(G)은 채널 영역(A)과 거의 동일한 크기를 갖고 실질적으로 수직적으로 완전히 중첩된 구조를 갖는다. 반도체 층(SE)과 게이트 전극(G) 위에는 중간 절연막(IN)이 덮는다. 반도체 층(SE)의 소스 영역(SA)과 드레인 영역(DA)을 덮는 중간 절연막(IN)은 일부 제거하여 소스 전극(S)과 드레인 전극(D)이 각각 접촉된다.A gate insulating layer GI and a gate electrode G are formed on the channel region A of the semiconductor layer SE. The gate insulating layer GI and the gate electrode G have substantially the same size as the channel region A and have a structure substantially vertically and completely overlapped. The intermediate insulating layer IN is covered on the semiconductor layer SE and the gate electrode G. The intermediate insulating layer IN covering the source region SA and the drain region DA of the semiconductor layer SE is partially removed, so that the source electrode S and the drain electrode D contact each other.

소스 전극(S), 채널 영역(A), 게이트 전극(G) 및 드레인 전극(D)을 포함하는 박막 트랜지스터(T)가 형성된 기판(SUB) 전체를 보호막(PAS)이 덮는다. 보호막(PAS) 중에서 드레인 전극(D)을 덮는 일부를 제거하여 드레인 전극(D)을 노출한다. 노출된 드레인 전극(D)은 보호막(PAS) 위에 형성된 화소 전극(PXL)과 연결된다.The protective layer PAS covers the entire substrate SUB on which the thin film transistor T including the source electrode S, the channel region A, the gate electrode G, and the drain electrode D is formed. The drain electrode D is exposed by removing a portion of the passivation layer PAS covering the drain electrode D. The exposed drain electrode D is connected to the pixel electrode PXL formed on the passivation layer PAS.

도 6과 같이, 차광층(LS)을 더 구비한 탑 게이트 구조를 갖는 박막 트랜지스터 기판은 게이트 전극(G)과 소스-드레인 전극(S-D) 사이의 기생 용량이 거의 발생하지 않을 뿐 아니라, 기판(SUB)의 하부에서 유입되는 빛이 차광층(LS)에 의해 차단된다. 따라서, 우수한 금속 산화물을 포함하는 반도체 층의 채널 영역(A)의 특성이 열화되지 않고, 장시간 동안 유지할 수 있다.As shown in FIG. 6, in the thin film transistor substrate having a top gate structure further including the light blocking layer LS, parasitic capacitance between the gate electrode G and the source-drain electrode SD hardly occurs, and the substrate ( Light entering from the lower portion of the SUB) is blocked by the light blocking layer LS. Accordingly, the characteristics of the channel region A of the semiconductor layer including the excellent metal oxide are not deteriorated, and can be maintained for a long time.

하지만, 차광층(LS)이 외부광을 완전히 차단하여 채널 영역(A)으로 빛이 유입되지 않도록 하기 위해서는 충분한 두께를 가져야 한다. 예를 들어, 몰리브덴-티타늄(MoTi)과 같은 금속 물질을 사용할 경우, 적어도 1,000Å 이상의 두께를 가져야 충분한 광 차단율을 확보할 수 있다. 다른 예로, 아몰퍼스 실리콘(a-Si)으로 광 차단막(LS)을 형성하기도 한다. 이 경우에는, 2,500Å의 두께를 가져도 550nm 파장 이상의 빛을 완벽하게 차단하지 못한다.However, in order for the light blocking layer LS to completely block external light so that light does not flow into the channel region A, it must have a sufficient thickness. For example, in the case of using a metal material such as molybdenum-titanium (MoTi), a sufficient light blocking rate can be secured when it has a thickness of at least 1,000 Å or more. As another example, the light blocking layer LS may be formed of amorphous silicon (a-Si). In this case, even if it has a thickness of 2,500 Å, it cannot completely block light of 550 nm or more.

이와 같이, 빛을 투과하지 못하고 반사할 수 있도록 구성된 차광층(LS)을 구비하더라도, 채널 영역(A)으로 일부 빛이 유입될 수 있다. 예를 들어, 외부광(OL)은 차광층(LS)의 바로 아래에서 들어온다. 대부분의 외부광(OL)은 차광층(LS)에 의해 반사된다. 하지만, 차광층(LS)의 테두리 부분으로 들어오는 빛 중에서 일부는 테두리에서 회절 현상에 의한 회절광(FL)으로 유입될 수 있다.In this way, even if the light blocking layer LS configured to reflect light without transmitting it is provided, some light may flow into the channel region A. For example, the external light OL enters directly under the light blocking layer LS. Most of the external light OL is reflected by the light blocking layer LS. However, some of the light entering the edge portion of the light blocking layer LS may be introduced into the diffracted light FL due to a diffraction phenomenon at the edge.

