KR101060416B1 - 액정표시장치 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 액정표시장치는, 제1영역과 제2영역을 갖는 하부기판; 상기 제1영역에 형성되는 게이트구동회로; 상기 제1영역에 형성되고 상기 게이트구동회로와 인접된 히팅배선; 블랙매트릭스와 컬러필터 및 상기 컬러필터상에 형성된 공통전극으로 이루어진 상부기판; 상기 제1영역과 상기 제2영역을 구분하고, 상기 하부기판과 상부기판과의 사이에 개재되는 결합부재; 및 상기 제2영역에 대응하여 상기 하부기판과 상부기판사이에 개재된 액정층;을 포함하여 구성되며, 게이트구동회로부와 인접되게 히팅배선을 형성하여 저온에서 게이트구동회로의 로드 저항(load resistance)이 증가되는 것을 방지할 수 있는 것이다.
히팅배선, 게이트구동회로, 컬러필터, 실링부재, 블랙매트릭스

Description

액정표시장치 및 그 제조방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE AND METHOD FOR FABRICATING THE SAME}

도 1은 종래기술에 따른 액정표시장치의 개략적인 평면도.

도 2는 종래기술에 따른 액정표시장치의 개략적인 단면도.

도 3은 종래기술에 따른 액정표시장치에 있어서, 저온과 상온에서의 게이트구동부의 출력파형도.

도 4는 본 발명에 따른 액정표시장치의 개략적인 평면도.

도 5는 본 발명에 따른 액정표시장치의 개략적인 단면도.

도 6은 본 발명에 따른 액정표시장치에 있어서, 저온과 상온에서의 게이트구동부의 출력파형도.

도 7은 본 발명에 따른 액정표시장치에 있어서, 온도에 따른 유전율 변화를 나타낸 그래프로서, (a)는 온도감소에 따라 유전율이 증가하는 것을 도시한 그래프이고, (b)는 히팅배선을 통해 히팅에 의해 온도가 증가하면서 유전율이 감소하는 것를 도시한 그래프.

- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 -

100 : 하부기판 101 : 박막트랜지스터

103 : 유기절연막 105 : 화소전극

120 : 게이트구동회로 121 : 연결배선

123 : 히팅배선 130 : 상부기판

131 : 블랙매트릭스 133a, 133b, 133c : 컬러필터

135 : 평탄화막 137 : 공통전극

140 : 액정층 150 : 실링부

160 : 셀간격부재 PA : 주변영역

DA : 표시영역 DRA : 데이터구동영역

GRA : 게이트구동영역 DL : 데이터라인

GL : 게이트라인

본 발명은 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 게이트구동회로부와 인접되게 히팅배선을 형성하여 저온에서 게이트구동회로의 로드 저항(load resistance)이 증가되는 것을 방지할 수 있는 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 액정표시소자(Liquid Crystal Display; LCD)는 크게 상부기판, 하부기판 그리고 상부기판과 하부기판사이에 봉입된 액정으로 구성된다.

이러한 액정표시소자들로 구성되는 종래기술에 따른 액정표시장치에 대해 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래기술에 따른 액정표시장치의 개략적인 평면도이다.

도 2는 종래기술에 따른 액정표시장치의 개략적인 단면도이다.

도 3은 종래기술에 따른 액정표시장치에 있어서, 저온과 상온에서의 게이트구동부의 출력파형도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 액정표시장치의 하부기판(10)은 표시영역

(DA)과 게이트구동영역(GRA) 및 데이터구동영역(DRA) 그리고 실링부(50)로 정의되는데, 상기 표시영역(DRA)은 영상을 표시하고, 상기 게이트구동영역(GRA)은 상기 표시영역(DA)을 구동하되 바람직하게는 게이트라인(GL)의 일단에 연결되어 게이트라인(GL)으로 구동신호를 순차적으로 인가하며, 상기 데이터구동영역(DRA)은 소오스 구동회로(미도시)를 제어하는 부분이다.

