WO2014036754A1 - Tft-lcd窄边框设计中的扇出走线的设计 - Google Patents

Tft-lcd窄边框设计中的扇出走线的设计 Download PDF

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WO2014036754A1
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fan
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tft
line
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阙祥灯
张骢泷
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深圳市华星光电技术有限公司
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    • G02F1/136—Liquid crystal cells structurally associated with a semi-conducting layer or substrate, e.g. cells forming part of an integrated circuit
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    • G02F1/1362—Active matrix addressed cells
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    • G02F1/136295—Materials; Compositions; Manufacture processes

Definitions

  • the present invention relates to a narrow frame design of a TFT-LCD, and more particularly to a design of a fan-out trace in a narrow frame design of a TFT-LCD.
  • a TFT (Thin Film Transistor)-LCD is a thin film transistor LCD which is one of an active matrix type liquid crystal display (AM-LCD).
  • LCD flat panel display, special TFT-LCD is the only display device that fully catches up and exceeds CRT in terms of brightness, contrast, power consumption, life, volume and weight. It has excellent performance and large-scale production characteristics. High degree of automation, low cost of raw materials, and broad development space will quickly become the mainstream products of the new century and a bright spot for global economic growth in the 21st century.
  • the liquid crystal display panel has an effective active area and an eripheral circuit area.
  • a plurality of pixels (pixels) are arranged in the effective display area to form a pixel array, and a peripheral circuit is provided in the peripheral circuit area.
  • Each pixel includes a thin film transistor and a pixel electrode connected to the thin film transistor, and each pixel is surrounded by two adjacent scan lines and two adjacent data lines.
  • these scan lines and data lines are extended from the effective display area to the peripheral circuit area, and are electrically connected to the driver IC through the peripheral circuits.
  • the driver chip has a specific size design, and the peripheral circuit is formed by fan-centering by concentrating one end of the scan line and the data line toward the area where the driver chip is located.
  • TFT-LCD has to go to a higher level of development and market demand, and needs a narrow bezel design to achieve perfect visual effects.
  • the narrow bezel design requires a narrower effective display area (AA)-TFT distance, but currently the same metal layer design fanout routing method introduces many difficulties in the design process:
  • the narrow bezel design requires a stricter fanout height, so it is required to introduce the Fanout line width + space ⁇ 9 ⁇ ;
  • the metal (Metal) required for large-size TFT-LCD has a thick film thickness, and the critical dimension loss (CD LOSS) of wet etching (WET) is controlled at 2.5 ⁇ 1.0 ⁇ , so the product
  • FIG. 1 is a schematic illustration of the critical dimensions of wet etched metal lines in the prior art.
  • the first metal layer 11 is aluminum, the thickness is 3300 angstroms, the second metal layer 12 is molybdenum, and the thickness is 600 angstroms.
  • the current double-layer overlap metal routing method is used because of wet etching of the product.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a mask design of a single-layer metal fan-out trace in the prior art.
  • the photolithographic mask 20 is disposed on the metal layer, and is wet-etched by the mask 20, if you want to follow FIG. 2
  • the object of the present invention is to provide a fan-out route design in a narrow frame design of a TFT-LCD, which solves the problem that the current process conditions cannot achieve the line width + spacing 8 ⁇ of the fan-out trace.
  • the present invention provides a fan-out trace design in a TFT-LCD narrow bezel design, comprising: a first metal layer for etching to form a first fan-out trace arranged in parallel and for etching to form a parallel arrangement a second metal layer of the second outgoing wire, the first metal layer and the second metal layer are arranged in parallel in a vertical direction and are substantially staggered, the line width of the first fan-out trace and the fan-out pitch and the second The line width and the fan-out pitch of the fan-out trace are equal, and the projection of the first fan-out trace on the second metal layer is parallel to the second fan-out trace and is equally spaced from the second fan-out trace.
  • the first fanout trace is used as a data line or a gate line.
  • the second fanout trace is used as a data line or a gate line.
  • the first fanout trace is used as an odd-numbered data line and a gate line
  • the second fan-out trace is used as an even-numbered data line and a gate line.
  • the first fanout trace is used as a data line and a gate line which are ordered to be even, and the second fanout trace is used as an odd-numbered data line and a gate line.