또한, 이웃하는 화소 영역에서 출광되는 빛이 차광층(LS)의 측면 방향에서 들어올 수 있다. 이러한 내부광(IL)은, 박막 트랜지스터(T)와 기판(SUB) 사이에서 반사 및 재 반사 과정을 통해 측면 방향으로 퍼져 나아간다. 이와 같이 내부광(IL) 및 회절광(FL)들은 차광층(LS)과 박막 트랜지스터(T) 사이로 유입될 수 있다. 예를 들어, 소스-드레인 전극(S, D)과 차광층(LS) 사이에서 반사 및 재 반사를 통해 채널 영역(A)으로 유입될 수 있다.In addition, light emitted from the neighboring pixel area may come in from the side direction of the light blocking layer LS. The internal light IL spreads in the lateral direction between the thin film transistor T and the substrate SUB through reflection and re-reflection processes. In this way, the internal light IL and the diffracted light FL may be introduced between the light blocking layer LS and the thin film transistor T. For example, it may flow into the channel region A through reflection and re-reflection between the source-drain electrodes S and D and the light blocking layer LS.

제1 실시 예에서와 같이 단순한 구조를 갖는 차광층(LS)을 구비한 경우, 외부에서 유입되는 상당양의 빛을 차단할 수는 있으나, 회절 및/또는 반사 등에 의해 유입되는 빛들까지 차단하지는 못한다. 이하의 실시 예들에서는 이러한 외부광의 회절되어 유입되는 빛 그리고 내부광이 반사 및 회절에 의해 유입되는 빛들까지도 효과적으로 방지할 수 있는 차광층의 구조에 대해 설명한다.When the light shielding layer LS having a simple structure as in the first embodiment is provided, it is possible to block a significant amount of light that is introduced from the outside, but it cannot block even light that is introduced by diffraction and/or reflection. In the following embodiments, a structure of a light shielding layer capable of effectively preventing light introduced by diffraction of external light and even light introduced by reflection and diffraction of internal light will be described.

<제2 실시 예><Second Example>

이하, 도 7a 및 7b를 참조하여, 본 발명의 제2 실시 예에 대하여 설명한다. 본 발명의 제2 실시 예는, 이웃하는 화소에서 전파되는 혹은 기판(SUB)의 하부에서 유입하여 회절 등의 현상으로 차광층과 박막 트랜지스터 사이로 유입되는 빛을 차단할 수 있는 박막 트랜지스터 기판을 제공한다. 특히, 유입되는 빛을 채널 영역이 아닌 곳으로 유도하는 광 도파 구조의 차광층을 포함하는 탑 게이트 구조의 박막 트랜지스터 기판을 제공한다. 도 7a는 본 발명의 제2 실시 예에 의한 광 도파 구조의 차광층을 구비한 탑 게이트 구조를 갖는 박막 트랜지스터 기판을 나타내는 단면도이다.Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 7A and 7B. The second embodiment of the present invention provides a thin film transistor substrate capable of blocking light propagating from neighboring pixels or flowing from a lower portion of the substrate SUB and flowing into the light shielding layer and the thin film transistor through a phenomenon such as diffraction. In particular, there is provided a thin film transistor substrate having a top gate structure including a light-shielding layer having an optical waveguide structure that guides incoming light to a place other than a channel region. 7A is a cross-sectional view illustrating a thin film transistor substrate having a top gate structure including a light-shielding layer having an optical waveguide structure according to a second embodiment of the present invention.

도 7a를 참조하면, 기본적인 구성은 도 6의 구조와 동일하다. 차이가 있다면, 반도체 층(SE) 하부에 배치된 차광층(LS)이 광 도파 구조를 이루기 위한 삼중층 구조를 갖는다는 데 있다. 삼중층은 동일한 물질로 이루어진 두 개의 층 사이에 고 굴절 층이 개재된 구조를 갖는다. 예를 들어, 제1 금속층(M1), 고굴절층(HR) 그리고 제2 금속층(M2)이 적층될 수 있다. 여기서, 제1 금속층(M1)과 제2 금속층(M2)은 동일한 금속 물질로서, 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti) 혹은 몰리브덴-티타늄(MoTi) 중 어느 하나로 이루어진다. 고굴절층(HR)은 제1 및 제2 금속층(M1, M2)보다 굴절율이 크며 투명성을 확보할 수 있는 절연물질 혹은 금속 물질로 이루어진다.Referring to FIG. 7A, the basic configuration is the same as that of FIG. 6. The difference lies in that the light blocking layer LS disposed under the semiconductor layer SE has a triple layer structure for forming an optical waveguide structure. The triple layer has a structure in which a high refractive layer is interposed between two layers of the same material. For example, a first metal layer M1, a high refractive index layer HR, and a second metal layer M2 may be stacked. Here, the first metal layer M1 and the second metal layer M2 are the same metal material, and are made of any one of molybdenum (Mo), titanium (Ti), or molybdenum-titanium (MoTi). The high refractive layer HR has a higher refractive index than the first and second metal layers M1 and M2 and is made of an insulating material or a metal material capable of securing transparency.

