KR101163985B1 - 표시 장치의 온도 센서 및 이를 포함하는 표시 장치의 제조 방법 - Google Patents

표시 장치의 온도 센서 및 이를 포함하는 표시 장치의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기판에 실장되며, 온도에 따라 저항 값이 변하는 제1 전극, 제1 전극과 소정 영역이 겹쳐지도록 기판에 실장되며, 온도에 따라 저항 값이 변하는 제2 전극, 제1 전극 및 제2 전극에 전압을 인가하여 제1 전극 및 제2 전극이 겹쳐지는 영역의 전압을 검출하고, 검출된 전압을 이용하여 온도를 감지하는 제어부를 포함하는 표시 장치의 온도 센서로 표시 장치의 표면 온도를 정확하게 측정할 수 있는 장점이 있다.

Description

표시 장치의 온도 센서 및 이를 포함하는 표시 장치의 제조 방법{Temperature sensor of display and display manufacturing method with the same}
본 발명은 표시 장치의 온도 센서 및 이를 포함하는 표시 장치의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 표시 장치의 표면 온도를 검출하는 표시 장치의 온도 센서 및 이를 포함하는 표시 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
표시 장치에는 스스로 발광하는 음극선관(cathode ray tube), 유기 발광 표시 장치(OLED : Organic Light Emitting Display) 및 플라즈마 표시 장치(PDP : Plasma Display) 등과 스스로 발광하지 못하고 별도의 광원을 필요로 하는 액정 표시 장치(LCD: Liquid Crystal Display) 등이 있다.
이러한 표시 장치는 온도에 따라 특성이 변하기 때문에 기판의 온도 변화에 따른 화질의 열화를 제거해야만 우수한 품질의 표시 장치를 확보할 수 있다.
도 1은 표시 장치의 온도에 따른 화질의 변화를 보여주는 그래프로서, 도 1의 R1 및 R2 그래프에 도시한 바와 같이, 표시 장치는 시간당 여러 화면을 보여주어 연속 동작하는 것으로, 온도에 따라 매 화면마다의 밝기 차이가 사람 눈에 감지될 정도로 주기적으로 나타나는 현상인 플리커가 증가하는 것을 알 수 있다.
따라서, 종래에는 기판의 온도 변화에 따른 화질의 열화를 제거하기 위해 기판에 온도 센서용 회로 칩을 별도로 부착하여 기판의 온도를 모니터링하고, 온도에 따라 최적의 화질이 구현될 수 있도록 구성하였다.
그러나, 외부 소자로 온도 센서를 구현하면, 기판에 온도 센서를 별도로 부착해야 하기 때문에 온도 센서를 실장하는데 어려움이 있었다.
또한, 기판에 온도 센서를 밀착시키기가 어려워 기판의 정확한 온도를 측정하기 어려운 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 표시 장치의 기판 위에 집적되는 온도 센서를 구현하여 표시 장치의 표면 온도를 정확하게 검출할 수 있는 표시 장치의 온도 센서 및 이를 포함하는 표시 장치의 제조 방법을 제공함에 있다.
이를 위해 본 발명의 일실시예에 의한 표시 장치의 온도 센서는 기판에 실장되며, 온도에 따라 저항 값이 변하는 제1 전극, 상기 제1 전극과 소정 영역이 겹쳐지도록 상기 기판에 실장되며, 상기 온도에 따라 저항 값이 변하는 제2 전극, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극에 전압을 인가하여 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극이 겹쳐지는 영역의 전압을 검출하고, 상기 검출된 전압을 이용하여 온도를 감지하는 제어부를 포함한다.
상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 온도에 따라 변하는 저항 값이 서로 다른 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 직렬로 연결된다.
그리고, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 금속 또는 산화물 물질인 것을 특징으로 하고, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중 적어도 하나는 반도체 재료인 것을 특징으로 한다.
아울러, 본 발명의 일실시예에 의한 표시 장치의 온도 센서는 상기 제1 전극의 일부 영역에 형성된 콘택홀을 갖는 보호막을 더 포함하고, 상기 제2 전극은 상기 콘택홀을 통해 상기 제1 전극과 전기적으로 연결된다.