  • the fan-out pitch is 8 ⁇ .
  • the fan-out pitch is 7 ⁇ m.
  • the line width is 4.5 ⁇ m.
  • the sheet resistances of the first metal layer and the second metal layer are equal.
  • the sheet resistance of the first metal layer and the second metal layer is equal to 0.085.
  • the present invention also provides a fan-out trace design in a TFT-LCD narrow bezel design, comprising: a first metal layer for etching to form a first fan-out trace arranged in parallel and a second fan for etching to form a parallel arrangement a second metal layer of the exit line, the first metal layer and the second metal layer are arranged in parallel in a vertical direction and are substantially staggered, and a line width of the first fan-out trace and a fan-out pitch and a second fan-out line The line width and the fan-out pitch are equal, and the projection of the first fan-out trace on the second metal layer is parallel to the second fan-out trace and is equidistantly staggered with the second fan-out trace;
  • the first fanout trace is used as a data line or a gate line
  • the second fanout trace is used as a data line or a gate line
  • the first fan-out trace is used as an odd-numbered data line and a gate line
  • the second fan-out trace is used as an even-numbered data line and a gate line
  • the fan-out pitch is 8 ⁇
  • the fan-out pitch is 7 ⁇ ⁇ ;
  • the sheet resistance of the first metal layer and the second metal layer is equal to 0.085.
  • the design of the fan-out trace in the TFT-LCD narrow bezel design of the present invention can achieve a pitch of 8 ⁇ m, reduce the fan-out height, and simultaneously increase the critical dimension of the metal, reduce the resistive load, and realize a narrow bezel design. . DRAWINGS
  • FIG. 1 is a schematic view showing a key dimension of a wet-etched metal wire in the prior art
  • FIG. 2 is a schematic view showing a mask design of a single-layer metal fan-out trace in the prior art
  • FIG. 3 is a schematic structural view of a preferred embodiment of a fan-out trace in a narrow bezel design of a TFT-LCD according to the present invention
  • FIG. 4 is a schematic diagram of a mask design for implementing the design of the fanout trace of the present invention. detailed description
  • FIG. 3 it is a schematic structural view of a preferred embodiment of a fan-out trace in a TFT-LCD narrow bezel design of the present invention.
  • the fan-out trace design mainly includes: a first metal layer for etching to form the first fan-out traces 31 arranged in parallel, and a second metal layer for etching to form the second fan-out traces 32 arranged in parallel, the first The metal layer and the second metal layer are arranged in parallel in the upper and lower directions and are substantially opposite to each other, and the line width and the fan-out pitch of the first fan-out trace 31 are equal to the line width and the fan-out pitch of the second fan-out trace 32.
  • the projection of the first fanout trace 31 on the second metal layer is parallel to the second fanout trace 32 and is equally spaced from the second fanout trace 32. Since the present invention focuses on the fan-out trace design, the related structures such as the substrate, the insulating layer, the passivation layer, and the like which may be involved in the metal layer or the fan-out trace are not described herein.
  • the fan-out trace design in the TFT-LCD narrow bezel design of the present invention uses a double-layer metal staggered manner to implement fan-out traces, thereby replacing the current double-layer overlay metal or only a single layer metal layer. Way of routing.
  • the double-layer metal staggered way can achieve a larger critical line width (CD Line) and reduce the resistive load (R loading ).
  • the first fan-out trace 31 serves as a data line or a gate line; the second fan-out trace 32 serves as a data line or a gate line.
  • the first fanout trace 31 is used as an odd-numbered data line and a gate line, the second fan-out trace 32 is used as an even-numbered data line and a gate line; or the first fan-out trace 31 is used as a sort to an even number
  • the data line and the gate line, and the second fan line 32 are used as data lines and gate lines sorted to an odd number.
  • the sheet resistances of the first metal layer and the second metal layer may be equal and equal to 0.085.
  • FIG 4 a schematic diagram of a mask design for implementing the design of the fanout trace of the present invention. Since the fan-out traces in the TFT-LCD narrow bezel design of the present invention are designed to realize fan-out traces by double-layer metal staggering, two masks 41 and masks can be applied in the process of etching to form fan-out traces. 42.