예를 들어, 제1 및 제2 금속층(M1, M2)이 몰리브덴을 포함할 경우, 굴절율은 약 3 정도이다. 고굴절층(HR)은 굴절율이 3.9정도인 갈륨-비소(GaAs), 굴절율이 5.47인 게르마늄(Ge) 혹은 굴절율이 3.9인 실리콘으로 형성할 수 있다.For example, when the first and second metal layers M1 and M2 contain molybdenum, the refractive index is about 3. The high refractive layer HR may be formed of gallium-arsenic (GaAs) having a refractive index of about 3.9, germanium (Ge) having a refractive index of 5.47, or silicon having a refractive index of 3.9.

이와 같은 구조를 갖는 차광층(LS)을 갖는 경우, 하부에서 차광층(LS)으로 유입되는 외부광(OL)은 반사되어 되돌아 간다. 그런데, 차광층(LS)의 경계부에서는 일부 빛이 회절광(FL)으로 되어 박막 트랜지스터(T)와 차광층(LS) 사이의 공간으로 유입된다.In the case of having the light blocking layer LS having such a structure, the external light OL flowing into the light blocking layer LS from the bottom is reflected and returned. However, at the boundary of the light blocking layer LS, some light becomes diffracted light FL and flows into the space between the thin film transistor T and the light blocking layer LS.

또한, 차광층(LS)의 측면에서는 측면광이 유입될 수 있다. 측면광은 이웃하는 화소의 유기발광 층에서 유입되는 빛일 수 있다. 일부 측면광은 차광층(LS)의 끝 단에서 회절 및/또는 반사에 의해 박막 트랜지스터(T)와 차광층(LS) 사이의 공간으로 유입된다. 이와 같이 박막 트랜지스터(T)와 차광층(LS) 사이로 유입되는 광들을 모두 내부광(IL)으로 설명한다.In addition, side light may be introduced from the side of the light blocking layer LS. The side light may be light introduced from an organic emission layer of a neighboring pixel. Some side light is introduced into the space between the thin film transistor T and the light blocking layer LS by diffraction and/or reflection at the end of the light blocking layer LS. In this way, all of the light flowing between the thin film transistor T and the light blocking layer LS will be described as internal light IL.

이렇게 유입된 내부광(IL)들은 주로, 소스-드레인 전극(S, D) 및 데이터 배선(DL)을 이루는 금속층과 차광층(LS) 사이에서 반사 및 재 반사를 통해 채널 영역(A)으로 유입될 수 있다. 하지만, 제2 실시 예와 같은 광 도파 구조의 차광층(LS)을 구비하면, 채널 영역(A)으로 유입되는 내부광(IL)의 양을 현저히 줄일 수 있다.The internal light (IL) introduced in this way mainly flows into the channel region (A) through reflection and re-reflection between the metal layer forming the source-drain electrodes (S, D) and the data line (DL) and the light blocking layer (LS). Can be. However, if the light blocking layer LS having an optical waveguide structure as in the second embodiment is provided, the amount of internal light IL flowing into the channel region A can be significantly reduced.

제2 실시 예에 의한 차광층(LS)에서, 제1 금속층(M1)은 몰리브덴-티타늄(MoTi)을 1,000Å 이상의 두께로 형성한다. 즉, 제1 금속층(M1)은 표면으로 입사하는 빛을 투과하지 않고 모두 반사할 수 있는 두께를 갖는다. 제2 금속층(M2)은 몰리브덴-티타늄(MoTi)을 100Å 이하의 두께로 형성한다. 제2 금속층(M2)은 표면으로 입사하는 빛의 대부분을 투과할 수 있는 두께를 갖는다. 그리고, 고굴절층(HR)은 몰리브덴-티타늄보다 굴절율이 높은 물질을, 예를 들어, 갈륨-비소, 게르마늄 혹은 실리콘과 같은 물질을 100 ~ 500Å의 두께로 형성한다.In the light blocking layer LS according to the second embodiment, the first metal layer M1 is formed of molybdenum-titanium (MoTi) to a thickness of 1,000 Å or more. That is, the first metal layer M1 has a thickness capable of reflecting all light incident on the surface without transmitting it. The second metal layer M2 is formed of molybdenum-titanium (MoTi) to a thickness of 100 Å or less. The second metal layer M2 has a thickness capable of transmitting most of the light incident on the surface. In addition, the high refractive layer HR is formed of a material having a refractive index higher than that of molybdenum-titanium, for example, a material such as gallium-arsenic, germanium, or silicon to a thickness of 100 to 500 Å.