이를 위해 본 발명의 일실시예에 의한 온도 센서를 포함하는 표시 장치의 제조 방법은 온도 센서를 포함하는 표시 장치를 제조하는 방법에 있어서, 기판 상에 게이트 전극을 적층하여 패턴 형성하는 전극적층단계와, 상기 패턴 형성된 게이트 전극에 게이트 절연막을 적층하는 절연막적층단계와, 상기 적층된 게이트 절연막에 아모포스 실리콘을 적층하여 패턴 형성하는 패턴형성단계와, 상기 아모포스 실리콘의 일부 영역에 오버랩되도록 상기 게이트 절연막 상에 온도에 따라 저항 값이 변하는 제1 전극을 적층하여 패턴 형성하는 제1전극형성단계와, 상기 제1 전극과 소정 영역이 겹쳐지도록 상기 온도에 따라 저항 값이 변하는 제2 전극을 적층하여 패턴 형성하는 제2전극형성단계와, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극에 전압을 인가하여 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극이 겹쳐지는 영역의 전압을 검출하고, 상기 검출된 전압을 이용하여 온도를 감지하는 온도감지단계를 포함한다.
여기서, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 온도에 따라 변하는 저항 값이 서로 다른 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1전극형성단계를 수행한 후, 상기 패턴 형성된 아모포스 실리콘 및 상기 패턴 형성된 제1 전극에 보호막을 적층하고, 상기 적층된 보호막에 콘택홀을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 제2전극형성단계는 상기 형성된 콘택홀을 통해 상기 제1 전극과 전기적으로 연결되도록 온도에 따라 저항 값이 변하는 제2 전극을 적층하여 패턴 형성하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 본 발명의 일실시예에 의한 표시 장치의 온도 센서 및 이를 포함하는 표시 장치의 제조 방법에 따르면, 표시 장치의 기판 위에 온도 센서를 집적시킴으로써 온도 센서를 용이하게 제작할 수 있으며(즉, 온도 센서용 외부 소자를 기판에 실장하는데 발생하는 어려움을 방지할 수 있으며), 표시 장치의 표면 온도를 정확하게 측정할 수 있는 장점이 있다.
또한, 표시 장치의 표면 온도를 정확하게 측정함으로써 최적의 화질을 구현할 수 있으며, 이로 인해 제품의 품질 경쟁력을 향상시킬 수 있는 효과를 창출한다.
도 1은 표시 장치의 온도에 따른 화질의 변화를 보여주는 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 온도 센서가 집적된 표시 장치의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 온도 센서가 집적된 표시 장치의 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 온도 센서를 포함하는 표시 장치를 제조하는 과정을 보여주는 동작 흐름도이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 온도 센서가 집적된 표시 장치의 단면도 및 도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 온도 센서가 집적된 표시 장치의 평면도를 나타낸다.
도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 온도 센서가 집적된 표시 장치(1)는 게이트 전극(10), 게이트 절연막(20), 실리콘(30), 제1 전극(40), 보호막(50), 제2 전극(60) 및 제어부(70)를 포함하여 구성된다.
게이트 전극(10)은 박막 트랜지스터(TFT)의 구성 요소로서, 기판(5) 상에 소정 폭과 길이를 갖고 패턴 형성되며, 보통 금속 재료로 만들어진다.
게이트 절연막(20)은 게이트 전극(10) 상에 형성된다.
실리콘(30)은 게이트 절연막(20) 상에 패턴 형성되는 수단으로서, 아모포스 실리콘 또는 아모포스 실리콘을 결정화한 폴리 실리콘으로 구성될 수 있으며, 이외에 다양한 종류의 실리콘을 이용할 수도 있다.
제1 전극(40)은 실리콘(30)의 일부 영역에 오버랩되도록 게이트 절연막(20) 상에 패턴 형성되며, 온도에 따라 저항 값이 변하는 수단으로 구성된다.
이러한 제1 전극(40)은 소스 또는 드레인 전극으로서, 금속, 산화물 물질 또는 반도체 재료로 구성될 수 있다.
보호막(50)은 패턴 형성된 실리콘(30) 및 제1 전극(40) 상에 형성되며, 제1 전극(40)의 일부 영역에 형성된 콘택홀(52)을 갖는다.