그리고, 상기 실링부(50)는 상기 표시영역(DA)과 게이트구동영역(GRA)을 나눔과 동시에 상기 표시영역(DA)과 데이터구동영역(DRA)으로 나눈다.

또한, 상기 데이터구동영역(DRA)에 대응하여 상기 하부기판(10)에는 게이트구동회로(20)가 구비되어 있다.

그리고, 상기 게이트구동회로(20)는 연결배선(미도시)을 통해 상기 표시영역

(DA)에 배치되는 상기 게이트라인(GL)의 일단에 연결된다.

따라서, 상기 게이트구동회로(20)는 상기 게이트라인(GL)으로 게이트구동신호를 제공한다. 상기 게이트구동회로(20)는 상기 표시영역(DA)에 구비되는 박막트랜지스터(미도시) 형성공정과 동일한 공정을 통해 하부기판(10)상에 형성된다.

한편, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 데이터구동영역(DRA)에는 데이터구 동회로(미도시)가 구비되고, 상기 데이터라인(DL)의 일단에 연결되어 상기 데이터라인(DL)으로 영상신호를 제공한다.

한편, 종래기술에 따른 액정표시장치 제조방법에 대해 도 2 및 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 2는 종래기술에 따른 액정표시장치의 개략적인 단면도이다.

도 3은 종래기술에 따른 액정표시장치에 있어서, 저온과 상온에서의 게이트구동부의 출력파형도이다.

도 2을 참조하면, 종래기술에 따른 액정표시장치는 하부기판(10), 상부기판

(30) 및 상기 상부기판(30)과 하부기판(10)사이에 개재된 액정층(400으로 이루어진다.

여기서, 상기 액정표시장치는 외부로부터의 신호에 의하여 상기 상부기판

(30) 및 상기 하부기판(10)사이에 형성된 전계에 의하여 상기 액정층(40)의 배열각을 변화시키면서 영상을 표시한다.

또한, 상기 하부기판(10)은 표시영역(DA)과 상기 표시영역(DA)에 인접된 주변영역(PA)으로 이루어진다. 여기서, 상기 표시영역(DA)에는 다수의 화소가 매트릭스 형태로 구비된다.

그리고, 상기 다수의 화소 각각은 게이트라인, 데이터라인, 상기 게이트라인 및 데이터라인에 연결된 박막트랜지스터(11) 및 상기 박막트랜지스터(11)에 결합된 화소전극(15)으로 이루어진다.

또한, 상기 주변영역(PA)에는 상기 게이트라인에 구동전압을 인가하기 위한 게이트구동회로(20)가 상기 박막트랜지스터(11) 제조공정에 의해 형성된다.

이와 같이, 상기 게이트구동회로(20)를 상기 하부기판910)상에 집적시킴으로써 상기 액정표시장치의 조립 공정수, 부피 및 사이즈를 절감할 수 있다.

한편, 상기 상부기판(30)에는 상기 게이트구동회로(20)와도 상기 액정층(40)을 사이에 두고 블랙매트릭스(31)가 일정간격을 두고 형성되어 있고, 상기 블랙매트릭스(31)사이에는 적색, 녹색, 청색의 컬러필터(33a)(33b)(33c)가 형성되어 있다.

또한, 상기 컬러필터(33a)(33b)(33c)를 포함한 기판전면에 오버코팅층(35)을 증착하여 평탄화시킨후 상기 오버코팅층(35)상에 상기 화소전극(15)과 마주 보는 공통전극(37)을 형성하고, 상기 표시영역(DA)에 대응하여 상기 공통전극(37)상에는 상기 액정표시장치의 셀갭을 유지시키기 위한 셀갭유지부재(미도시)가 마련되어 있다.