이하, 도 7b를 참조하여, 내부광(IL)이 데이터 배선(DL) 혹은 소스 전극(S)에서 반사되어 차광층(LS)으로 빛이 들어오는 경우를 설명한다. 도 7b는 본 발명의 제2 실시 예에 의한 광 도파 구조의 차광층에서의 광 경로를 개략적으로 나타낸 단면도이다.Hereinafter, a case where the internal light IL is reflected from the data line DL or the source electrode S and enters the light blocking layer LS will be described with reference to FIG. 7B. 7B is a cross-sectional view schematically illustrating a light path in a light blocking layer of an optical waveguide structure according to a second embodiment of the present invention.

차광층(LS)의 상부에 배치된 제2 금속층(M2)은 100Å 이하의 두께를 가져, 빛이 투과될 수 있다. 따라서, 제2 금속층(M2)의 상부에서 유입된 내부광(IL)은 일부만 제2 금속층(M2)의 표면에서 반사된 반사광(100)이 된다. 대부분은 굴절되어 제2 금속층(M2) 내부로 진입(①)한다.The second metal layer M2 disposed on the light blocking layer LS has a thickness of 100 Å or less, so that light may be transmitted. Accordingly, only a part of the internal light IL introduced from the top of the second metal layer M2 becomes the reflected light 100 reflected from the surface of the second metal layer M2. Most of them are refracted to enter (①) the inside of the second metal layer M2.

제2 금속층(M2) 내부로 진입한 빛들(①) 중에서 일부는 제2 금속층(M2)과 고굴절층(HR)의 경계면에서 반사(②)되고, 일부는 굴절되어 고굴절층(HR)으로 진입(③)한다. 고굴절층(HR)의 굴절율이 제2 금속층(M2)보다 높기 때문에 대부분의 빛들이 고굴절층(HR)으로 들어온다.Some of the lights (①) entering the second metal layer (M2) are reflected (②) at the interface between the second metal layer (M2) and the high refractive layer (HR), and some are refracted to enter the high refractive layer (HR) ( ③) Do it. Since the refractive index of the high refractive layer HR is higher than that of the second metal layer M2, most of the light enters the high refractive layer HR.

고굴절층(HR)으로 들어온 빛(③)은 고굴절층(HR)과 제1 금속층(M1)의 경계면에서 반사(④)된다. 제1 금속층(M1)은 빛을 투과하지 않는 두께인 1,000Å 이상의 두께를 가지므로, 모든 빛들이 투과되지 못하고 반사된다. 반사된 빛들(④) 중에서 고굴절층(HR)과 제2 금속층(M2)의 경계면에서 전반사 조건을 만족하는 빛들은 다시 제1 금속층(M1)을 향해 반사(⑤)된다. 전반사 조건을 만족하는 빛들은 고굴절 층(HR)을 매개로 하여 반사를 반복하면서 계속 나아간다(⑤). 즉, 광 경로 ⑤를 따르는 빛들은 차광층(LS)의 끝단으로 유도되어 빠져나가므로, 채널 영역(A)에 영향을 주지 않는다.Light (③) entering the high refractive layer (HR) is reflected (④) at the interface between the high refractive layer (HR) and the first metal layer (M1). Since the first metal layer M1 has a thickness of 1,000 Å or more, which is a thickness that does not transmit light, all light is not transmitted and reflected. Among the reflected lights (④), lights satisfying the total reflection condition at the interface between the high refractive layer HR and the second metal layer M2 are reflected (⑤) toward the first metal layer M1 again. Lights that satisfy the total reflection condition continue to advance while repeating reflection through the high refractive layer (HR) (⑤). That is, since the light along the light path ⑤ is guided to the end of the light blocking layer LS and exits, it does not affect the channel region A.