제2 전극(60)은 제1 전극(40)과 소정 영역이 겹쳐지도록 기판(5) 상에 실장된다. 즉, 제2 전극(60)은 보호막(50)을 관통하는 콘택홀(52)을 통해 제1 전극(40)과 전기적으로 연결된다.
제2 전극(60)은 화소 전극 또는 투명 전극이라고도 하며, 보호막(50)상에 투명 전도성 물질로 형성된다.
그리고, 제2 전극(60)은 온도에 따라 저항 값이 변하도록 구성되며, 제2 전극(60)의 저항 값은 제1 전극(40)의 저항 값과 서로 다르게 구성된다.
제어부(70)는 제1 전극(40) 및 제2 전극(60)에 전압을 인가하여 제1 전극(40) 및 제2 전극(60)이 겹쳐지는 영역의 전압을 검출하고, 검출된 전압을 이용하여 온도를 감지한다.
보다 구체적으로 설명하면, 제1 전극(40) 및 제2 전극(60) 중 어느 하나에는 전압을 인가하고, 나머지 하나에는 접지를 연결한다. 그리고, 제어부(70)는 콘택홀(52)을 통해 전기적으로 연결된 제1 전극(40) 및 제2 전극(60)이 직렬로 연결되어 겹쳐지는 영역에 걸리는 전압을 검출하고, 검출된 전압에 상응하는 온도를 검출함으로써 표시 장치의 온도를 감지할 수 있게 되는 것이다.
이때, 제1 전극(40) 및 제2 전극(60)이 겹쳐지는 영역에서의 전압은 아래의 [식 1]을 이용하여 검출된다.
[식 1]
제1 전극 및 제2 전극이 겹쳐지는 영역에서의 전압 = 입력 전압 × (제1 전극 및 제2 전극 중 어느 하나의 저항 값 / (제1 전극의 저항 값 + 제2 전극의 저항 값)
상기한 바와 같이, 제1 전극(40)과 제2 전극(60)이 소정 영역이 겹쳐지도록 기판(5)에 실장하는 이유는 기판의 온도가 변하면 그에 따라 기판(5)에 실장된 제1 전극(40) 및 제2 전극(60)의 저항 값도 변하게 되고, 가변된 저항 값에 따라 출력되는 전압이 변하기 때문에 이를 이용하여 표시 장치(1)의 표면 온도를 검출할 수 있게 되는 것이다.
이러한 표시 장치의 온도 센서는 주로 LCD나 AMOLED와 같은 장치에서 온도 변화에 따른 플리커를 방지하거나 전류의 감소를 줄여 균일한 휘도를 유지하기 위해 사용되는데 제1 전극(40) 및 제2 전극(60) 모두 디스플레이에서 사용되는 재료를 이용해야만 별도의 추가 공정이나 재료 없이 디스플레이 공정을 진행함과 동시에 온도 센서를 제작할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 일실시예에 의한 온도 센서를 포함하는 표시 장치를 제조하는 과정을 설명하도록 한다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 온도 센서를 포함하는 표시 장치를 제조하는 과정을 보여주는 동작 흐름도를 나타낸다.
도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에서는 아모포스 실리콘을 사용하여 표시 장치(1)를 제조하는 공정을 예로 들어 설명하도록 한다.
우선, 표시 장치의 온도 센서를 구현하기 전에 고유 저항이 다른 두 전극(제1 및 제2 전극)을 이용하여 목표하는 저항 값을 미리 설정하고, 그에 따른 두 전극의 배선 폭과 두께를 미리 설정하여 놓는다.
다음으로, 기판(5) 상에 게이트 전극(10)을 적층하여 패턴을 형성한다(S400).
그리고, 패턴이 형성된 게이트 전극(10)에 게이트 절연막(20)을 적층한다(S401).
401단계를 수행한 후, 적층된 게이트 절연막(20)에 아모포스 실리콘(30)을 적층하고, 적층된 아모포스 실리콘(30)에 패턴을 형성한다(S402).
그 다음, 아모포스 실리콘(30)의 일부 영역에 오버랩되도록 게이트 절연막(20) 상에 온도에 따라 저항 값이 변하는 제1 전극(40)을 적층하여 패턴 형성한다(S403).