  • the mask 41 and the mask 42 may respectively correspond to different metal layers, and thus may be formed separately.
  • the line width/space (L/S) of the corresponding mask 41 or mask 42 for each layer of metal That is, the line width of the mask
  • the fan-out trace formed Line width/pitch (L/S) 4.5 ⁇ /2.5 ⁇
  • the overall fanout pitch (Fanout Pitch) 7 ⁇ m ⁇ 8 ⁇
  • AEI CD critical dimension
  • the design of the fan-out trace in the TFT-LCD narrow bezel design of the present invention can achieve a pitch pitch of ⁇ 8 ⁇ m, reduce the fan-out height, and simultaneously increase the metal key size (Metal CD). Small resistance load ( R loading ) for narrow frame design.

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Abstract

本发明涉及一种TFT-LCD窄边框设计中的扇出走线的设计。该扇出走线的设计主要包括：用于蚀刻形成平行排列的第一扇出走线的第一金属层及用于蚀刻形成平行排列的第二扇出走线的第二金属层，该第一金属层和第二金属层呈上下平行配置并且大体上相对，所述第一扇出走线的线宽及扇出节距与第二扇出走线的线宽及扇出节距相等，所述第一扇出走线在第二金属层上的投影与第二扇出走线平行并且与第二扇出走线呈等距离交错。本发明的TFT-LCD窄边框设计中的扇出走线的设计可实现走线节距≤8μm，减少扇出高度，并且同时增加金属关键尺寸，减小电阻负载，实现窄边框设计。

Description

TFT-LCD窄边框设计中的扇出走线的设计 技术领域
本发明涉及 TFT-LCD窄边框设计， 尤其涉及一种 TFT-LCD窄边框设 计中的扇出走线的设计。 背景技术
TFT(Thin Film Transistor)-LCD即薄膜晶体管 LCD, 是有源矩阵类型 液晶显示器 (AM-LCD)中的一种。 液晶平板显示器， 特别 TFT-LCD, 是目 前唯一在亮度、 对比度、 功耗、 寿命、 体积和重量等综合性能上全面赶上 和超过 CRT的显示器件， 它的性能优良、 大规模生产特性好， 自动化程度 高， 原材料成本低廉， 发展空间广阔， 将迅速成为新世纪的主流产品， 是 21世纪全球经济增长的一个亮点。
液晶显示面板具有有效显示区域 （active area ) 以及周边电路区 ( eripheral circuit area ) 。 有效显示区域内配置有多个像素 (pixel) 以形 成像素阵列， 周边电路区则设有周边线路 ( peripheral circuit ) 。 每个像素 都包括薄膜晶体管以及与该薄膜晶体管连接的像素电极， 且每个像素都被 两条相邻的扫描线以及两条相邻的数据线包围。 通常， 这些扫描线以及数 据线会由有效显示区域延伸至周边电路区， 并通过周边电路与驱动芯片 ( driver IC ) 电性连接。 一般而言， 驱动芯片有特定的尺寸设计， 周边电 路会由连接扫描线与数据线的一端向驱动芯片所在的区域集中而构成扇出 ( Fanout )走线。
TFT-LCD再往更高层次的发展及市场需求， 需要以窄边框设计， 实现 完美的视觉效果。 窄边框设计要求实现更窄的有效显示区域（AA) -TFT 的距离， 但是目前同一层金属层 （ Metal layer )设计扇出 （ Fanout )走线方 式， 在设计制程上会引入艮多难点：