전반사 조건을 만족하지 않은 빛들은 제2 금속층(M2)으로 굴절되어(⑥) 들어간다. 제2 금속층(M2)으로 굴절된 빛(⑥)들 중에서 제2 금속층(M2)과 버퍼층(BUF) 사이의 계면에서의 전반사 조건을 만족하는 빛들은 반사되어(⑦) 제2 금속층(M2)으로 되돌아간다. 제2 금속층(M2)으로 되돌아간 빛들(⑦)은, 앞에서 설명한 바와 같이, 일부는 반사되고, 일부는 고굴절층(HR)으로 굴절된다.Light that does not satisfy the total reflection condition is refracted (⑥) into the second metal layer M2 and enters. Among the lights (⑥) refracted by the second metal layer (M2), those that satisfy the total reflection condition at the interface between the second metal layer (M2) and the buffer layer (BUF) are reflected (⑦) to the second metal layer (M2). Go back. As described above, some of the lights ⑦ returned to the second metal layer M2 are reflected, and some are refracted to the high refractive layer HR.

제2 금속층(M2)으로 굴절된 빛(⑥)들 중에서 전반사 조건을 만족하지 않은 빛들은 버퍼층(BUF)으로 굴절되어(⑧) 출사된다. 이와 같이, 처음으로 차광층(LS)로 입사된 유입광(DL) 중에서 일부는 제2 금속층(M2)에서 반사되고, 나머지는 차광층(LS) 내부로 들어간다. 차광층(LS) 내부로 들어가 빛들 중에서도 일부(⑧)만 버퍼층(BUF)로 출사된다. 즉, 차광층(LS)의 상부 표면에서 나오는 빛은 반사광(100)과 출광된 빛(⑧)인데, 이들은 광 경로가 서로 달라, 일부가 상쇄되거나 간섭에 의해 소멸될 수 있다.Among the lights (⑥) refracted by the second metal layer (M2), those that do not satisfy the total reflection condition are refracted (8) by the buffer layer (BUF) and emitted. In this way, some of the incoming light DL incident on the light blocking layer LS for the first time is reflected by the second metal layer M2, and the rest enters the interior of the light blocking layer LS. Among the lights entering the light blocking layer LS, only a portion (8) of the light is emitted to the buffer layer BUF. That is, the light emitted from the upper surface of the light blocking layer LS is the reflected light 100 and the emitted light ⑧, which have different light paths, and thus some may be canceled out or extinguished by interference.

또한, 제2 금속층(M2)으로 굴절된 빛(⑥)들 중에서 대부분의 양은 고굴절층(HR) 내부에서 전반사되거나, 제2 금속층(M2) 내부에서 전반사되어, 차광층(LS)의 반대편 끝 단으로 유도되어 빠져나간다.In addition, most of the light (⑥) refracted by the second metal layer (M2) is totally reflected inside the high refractive layer (HR) or the second metal layer (M2), so that the opposite end of the light blocking layer (LS). Is guided to and exits.

제1 실시 예에서는 반사되는 빛의 양이 그대로 채널 영역으로 유입되는 반면, 제2 실시 예에서는, 광 도파 구조를 갖는 차광층(LS)에 의해 많은 양의 빛이 차광층(LS)의 내부를 통해 측면으로 빠져나간다. 또한, 반사되는 빛이 있더라도, 투과 반사되는 빛과의 광 경로 차이에 의해 반사된 빛의 강도가 상당히 감소된다.In the first embodiment, the amount of reflected light flows into the channel region as it is, while in the second embodiment, a large amount of light penetrates the interior of the light-shielding layer LS by the light-shielding layer LS having an optical waveguide structure. Exit to the side through. In addition, even if there is reflected light, the intensity of the reflected light is considerably reduced due to the difference in the light path from the transmitted and reflected light.

<제3 실시 예><Third Example>

이하, 도 8을 참조하여, 본 발명의 제3 실시 예에 대하여 설명한다. 본 발명의 제3 실시 예는, 박막 트랜지스터(T)와 차광층(LS) 사이에서 반사 및 재 반사를 통해 채널 영역(A)으로 유입되는 빛을 더 감소할 수 있는 박막 트랜지스터 기판을 제공한다. 도 8은 본 발명의 제3 실시 예에 의한 광 도파 구조의 차광층을 구비한 탑 게이트 구조를 갖는 박막 트랜지스터 기판을 나타내는 단면도이다.Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 8. The third embodiment of the present invention provides a thin film transistor substrate capable of further reducing light flowing into the channel region A through reflection and re-reflection between the thin film transistor T and the light blocking layer LS. 8 is a cross-sectional view illustrating a thin film transistor substrate having a top gate structure including a light-shielding layer having an optical waveguide structure according to a third embodiment of the present invention.

