KR20010084329A - 액정표시장치 - Google Patents

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KR20010084329A
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구본준, 론 위라하디락사
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Abstract

본 발명은 액정표시장치에 관한 것이며, 제 1, 제 2, 제 3 전극과 아몰포스실리콘으로 형성한 액티브층을 포함하는 박막트랜지스터와, 서로 교차하여 형성된 게이트배선과 데이터배선을 포함하는 액정표시장치의 구동부 형성방법에 관한 것으로, 다수의 게이트배선과 데이터배선에 입력되는 신호를 다중화회로(Multiplexer : MUX)를 통하여 흐르게 함으로써, 게이트구동 회로와 데이터구동 회로에서 입력되는 다수의 입력신호에 대해 출력신호라인을 기존에 비해 1/3 또는 1/5의 수준으로 줄일 수 있으므로, 게이트패드 또는 데이터패드의 수를 획기적으로 줄일 수 있고, 또한 각 회로의 수도 줄일 수 있다.
이에 따라, 상기 각 구동회로에 연결되는 회로기판(PCB)을 액정패널의 일측에 구성할 수 있다.
따라서, 공정상의 생산수율과, 패널의 신뢰성과 가격경쟁력을 확보할 수 있는 액정표시장치를 제작할 수 있는 효과가 있다.