1、 首先窄边框设计需要更严格的扇出 （Fanout) 高度， 因此要求引入 扇出 （Fanout) 的线宽 （Line) +间距 ( Space ) <9μιη;
2、 黄光机台分辨率 （Resolution) (μιη)极限： 尼康（Nikon)黄光机 台 =2.5μηι、 佳能（Canon)黄光机台 =3.0μηι, 因此对于尼康（ Nikon )黄 光机台来说， 引入的最小间距 (Space)应开到 2.5μηι;
3、 大尺寸 TFT-LCD 需要的金属 （Metal ) 膜厚较厚， 湿法蚀刻 (WET) 的关键尺寸损失（CD LOSS)量控制在 2.5± 1.0μηι, 因此产品 上最小的蚀刻后检查 （AEI )有可能会达到扇出走线的线宽 /间距（L/S ) =6.0 μ m /2.0 μ m (按照掩膜的线宽 /间距（ Mask L/S ) =5.5 μ m/2.5 μ m, 使 用尼康（Nikon )机台评估)；
4、 参见图 1 所示， 其为现有技术中湿法蚀刻的金属线的关键尺寸的 示意图。 第一金属层 11 为铝， 厚度为 3300埃， 第二金属层 12为钼， 厚 度为 600埃， 釆用的是目前的双层层叠 （overlap )金属走线方式， 由于是 产品湿法蚀刻的金属线， 因此同时还要控制形貌（Tape ) 角度， 以控制下 底角角度 α范围介于 20°〜60°之间， 按照金属方块电阻 （ Metal RS ) =0.085 , 厚度 ( THK ) = (铝) 3300埃 + (钼) 600埃 =0.39 μ ηι来计算， 关键尺 寸 （ CD ) >2 X 0.39 μ m X ctg20° >2.2 μ m, 才能保证上面的钼 （ Mo ) 不会 消失 ( Loss ) ；
参见图 2, 其为现有技术中单层金属扇出走线的掩膜设计示意图， 经 光刻的掩膜 20设于金属层上， 借助掩膜 20进行湿法蚀刻处理， 如果想按 照图 2所示的掩膜设计示意图实现扇出走线的线宽 +间距 =7μιη的设计， 需 要将掩膜 20 配置为线宽 L 为 4.5 μ ιη , 间距 S 为 2.5 μ m , 也就是 L/S=4.5 μ m /2.5 μ m, 按现有制程以及黄光机台无法实现这样的掩膜 20;
5、 因此， 以目前的制程条件无法实现扇出走线的线宽 （Line ) +间距 ( Space ) < 8 μ m , 并且可能导致顶部钼消失的风险 （Top Mo Miss
Risk ) 。 只能按照线宽 /间距（Line /Space ) =6.5 μ m/2.5 μ ιη尝试实验， 但 是同样最小线宽关键尺寸 （Line CD )可能到 3.0 μ ηι, 被风刀 （ΑΚ )吹断 的风险极高， 同时如果阵列 （Array )侧的扇出 （ Fanout ) 断线， 由于金 属线过于密集， 无法长线修复， 产品良率过低。 发明内容
因此， 本发明的目的在于提供一种 TFT-LCD 窄边框设计中的扇出走 线的设计， 解决现有的制程条件无法实现扇出走线的线宽 + 间距 8μιη 的 问题。
为实现上述目的， 本发明提供一种 TFT-LCD 窄边框设计中的扇出走 线的设计， 包括： 用于蚀刻形成平行排列的第一扇出走线的第一金属层及 用于蚀刻形成平行排列的第二扇出走线的第二金属层， 该第一金属层和第 二金属层呈上下平行配置并且大体上交错相对， 所述第一扇出走线的线宽 及扇出节距与第二扇出走线的线宽及扇出节距相等， 所述第一扇出走线在 第二金属层上的投影与第二扇出走线平行并且与第二扇出走线呈等距离交 错。 其中， 所述第一扇出走线用作数据线或栅极线。
其中， 所述第二扇出走线用作数据线或栅极线。
其中， 所述第一扇出走线用作排序为奇数的数据线和栅极线， 所述第 二扇出走线用作排序为偶数的数据线和栅极线。
其中， 所述第一扇出走线用作排序为偶数的数据线和栅极线， 所述第 二扇出走线用作排序为奇数的数据线和栅极线。
其中， 所述扇出节距 8μηι。