제3 실시 예에 의한 박막 트랜지스터 기판은, 반사와 재 반사를 통해 채널 영역(A)으로 유입되는 내부광(IL)의 양을 더 줄일 수 있는 구조를 갖는다. 내부광(IL)은 주로 박막 트랜지스터(T)를 구비하는 금속층과 차광층(LS) 사이에서 반사 및 재 반사를 반복하면서 진행한다. 제2 실시 예에 의한 차광층은, 고굴절층을 더 포함함으로써, 유입광을 채널 영역(A)으로부터 먼 곳으로 유도하는 구조를 갖는다.The thin film transistor substrate according to the third embodiment has a structure capable of further reducing the amount of internal light IL flowing into the channel region A through reflection and re-reflection. The internal light IL mainly proceeds while repeating reflection and re-reflection between the metal layer including the thin film transistor T and the light shielding layer LS. The light shielding layer according to the second embodiment further includes a high refractive index layer, thereby guiding the incoming light away from the channel region A.

제3 실시 예에서는, 소스-드레인 전극 및/또는 데이터 배선에도 차광층과 같은 광 도파 구조를 적용하여, 채널 영역으로 유입되는 빛의 양을 더 줄인다. 구체적으로 설명하면, 소스-드레인 요소는, 제2 금속층(M2), 고굴절층(HR) 그리고 제1 금속층(M1)이 적층될 수 있다. 여기서, 제1 금속층(M1)과 제2 금속층(M2)은 동일한 금속 물질로서, 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti) 혹은 몰리브덴-티타늄(MoTi) 중 어느 하나로 이루어진다. 고굴절층(HR)은 제1 및 제2 금속층(M1, M2)보다 굴절율이 크며 투명성을 확보할 수 있는 절연물질 혹은 금속 물질로 이루어진다.In the third embodiment, an optical waveguide structure such as a light blocking layer is applied to the source-drain electrode and/or the data line to further reduce the amount of light flowing into the channel region. Specifically, in the source-drain element, a second metal layer M2, a high refractive index layer HR, and a first metal layer M1 may be stacked. Here, the first metal layer M1 and the second metal layer M2 are the same metal material, and are made of any one of molybdenum (Mo), titanium (Ti), or molybdenum-titanium (MoTi). The high refractive layer HR has a higher refractive index than the first and second metal layers M1 and M2 and is made of an insulating material or a metal material capable of securing transparency.

예를 들어, 제1 및 제2 금속층(M1, M2)이 몰리브덴을 포함할 경우, 굴절율은 약 3 정도이다. 고굴절층(HR)은 굴절율이 3.9정도인 갈륨-비소(GaAs), 굴절율이 5.47인 게르마늄(Ge) 혹은 굴절율이 3.9인 실리콘으로 형성할 수 있다.For example, when the first and second metal layers M1 and M2 contain molybdenum, the refractive index is about 3. The high refractive layer HR may be formed of gallium-arsenide (GaAs) having a refractive index of about 3.9, germanium (Ge) having a refractive index of 5.47, or silicon having a refractive index of 3.9.

소스-드레인 요소에는, 소스-드레인 전극(S, D) 및 데이터 배선(DL)을 포함한다. 소스-드레인 요소는 차광층(LS)과 반대로 적층된 구조를 갖는다. 즉, 소스-드레인 요소(S, D, DL)와 차광층(LS)은 서로 마주보며 대칭되는 적층 구조를 갖는다.The source-drain element includes source-drain electrodes S and D and a data line DL. The source-drain elements have a stacked structure opposite to the light blocking layer LS. That is, the source-drain elements S, D, and DL and the light blocking layer LS face each other and have a symmetrical stacked structure.

따라서, 내부광(IL)이 소스-드레인 요소에서 반사될 때, 제2 실시 예에서 설명한 광 경로와 동일한 방식을 따른다. 그 결과, 소스-드레인 요소로 입사한 빛의 일부는 소스-드레인 요소의 고굴절층(HR) 및, 제2 금속층(M2)을 따라 측면 방향으로 유도되며, 다른 일부는 반사되더라도 광 경로가 다르게 반사되는 빛들과 상쇄 및/또는 간섭에 의해 강도가 약해진 1차 반사광(110)으로 된다.Accordingly, when the internal light IL is reflected from the source-drain element, the same method as the optical path described in the second embodiment is followed. As a result, some of the light incident on the source-drain element is guided in the lateral direction along the high refractive index layer (HR) and the second metal layer (M2) of the source-drain element, and the light path is reflected differently even though other parts are reflected. It becomes the primary reflected light 110 whose intensity is weakened by offset and/or interference with the light.