이렇게 상기 공통전극(37)은 상기 게이트구동회로(20)와도 상기 액정층(30)을 사이에 두고 마주 보기 때문에, 상기 게이트구동회로(16)와 상기 공통전극(37)과의 사이에는 기생 커패시턴스(C)가 생성된다.

그런데, 주변온도가 정상온도로 유지되는 경우에는, 도 3의 "A1"에서와 같이, 유전율이 변화가 없게 되어 게이트 출력파형이 정상적으로 나타나게 된다.

그러나, 주변온도가 저온으로 유지되는 경우에는, 도 3의 "A2"에서와 같이, 유전율이 이에 비례하여 증가하게 되므로 기생캐패시턴스(C)도 함께 증가하게 된다.

따라서, 저온하에서는 기생캐패시턴스(C)가 증가하게 되므로 인해 게이트 지연(gate delay)이 커지게 되므로써 화질불량을 유발하게 된다.

이에 본 발명은 상기 종래기술에 따른 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 저온에서 게이트구동회로의 로드 저항(load resistance)이 증가되는 것을 방지할 수 있는 액정표시장치 및 그 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 게이트구동회로의 로드증가를 방지할 수 있어 패널동작 온도범위를 확대시킬 수 있는 액정표시장치 및 그 제조방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정표시장치는, 제1영역과 제2영역을 갖는 하부기판; 상기 제1영역에 형성되는 게이트구동회로; 상기 제1영역에 형성되고 상기 게이트구동회로와 인접된 히팅배선; 블랙매트릭스와 컬러필터 및 상기 컬러필터상에 형성된 공통전극으로 이루어진 상부기판; 상기 제1영역과 상기 제2영역을 구분하고, 상기 하부기판과 상부기판과의 사이에 개재되는 결합부재; 및 상기 제2영역에 대응하여 상기 하부기판과 상부기판사이에 개재된 액정층;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로한다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정표시장치 제조방법은제1영역과 제2영역을 가지는 하부기판을 제공하는 단계; 블랙매트릭스와 컬러필터 및 상기 컬러필터상에 형성된 공통전극을 포함하는 상부기판을 제공하는 단계; 상 기 하부기판의 제1영역과 제2영역에 게이트구동회로와 스위칭 박막트랜지스터를 각각 형성하는 단계; 상기 하부기판의 제1영역상에 히팅배선을 형성하는 단계; 상기 하부기판과 상부기판과의 사이에 결합부재를 개재시키는 단계; 상기 하부기판과 상부기판을 합착시키는 단계; 및 상기 합착된 하부기판과 상부기판과의 사이에 액정층을 개재하는 단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로한다.

이하, 본 발명에 따른 액정표시장치 및 그 제조방법에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 액정표시장치의 개략적인 평면도이다.

도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 액정표시장치의 하부기판(100)은 표시영역

(DA)과 게이트구동영역(GRA) 및 데이터구동영역(DRA) 그리고 실링부(150)로 정의되는데, 상기 표시영역(DRA)은 영상을 표시하고, 상기 게이트구동영역(GRA)은 상기 표시영역(DA)을 구동하되 바람직하게는 게이트라인(GL)의 일단에 연결되어 게이트라인(GL)으로 구동신호를 순차적으로 인가하며, 상기 데이터구동영역(DRA)은 소오스 구동회로(미도시)를 제어하는 부분이다.

그리고, 상기 실링부(150)는 상기 표시영역(DA)과 게이트구동영역(GRA)을 나눔과 동시에 상기 표시영역(DA)과 데이터구동영역(DRA)으로 나눈다.

또한, 상기 데이터구동영역(DRA)에 대응하여 상기 하부기판(100)에는 게이트구동회로(120)가 구비되어 있고, 상기 게이트구동회로(120)와 인접된 하부기판

(100)에는 온도를 조절할 수 있는 히팅배선(123)이 구비되어 있다.

그리고, 상기 게이트구동회로(120)는 연결배선(미도시)을 통해 상기 표시영 역(DA)에 배치되는 상기 게이트라인(GL)의 일단에 연결된다.