其中， 所述扇出节距为 7μιη。
其中， 所述线宽为 4.5μιη。
其中， 所述第一金属层和第二金属层的方块电阻相等。
其中， 所述第一金属层和第二金属层的方块电阻等于 0.085。
本发明还提供一种 TFT-LCD 窄边框设计中的扇出走线的设计， 包 括： 用于蚀刻形成平行排列的第一扇出走线的第一金属层及用于蚀刻形成 平行排列的第二扇出走线的第二金属层， 该第一金属层和第二金属层呈上 下平行配置并且大体上交错相对， 所述第一扇出走线的线宽及扇出节距与 第二扇出走线的线宽及扇出节距相等， 所述第一扇出走线在第二金属层上 的投影与第二扇出走线平行并且与第二扇出走线呈等距离交错；
其中， 所述第一扇出走线用作数据线或栅极线；
其中， 所述第二扇出走线用作数据线或栅极线；
其中， 所述第一扇出走线用作排序为奇数的数据线和栅极线， 所述第 二扇出走线用作排序为偶数的数据线和栅极线；
其中， 所述扇出节距 8μηι;
其中， 所述扇出节距为 7 μ ιη;
其中， 所述线宽为 4.5 μ ιη;
其中， 所述第一金属层和第二金属层的方块电阻相等；
其中， 所述第一金属层和第二金属层的方块电阻等于 0.085。
综上所述， 本发明的 TFT-LCD 窄边框设计中的扇出走线的设计可实 现走线节距 8μιη, 减少扇出高度， 并且同时增加金属关键尺寸， 减小电 阻负载， 实现窄边框设计。 附图说明
下面结合附图， 通过对本发明的具体实施方式详细描述， 将使本发明 的技术方案及其他有益效果显而易见。
附图中， 图 1为现有技术中湿法蚀刻金属线的关键尺寸的示意图； 图 2为现有技术中单层金属扇出走线的掩膜设计示意图；
图 3 为本发明 TFT-LCD 窄边框设计中的扇出走线的设计一较佳实施 例的结构示意图；
图 4为实现本发明扇出走线的设计的掩膜设计示意图。 具体实施方式
参见图 3 所示， 其为本发明 TFT-LCD 窄边框设计中的扇出走线的设 计一较佳实施例的结构示意图。 该扇出走线的设计主要包括： 用于蚀刻形 成平行排列的第一扇出走线 31 的第一金属层及用于蚀刻形成平行排列的 第二扇出走线 32 的第二金属层， 该第一金属层和第二金属层呈上下平行 配置并且大体上相对， 所述第一扇出走线 31 的线宽及扇出节距与第二扇 出走线 32的线宽及扇出节距相等， 所述第一扇出走线 31在第二金属层上 的投影与第二扇出走线 32平行并且与第二扇出走线 32呈等距离交错。 由 于本发明重点在于扇出走线设计， 因此金属层或扇出走线可能涉及的相关 结构如基板、 绝缘层、 钝化层等结构在此不再赘述。
本发明的 TFT-LCD 窄边框设计中的扇出走线的设计釆用双层金属交 错的方式实现扇出走线， 从而取代目前的双层层叠 （overlap )金属或只单 层金属层 （layer ) 的走线方式。 双层金属交错的方式可以实现较大的关键 尺寸线宽 （CD Line ) , 减少电阻负载（ R loading ) 。
对于 TFT-LCD 窄边框设计来说， 可以釆用奇数走线同一层金属， 偶 数走线同一层金属的设置。 例如， 第一扇出走线 31 用作数据线或栅极 线； 第二扇出走线 32用作数据线或栅极线。 第一扇出走线 31用作排序为 奇数的数据线和栅极线， 第二扇出走线 32 用作排序为偶数的数据线和栅 极线； 或者第一扇出走线 31 用作排序为偶数的数据线和栅极线， 第二扇 出走线 32 用作排序为奇数的数据线和栅极线。 第一金属层和第二金属层 的方块电阻可以相等， 并且等于 0.085。
参见图 4 , 其为实现本发明扇出走线的设计的掩膜设计示意图。 由于 本发明的 TFT-LCD 窄边框设计中的扇出走线的设计釆用双层金属交错的 方式实现扇出走线， 因此在蚀刻形成扇出走线的过程中可以应用两层掩膜 41和掩膜 42 , 掩膜 41和掩膜 42可以分别对应不同的金属层， 因此可以 分别形成。 具体设计上， 参见图 4 中表示的尺寸， 对于每一层金属来说， 其对应的掩膜 41或掩膜 42的线宽 /间距 ( L/S )
Figure imgf000006_0001
也就是掩膜的 线宽
Figure imgf000006_0002