강도가 약해진 1차 반사광(110)은 차광층(LS)으로 입사된다. 차광층(LS)으로 입사된 빛은 역시 앞에서 설명한 광 경로와 동일한 방식을 따른다. 그 결과, 차광층(LS)으로 입사한 빛의 일부는 차광층(LS)의 고굴절층(HR) 및, 제2 금속층(M2)을 따라 측면 방향으로 유도되며, 다른 일부는 반사되더라도 광 경로가 다르게 반사되는 빛들과 상쇄 및/또는 간섭에 의해 강도가 더 약해진 2차 반사광(200)으로 된다.The primary reflected light 110 whose intensity is weakened is incident on the light blocking layer LS. Light incident on the light blocking layer LS also follows the same method as the light path described above. As a result, some of the light incident on the light blocking layer LS is guided in a lateral direction along the high refractive layer HR and the second metal layer M2 of the light blocking layer LS, and the light path is It becomes the secondary reflected light 200 whose intensity is weaker due to offset and/or interference with the differently reflected light.

차광층(LS)에서 반사된 2차 반사광(200)은 소스-드레인 요소에 의해 반사된 1차 반사광(110)보다 더 강도가 약화된 상태이다. 즉, 제3 실시 예에 의한 구조를 갖는 박막 트랜지스터 기판에서는 채널 영역(A)으로 유입되는 빛의 양은 채널 영역(A)에 아무런 영향도 미치지 못하는 극히 미세한 양만 들어올 뿐이다.The secondary reflected light 200 reflected by the light blocking layer LS is in a state of weaker intensity than the primary reflected light 110 reflected by the source-drain element. That is, in the thin film transistor substrate having the structure according to the third embodiment, the amount of light flowing into the channel region A is only a very fine amount that does not have any effect on the channel region A.

이상, 제2 및 제3 실시 예에 의한 차광층 및/또는 소스-드레인 요소를 구비한 박막 트랜지스터에서는 회절 및/또는 반사에 의해 박막 트랜지스터와 차광층 사이의 공간으로 유입되는 빛의 양을 현저히 줄일 수 있다. 즉, 채널 영역으로는 빛이 거의 유입되지 않는다. 그 결과, 본 발명에 의한 구조를 갖는 박막 트랜지스터 기판은 소자들이 광 신뢰성 및 열적 안정성을 향상할 수 있다.As described above, in the thin film transistor including the light blocking layer and/or the source-drain element according to the second and third embodiments, the amount of light entering the space between the thin film transistor and the light blocking layer by diffraction and/or reflection is significantly reduced. I can. That is, almost no light enters the channel region. As a result, the thin film transistor substrate having the structure according to the present invention can improve the optical reliability and thermal stability of the devices.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구 범위에 의해 정해져야만 할 것이다.It will be appreciated by those skilled in the art through the above description that various changes and modifications can be made without departing from the technical spirit of the present invention. Accordingly, the present invention should not be limited to the content described in the detailed description, but should be defined by the claims.

T: 박막 트랜지스터 SUB: 기판
GL: 게이트 배선 CL: 공통 배선
DL: 데이터 배선 PXL: 화소 전극
G: 게이트 전극 SE: 반도체 층
S: 소스 전극 D: 드레인 전극
A: (반도체) 채널 영역 ES: 에치 스토퍼
GI: 게이트 절연막 PAS: 보호막
PA1: 제1 보호막 PA2: 제2 보호막
PAC: 평탄화 막 DH: 드레인 콘택홀
SL: 스캔 배선 ST: 스위칭 박막 트랜지스터
DT: 구동 박막 트랜지스터 OLE: 유기발광 다이오드
SG, DG: 게이트 전극 SS, DS: 소스 전극
SD, DD: 드레인 전극 SE, DE: 에치 스토퍼
CAT: 캐소드 전극(층) ANO: 애노드 전극(층)
BA: 뱅크 CF: 칼라 필터
OL: (백색) 유기발광 층 OC: 오버코트 층
PL: 평탄화 막 PH: 화소 콘택홀
SA: 소스 영역 DA: 드레인 영역
Ggs: 게이트-소스 이격 거리 Ggd: 게이트-드레인 이격 거리
BUF: 버퍼 층 LS: 차광층
M1: 제1 금속층 M2: 제2 금속층
HR: 고굴절층
T: thin film transistor SUB: substrate
GL: Gate wiring CL: Common wiring
DL: data wiring PXL: pixel electrode
G: gate electrode SE: semiconductor layer
S: source electrode D: drain electrode
A: (semiconductor) channel area ES: etch stopper
GI: gate insulating film PAS: protective film
PA1: first protective film PA2: second protective film
PAC: planarization film DH: drain contact hole
SL: scan wiring ST: switching thin film transistor
DT: Driving thin film transistor OLE: Organic light emitting diode
SG, DG: gate electrode SS, DS: source electrode
SD, DD: drain electrode SE, DE: etch stopper
CAT: cathode electrode (layer) ANO: anode electrode (layer)
BA: Bank CF: Color filter
OL: (white) organic light emitting layer OC: overcoat layer
PL: planarization film PH: pixel contact hole
SA: source region DA: drain region
Ggs: Gate-source separation Ggd: Gate-drain separation
BUF: buffer layer LS: light-shielding layer
M1: first metal layer M2: second metal layer
HR: high refractive layer