다음으로, 패턴 형성된 아모포스 실리콘(30) 및 패턴 형성된 제1 전극(40)에 보호막(50)을 적층하고, 적층된 보호막(50)에 콘택홀(52)을 형성한다(S404).
404단계를 수행한 후, 형성된 콘택홀(52)을 통해 제1 전극(40)과 전기적으로 연결되도록 온도에 따라 저항 값이 변하는 제2 전극(60)을 적층하고, 적층된 제2 전극(60)에 패턴을 형성한다(S405).
상술한 단계를 모두 수행한 후, 제1 전극(40) 및 제2 전극(60)에 전압을 인가하여 제1 전극(40) 및 제2 전극(60)이 겹쳐지는 영역의 전압을 검출(S406)하고, 검출된 전압을 이용하여 온도를 감지한다(S407).
도 1의 P1 및 P2 그래프를 도시한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 의한 표시 장치의 온도 센서를 적용하면 LCD나 AMOLED와 같은 디스플레이 장치에서 온도 변화에 따른 플리커 현상을 감소시킨다는 것을 알 수 있다.
본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
1...표시 장치 10...게이트 전극
20...게이트 절연막 30...실리콘
40...제1 전극 50...보호막
60...제2 전극 70...제어부

Claims (9)

  1. 온도 센싱을 위하여 기판에 실장되는 제1 전극 및 제2 전극; 및
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극에 전압을 인가한 후 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극이 겹쳐지는 영역의 전압을 검출하여, 검출된 전압을 기초로 온도를 감지하는 제어부;를 포함하고,
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 온도에 따라 저항 값이 변하는 소자로 이루어지며, 각 전극의 일단이 서로 물리적으로 접촉하는 것을 특징으로 하는 표시 장치의 온도 센서.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은,
    온도에 따라 변하는 저항 값이 서로 다른 표시 장치의 온도 센서.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은,
    직렬로 연결되는 표시 장치의 온도 센서.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은,
    금속 또는 산화물 물질인 표시 장치의 온도 센서.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중 적어도 하나는,
    반도체 재료인 표시 장치의 온도 센서.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 전극의 일부 영역에 형성된 콘택홀을 갖는 보호막을 더 포함하고,
    상기 제2 전극은 상기 콘택홀을 통해 상기 제1 전극과 전기적으로 연결되는 표시 장치의 온도 센서.
  7. 온도 센서를 포함하는 표시 장치를 제조하는 방법에 있어서,
    기판 상에 게이트 전극을 적층하여 패턴 형성하는 전극적층단계;
    상기 패턴 형성된 게이트 전극에 게이트 절연막을 적층하는 절연막적층단계;
    상기 적층된 게이트 절연막에 아모포스 실리콘을 적층하여 패턴 형성하는 패턴형성단계;
    상기 아모포스 실리콘의 일부 영역에 오버랩되도록 상기 게이트 절연막 상에 온도에 따라 저항 값이 변하는 온도 센싱 수단인 제1 전극을 적층하여 패턴 형성하는 제1전극형성단계;
    상기 제1 전극과 소정 영역이 겹쳐지도록 상기 온도에 따라 저항 값이 변하는 온도 센싱 수단인 제2 전극을 적층하여 패턴 형성하는 제2전극형성단계;
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극에 전압을 인가하여 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극이 겹쳐지는 영역의 전압을 검출하고, 상기 검출된 전압을 이용하여 온도를 감지하는 온도감지단계를 포함하는 온도 센서를 포함하는 표시 장치의 제조 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은,
    온도에 따라 변하는 저항 값이 서로 다른 표시 장치의 온도 센서를 포함하는 표시 장치의 제조 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 제1전극형성단계를 수행한 후, 상기 패턴 형성된 아모포스 실리콘 및 상기 패턴 형성된 제1 전극에 보호막을 적층하고, 상기 적층된 보호막에 콘택홀을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 제2전극형성단계는,
    상기 형성된 콘택홀을 통해 상기 제1 전극과 전기적으로 연결되도록 온도에 따라 저항 값이 변하는 제2 전극을 적층하여 패턴 형성하는 온도 센서를 포함하는 표시 장치의 제조 방법.




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