따라서, 상기 게이트구동회로(120)는 상기 게이트라인(GL)으로 게이트구동신호를 제공한다. 상기 게이트구동회로(120)는 상기 표시영역(DA)에 구비되는 박막트랜지스터(미도시) 형성공정과 동일한 공정을 통해 하부기판(100)상에 형성된다.

한편, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 데이터구동영역(DRA)에는 데이터구동회로(미도시)가 구비되고, 상기 데이터라인(DL)의 일단에 연결되어 상기 데이터라인(DL)으로 영상신호를 제공한다.

한편, 본 발명에 따른 액정표시장치의 제조방법에 대해 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 5는 본 발명에 따른 액정표시장치의 개략적인 단면도이다.

도 6은 본 발명에 따른 액정표시장치에 있어서, 저온과 상온에서의 게이트구동부의 출력파형도이다.

도 7은 본 발명에 따른 액정표시장치에 있어서, 온도에 따른 유전율 변화를 나타낸 그래프로서, (a)는 온도감소에 따라 유전율이 증가하는 것을 도시한 그래프이고, (b)는 히팅배선을 통해 히팅에 의해 온도가 증가하면서 유전율이 감소하는 것를 도시한 그래프이다.

도 5를 참조하면, 하부기판(100), 상기 하부기판(100)과 마주 보는 상부기판

(130)과 상기 상부기판(130)과의 사이에 개재된 액정층(300)으로 이루어진다. 또한, 상기 하부기판(100)은 표시영역(DA)과 상기 표시영역(DA)에 인접한 주변영역(PA)으로 이루어져 있으며, 상기 표시영역(DA)에는 다수의 화소가 매트릭스 형태로 구비되어 있다.

그리고, 상기 다수의 화소 각각은 게이트라인(GL), 데이터라인(DL), 상기 게이트라인(GL) 및 데이터라인(DL)에 연결된 박막트랜지스터(101) 및 상기 박막트랜지스터(101)에 결합된 화소전극(105)으로 구성되어 있다.

또한, 상기 주변영역(PA)에는 상기 게이트라인에 구동전압을 인가하기 위한 게이트구동회로(120)가 상기 박막트랜지스터(TFT) 제조공정에 의해 형성된다.

이와 같이, 상기 게이트구동회로(120)를 상기 하부기판(100)상에 집적시키므로써, 사기 액정표시장치의 조립공정수, 부피 및 사이즈를 절감시킬 수 있다.

그리고, 상기 게이트구동회로(120)의 인접된 하부기판(100) 부분에는 온도 를 조절할 수 있는 히팅배선(heating line)(123)을 형성한다. 이때, 상기 히팅배선

(123) 또한 상기 박막트랜지스터(TFT) 제조공정시에 함께 형성한다.

그다음, 상기 박막트랜지스터(101)의 드레인전극만을 후속 공정에서 형성될 화소전극(105)에 연결시키기 위하여 상기 박막트랜지스터(101) 및 화소전극(105)과의 사이에는 유기절연막(103)을 형성한다.

이어서, 상기 유기절연막(103)에는 상기 드레인전극을 노출시키기 위한 콘택홀(미도시)을 형성한다.

그다음, 상기 화소전극(120)은 상기 콘택홀(미도시)을 통해 상기 드레인전극

(미도시)과 전기적으로 연결시킨다.

이어서, 상기 하부기판(100)에서 상기 박막트랜지스터(101), 데이터라인

(DL), 및 게이트라인(GL)이 구비된 영역은 비유효 디스플레이영역으로써 영상이 표 시되지 않는 영역으로 정의한다. 그리고, 상기 화소전극(105)이 구비된 영역은 유효 디스플레이영역으로 영상이 표시되는 영역으로 정의한다.