Claims (5)

기판;
상기 기판 위에 매트릭스 방식으로 배열된 다수의 화소 영역;
상기 화소 영역 각각에 배치되며, 산화물 반도체 물질을 포함하는 채널 영역을 갖는 박막 트랜지스터;
상기 기판과 상기 박막 트랜지스터의 사이에 개재되며, 빛 차광 두께를 갖는 제1 금속층, 고굴절층 및 빛 투과 두께를 갖는 제2 금속층이 적층된 차광층;
상기 차광층과 상기 박막 트랜지스터 사이에 개재되며, 상기 기판의 전체 표면을 덮는 버퍼층; 그리고
상기 박막 트랜지스터에 연결되어, 상기 화소 영역 내에 배치된 화소 전극을 포함하고,
상기 박막 트랜지스터는,
상기 채널 영역과 중첩하는 게이트 전극;
상기 채널 영역의 일측변과 연결되는 소스 전극; 그리고
상기 채널 영역의 타측변과 연결되며, 상기 화소 전극과 연결되는 드레인 전극을 더 포함하고,
상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극은,
상기 빛 투과 두께를 갖는 상기 제2 금속층, 상기 고굴절층 및 상기 빛 차광 두께를 갖는 상기 제1 금속층이 적층되며,
상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극의 상기 제2 금속층은 상기 차광층의 상기 제2 금속층과 서로 대향하여 배치된 박막 트랜지스터 기판.
Board;
A plurality of pixel regions arranged on the substrate in a matrix manner;
A thin film transistor disposed in each of the pixel regions and having a channel region including an oxide semiconductor material;
A light blocking layer interposed between the substrate and the thin film transistor and in which a first metal layer having a light blocking thickness, a high refractive index layer, and a second metal layer having a light transmitting thickness are stacked;
A buffer layer interposed between the light blocking layer and the thin film transistor and covering the entire surface of the substrate; And
A pixel electrode connected to the thin film transistor and disposed in the pixel region,
The thin film transistor,
A gate electrode overlapping the channel region;
A source electrode connected to one side of the channel region; And
A drain electrode connected to the other side of the channel region and connected to the pixel electrode,
The source electrode and the drain electrode,
The second metal layer having the light transmitting thickness, the high refractive layer, and the first metal layer having the light blocking thickness are stacked,
The second metal layer of the source electrode and the drain electrode is disposed to face each other with the second metal layer of the light blocking layer.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 금속층은,
몰리브덴, 티타늄 및 몰리브덴-티타늄 중 어느 하나를 포함하며, 1,000Å 이상의 두께를 갖고,
상기 제2 금속층은,
상기 제1 금속층과 동일한 물질을 포함하며, 100Å 이하의 두께를 갖고,
상기 고굴절층은,
상기 제1 및 제2 금속층보다 높은 굴절율을 갖는 투명 물질을 포함하며, 100Å 이상 내지 500Å 이하의 두께를 갖는 박막 트랜지스터 기판.
The method of claim 1,
The first metal layer,
Contains any one of molybdenum, titanium and molybdenum-titanium, and has a thickness of 1,000 Å or more,
The second metal layer,
It contains the same material as the first metal layer, has a thickness of 100 Å or less,
The high refractive layer,
A thin film transistor substrate comprising a transparent material having a refractive index higher than that of the first and second metal layers, and having a thickness of 100 Å or more to 500 Å or less.
삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 고굴절층은, 갈륨-비소(GaAs), 게르마늄(Ge) 및 실리콘 중 적어도 어느 하나를 포함하는 박막 트랜지스터 기판.
The method of claim 1,
The high refractive layer is a thin film transistor substrate including at least one of gallium-arsenic (GaAs), germanium (Ge), and silicon.
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