而对于整体双层金属层来说， 所形成的扇出走线 的线宽 /间距（L/S ) =4.5μιη /2.5μιη, 总体扇出节距（ Fanout Pitch ) =7 μ m < 8μιη, 从而最终实现扇出走线蚀刻后检查关键尺寸 （AEI CD ) =4.5 μ m, 减少了扇出高度， 同时增加金属关键尺寸， 减小电阻负载， 实现窄边 框设计。 图 4 中所标示的尺寸仅为可能的选择， 也可以根据实际的制程条 件加以调整， 在此不再赘述。
综上所述， 本发明的 TFT-LCD 窄边框设计中的扇出走线的设计可实 现走线节距（pitch ) < 8μιη, 减少扇出高度， 并且同时增加金属关键尺寸 ( Metal CD ) , 减小电阻负载（ R loading ) , 实现窄边框设计。
以上所述， 对于本领域的普通技术人员来说， 可以根据本发明的技术 方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形， 而所有这些改变和变形 都应属于本发明后附的权利要求的保护范围。

Claims

权 利 要 求
1、 一种 TFT-LCD 窄边框设计中的扇出走线的设计， 包括： 用于蚀刻 形成平行排列的第一扇出走线的第一金属层及用于蚀刻形成平行排列的第 二扇出走线的第二金属层， 该第一金属层和第二金属层呈上下平行配置并 且大体上交错相对， 所述第一扇出走线的线宽及扇出节距与第二扇出走线 的线宽及扇出节距相等， 所述第一扇出走线在第二金属层上的投影与第二 扇出走线平行并且与第二扇出走线呈等距离交错。
2、 如权利要求 1所述的 TFT-LCD窄边框设计中的扇出走线的设计， 其中， 所述第一扇出走线用作数据线或栅极线。
3、 如权利要求 1所述的 TFT-LCD窄边框设计中的扇出走线的设计， 其中， 所述第二扇出走线用作数据线或栅极线。
4、 如权利要求 1所述的 TFT-LCD窄边框设计中的扇出走线的设计， 其中， 所述第一扇出走线用作排序为奇数的数据线和栅极线， 所述第二扇 出走线用作排序为偶数的数据线和栅极线。
5、 如权利要求 1所述的 TFT-LCD窄边框设计中的扇出走线的设计， 其中， 所述第一扇出走线用作排序为偶数的数据线和栅极线， 所述第二扇 出走线用作排序为奇数的数据线和栅极线。
6、 如权利要求 1所述的 TFT-LCD窄边框设计中的扇出走线的设计， 其中， 所述扇出节距 8μηι。
7、 如权利要求 1所述的 TFT-LCD窄边框设计中的扇出走线的设计， 其中， 所述扇出节距为 7 μ ιη。
8、 如权利要求 1所述的 TFT-LCD窄边框设计中的扇出走线的设计， 其中， 所述线宽为 4.5 μ ιη。
9、 如权利要求 1所述的 TFT-LCD窄边框设计中的扇出走线的设计， 其中， 所述第一金属层和第二金属层的方块电阻相等。
10、 如权利要求 9 所述的 TFT-LCD 窄边框设计中的扇出走线的设 计， 其中， 所述第一金属层和第二金属层的方块电阻等于 0.085。
11、 一种 TFT-LCD 窄边框设计中的扇出走线的设计， 包括： 用于蚀 刻形成平行排列的第一扇出走线的第一金属层及用于蚀刻形成平行排列的 第二扇出走线的第二金属层， 该第一金属层和第二金属层呈上下平行配置 并且大体上交错相对， 所述第一扇出走线的线宽及扇出节距与第二扇出走 线的线宽及扇出节距相等， 所述第一扇出走线在第二金属层上的投影与第 二扇出走线平行并且与第二扇出走线呈等距离交错；
其中， 所述第一扇出走线用作数据线或栅极线；
其中， 所述第二扇出走线用作数据线或栅极线；
其中， 所述第一扇出走线用作排序为奇数的数据线和栅极线， 所述第 二扇出走线用作排序为偶数的数据线和栅极线；
其中， 所述扇出节距 8μηι;
其中， 所述扇出节距为 7 μ ιη;
其中， 所述线宽为 4.5 μ ιη;
其中， 所述第一金属层和第二金属层的方块电阻相等；
其中， 所述第一金属层和第二金属层的方块电阻等于 0.085。
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