그다음, 상기 상부기판(130)에는 상기 하부기판(100)과 전체적으로 대응하도록 상기 하부기판(100)의 비유효 디스플레이영역 및 주변영역(PA)에 대응하는 블랙매트릭스(131)를 형성하고, 이들 사이에는 상기 하부기판(100)의 유효 디스플레이영역에 대응하는 적색, 녹색, 청색 화소로 이루어진 컬러필터(133a)(133b)(133c)를 형성한다. 이때, 상기 블랙매트릭스(131)는 상기 박막트랜지스터(101), 데이터라인

(DL), 게이트라인(GL)이 상기 투과형 액정표시장치의 화면에 투영되는 것을 방지한다. 또한, 상기 블랙매트릭스(131)는 상기 하부기판(100)의 구동영역 및 실링부

(150)에 대응하도록 형성되어 상기 게이트구동회로(120) 및 연결배선(121)이 상기 액정표시장치의 화면에 투영되는 것을 방지하는 역할을 한다.

이어서, 상기 컬러필터(133a)(133b)(133c)는 R, G, B 색화소 각각이 상기 하부기판(100)에 구비되어 상기 다수의 화소 각각에 대응하도록 상기 상부기판(130)상에 형성한다. 이때, 상기 R, G, B 색화소 각각은 상기 블랙매트릭스(131)와 중첩된다.

그다음, 상기 컬러필터(133a)(133b)(133c) 및 블랙매트릭스(131)상에는 상기 컬러필터(133a)(133b)(133c) 및 블랙매트릭스(131)을 보호하고, 상기 블랙매트릭스

(131)와 컬러필터(133a)(133b)(133c)와의 사이에 발생되는 단차를 감소시키기 위한 평탄화막(135)을 형성한다.

이어서, 상기 평탄화막(135)상에는 투명성 도전물질로 이루어진 공통전극

(137)을 균일한 두께로 형성한다. 이때, 상기 공통전극(137)은 상기 표시영역(DA)뿐만 아니라, 상기 실링부(150) 및 게이트구동영역(GRA)에까지 형성한다.

그다음, 상기 공통전극(137)상에는 셀갭유지부재(160)을 개재하여 상기 하부기판(100)과 상기 상부기판(200)과의 사이를 이격시킨다. 이때, 상기 셀갭유지부재

(160)는 상기 표시영역(DA)내에 마련되어 상기 액정표시장치의 셀갭을 자신의 높이만큼 유지시킨다.

이어서, 상기 하부기판(100)과 상기 상부기판(130)과의 사이에 실런트로 구성된 실링부(150)을 개재하여 상기 하부기판(100)과 상부기판(130)을 합착시킨다.

이렇게 하여 하부기판(100)과 상부기판(130)을 실링부(15)에 의해 완전히 합체되면, 상기 공통전극(137)은 상기 표시영역(DA)에서 상기 화소전극(105)과 서로 마주볼 뿐만 아니라, 상기 게이트구동회로(120)와도 상기 주변영역(PA)에서 서로 마주 보게 된다.

이렇게 상기 공통전극(137)은 상기 게이트구동회로(120)와도 상기 액정층

(140)을 사이에 두고 마주 보기 때문에, 상기 게이트구동회로(120)와 상기 공통전극(137)과의 사이에는 기생 커패시턴스(C)가 생성된다.

상기와 같이 제조되는 액정표시장치에 의하면, 주변온도가 정상온도로 유지되는 경우에는, 도 6에서와 같이, 유전율이 변화가 없게 되어 게이트 출력파형이 정상적으로 나타나게 된다.

그러나, 도 7의 (a)에서와 같이, 주변온도가 저온인 경우에는 유전율이 증가하게 되어 캐패시턴스가 증가하게 된다.

따라서, 이렇게 주변 온도가 저온일때, 도 7의 (b)에서와 같이, 히팅배선 (123)을 통해 게이트구동회로(120)의 온도를 상승시켜 주므로써, 증가했던 유전율이 감소되면서 정상온도일때의 유전율을 회복하게 되므로써 캐패시턴스가 증가하지 않게 된다.

상기에서 설명한 바와같이, 본 발명에 따른 액정표시장치 및 그 제조방법에 의하면, 액정표시장치가 동작되는 주변 온도가 낮아지더라도 히팅배선을 통해 내부히팅에 의해 액정 유전율이 실질적으로 증가하는 것을 억제할 수 있으므로써 캐패시터 로드가 증가되는 것을 방지할 수 있으며, 이로 인해 액정표시패널의 동작온도를 확대시킬 수 있다.

그리고, 본 발명에 의하면, 히팅배선은 액정표시패널의 최외곽부, 즉 실링부와 오버랩되거나 실링부보다는 안쪽에 위치하도록 형성하므로써 액정표시부에서의 정상적인 액정 특성변화를 유발시키지 않는다.

한편, 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (9)

  1. 표시영역과, 게이트 구동회로영역 및 데이터 구동회로영역을 갖는 하부기판;
    상기 하부기판의 게이트 구동회로영역에 형성되는 게이트구동회로;
    상기 하부기판의 게이트 구동회로영역에 형성되고 상기 게이트구동회로와 인접된 히팅배선;
    블랙매트릭스와 컬러필터 및 상기 컬러필터상에 형성된 공통전극을 갖는 상부기판;
    상기 표시영역과 게이트 구동회로영역의 외곽부에 형성되어, 상기 표시영역 및 게이트 구동회로영역을 상기 데이터 구동회로영역과 구분하고, 상기 하부기판과 상부기판과의 사이에 개재되는 실링부; 및
    상기 표시영역에 대응하여 상기 하부기판과 상부기판 사이에 개재된 액정층;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로하는 액정표시장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 하부기판은,
    게이트라인과, 상기 게이트라인과 교차되는 데이터라인과, 상기 게이트라인 과 데이터라인에 연결된 스위칭 박막트랜지스터 및, 상기 스위칭 박막트랜지스터에 결합된 화소전극을 포함하는 것을 특징으로하는 액정표시장치.
  5. 표시영역과, 게이트 구동회로영역 및 데이터 구동회로영역을 갖는 하부기판을 제공하는 단계;
    블랙매트릭스와 컬러필터 및 상기 컬러필터상에 형성된 공통전극을 갖는 상부기판을 제공하는 단계;
    상기 하부기판의 상기 표시영역과 게이트 구동회로영역에 스위칭 박막트랜지스터와 게이트 구동회로를 각각 형성하는 단계;
    상기 하부기판의 게이트 구동회로영역에 상기 게이트 구동회로와 인접하도록 히팅배선을 형성하는 단계;
    상기 표시영역과 게이트 구동회로영역의 외곽부에 형성하여 상기 표시영역 및 게이트 구동회로영역을 상기 데이터 구동회로영역과 구분하고, 상기 하부기판과 상부기판과의 사이에 실링부를 개재시키는 단계;
    상기 하부기판과 상부기판을 합착시키는 단계; 및
    상기 표시영역에 대응하며, 상기 합착된 하부기판과 상부기판과의 사이에 액정층을 개재하는 단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로하는 액정표시장치 제조방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 스위칭 박막트랜지스터와 게이트구동회로는 동시에 형성하는 것을 특징으로하는 액정표시장치 제조방법.
  7. 삭제
  8. 제5항에 있어서, 상기 하부기판은,
    상기 스위칭 박막트랜지스터를 구성하는 게이트라인과, 상기 게이트라인과 교차되는 데이터라인 및, 상기 스위칭 박막트랜지스터에 결합되는 화소전극을 포함하는 것을 특징으로하는 액정표시장치 제조방법.
  9. 제5항에 있어서, 상기 블랙매트릭스는 상기 게이트구동회로와 히팅배선과 오버랩되어 있는 것을 특징으로하는 액정표시장치 제조방법.
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