Description

액정표시장치{liquid crystal display device}
본 발명은 액정표시장치에 관한 것이며, 특히 상기 액정표시장치의 구동부 형성방법에 관한 것이다.
일반적으로, 액정표시장치는 투명한 상부기판과 하부기판을 포함하고, 상기 상부기판과 하부기판사이에 액정이 주입되어 형성된다.
전술한 바와 같은 구조에서 대면적 액정표시장치인 액티브매트릭스형 액정표시장치(AMLCD)일 경우, 상기 하부기판에는 다수의 화소에 대응하는 다수의 스위칭소자가 매트릭스 형태로 형성된다.
상기 스위칭소자는 소스전극과 드레인전극과 게이트전극으로 구성되는 일반적인 박막트랜지스터를 예로 들 수 있으며, 이때 상기 게이트전극에 주사신호(scanning signal)를 전달하는 게이트배선과, 상기 소스전극에 데이터신호를 전달하기 위한 데이터배선이 형성되며, 상기 게이트배선과 데이타배선은 절연막을 사이에 두고 서로 교차하여 형성된다.
또한, 상기 각 화소마다 상기 드레인전극과 접촉되는 화소전극이 형성되어 있다.
한편, 상부기판에는 투명도전성금속을 증착하여 공통전극을 형성한다.
이때, 상기 액정표시장치가 컬러표시수단일 경우에는, 상기 상부기판 상에 컬러필터를 형성한 후, 상기 컬러필터 상에 공통전극을 형성한다. 전술한 바와 같이 각각 구성된 하부기판과 상부기판은 그 사이에 액정이 주입되고, 실런트(sealant)에 의해 서로 합착되어 액정패널을 구성하게 된다.
이러한 구성을 가지는 액정패널에서 상기 게이트전극에 인가되는 주사신호에 의해 데이터배선에 흐르는 신호전압이 액정에 전달되며, 이와 같은 신호전압은 액정의 분극상태를 단계적으로 바꾸기 때문에 액정표시장치에서의 그레이레벨(grey level)을 다양하게 표현할 수 있다. 이러한 액정표시장치는 상기 액정패널의 하부기판에 형성된 각 배선에 신호를 인가하는 수단이 되는 구동 IC를 다양한 방식으로 탑재하게 된다. 이러한 기술은 다양하게 구사될 수 있다.
예를 들면, COB(chip on board), COG(chip on class), TAB(tape automatic bonding) 등의 방법이 있다.
상기 COB(chip on board)방법은 세그먼트(segment)방식의 액정표시장치 또는 낮은 해상도의 패널의 경우에 해당하며, 리드(lead)의 수가 적기 때문에 구동IC가 PCB 보드(printed circuit board :이하 "프린트 회로기판"이라 칭함)위에 있고, 상기 프린트 회로기판의 리드를 상기 액정패널과 소정의 방법으로 연결하는 방식이다.
그러나, 상기 액정표시장치가 고해상도가 되어 가면서 엄청난 수의 리드를 갖는 구동IC를 상기 프린트 회로기판에 장착하기가 용이하지 않게 되었다.
반면에, 상기 TAB(tape automated bonding)방식은 상기 구동IC를 캐리어테입(tape carrier)위에 장착함으로써 이 문제를 해결할 수 있다.또 다른 방식인 상기 COG방식은 칩온 글라스 방식으로 칩을 패널 상에 집적 실장 함으로써 접속안정이 우수하고 접속단자의 부가가 없어 미세 피치의 실장을 할 수 있다.
상기 칩온 글라스 방식은 프린트 회로기판 대신 다층 플렉시블 프린트 회로기판(flexible 프린트 회로기판)이 패널에 ACF로 접촉되어 IC에 입력신호를 주게 된다.
상기 칩온 글라스 방식의 가장 큰 장점은 비용절감과 신뢰성이 향상된다는 것이다.
반면 불량에 대한 수리가 어렵고 칩온 글라스방식에 의한 IC 실장을 위한 패드 영역 때문에 패널크기가 커지는 문제점이 있다.
또 다른 방식인 테이프 캐리어 패캐이지(tape carrier package : TCP)의 경우는 고분자 필름 위에 구동 IC칩을 실장하는 패케이지다.
이 기술은 LCD 뿐 아니라 휴대용 전화기등 경박단소의 패캐지가 필요한 제품에서 많이 사용되는 방법이다.
도 1은 일반적인 TCP구조를 도시한 단면도이다.
도시한 바와 같이, 상기 TCP구조는 구동 IC(17)을 고분자 필름(19)위에 실장하고, 상기 구동 IC칩이 실장된 고분자필름을 상기 상부기판(13)과 하부기판(11)이 합착된 액정패널의 하부기판과 프린트 회로기판에 걸쳐 이방성 도전막(ACF : Anisotropic Conductive Film)(18)으로 부착하여 제작한다.
이러한 구성을 갖는 테이프캐리어 패케이지는 어레이기판의 데이터배선(미도시)의 일(一)측 또는 양측과, 게이트배선(미도시)의 일(一)측 또는 양측에 위치하여, 상기 게이트배선과 데이터배선에 신호를 인가하여 패널을 구동한다.
도 2는 일반적인 TCP 방식을 사용하여 구동IC를 실장한 액정표시장치의 개략적인 평면도이다.
도시한 바와 같이, 액정표시장치(21)는 세로방향으로 형성된 데이터배선(미도시)과 가로방향으로 형성된 게이트배선(미도시)이 형성된 하부기판(23)과 상부기판(25)이 합착된 액정패널과, 상기 데이터배선의 일측에 위치하고 상기 데이터배선과 연결되어 상기 데이터배선에 신호를 인가하는 소스구동 IC칩이 실장된 소스TCP(27)와, 상기 게이트배선의 일 측에 위치하고 상기 게이트배선과 연결되어 상기 게이트배선에 주사신호를 전달하는 게이트구동 IC칩이 실장된 게이트 TCP(29)를 포함한다.
또한, 상기 소스 TCP(27)에 연결되어 외부의 제어신호와 데이터 신호를 전달하는 매개수단인 소스 PCB(31)와, 상기 게이트 TCP(29)에 연결된 게이트 PCB(33)을 포함한다. 이 때, 상기 게이트구동 IC를 제어하는 외부회로는 상기 소스 프린트 회로(printed circuit board : 이하 PCB 라 칭함)기판을 통해 상기 게이트 PCB로 흐르게 되며 이때, 플렉서블 프린트 회로(flexible circuit board 이하 FPC 라 칭함)을 이용하여 상기 소스 PCB를 통해 흐르는 게이트 구동신호를 상기 게이트 PCB에 전달하게 된다.
즉, 상기 FPC(35)를 통해 Vcom,Vgh,Vgl,Vcc,Gsp,Gsc,Coe,Gnd 등의 신호가 상기 소스 PCB에서 상기 게이트 PCB를 통해 흐르게 된다.이 때, 전술한 바와 같이 게이트 제어신호를 상기 FPC(35)라는 별도의 부품을 사용하여 전달함으로 액정표시장치를 제작하는 재료비의 상승을 가져오며, 상기 FPC(35)를 상기 게이트 PCB와 상기 소스 PCB에 연결하는 과정에서 납땜불량에 의한 액정모듈 불량이 발생한다.
또한, 상기 각 구동 IC를 포함한 TCP를 TAB방식에 의한 부착시 신뢰성이 감소하게 되고, 도시한 바와 같이, 회로기판을 L자형으로 구성된 형태는 액정패널을 조립할 때 다른 구조물과의 형합성을 고려해야 하는 복잡합이 있다.
또한, 두 번의 TAB공정 진행에 따른 공정지연의 문제가 발생한다.
전술한 바와 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 액정표시장치는 신호를 인가하는 상기 게이트구동 IC와 상기 데이터구동 IC의 수를 줄임으로써, 구동부의 구성을 단순화하는 공정단순화를 통한 신뢰성 향상과, 표시 유효면적이 넓은 액정표시장치을 제작하는 방법을 제안하는데 그 목적이 있다.
도 1은 테이프캐리어 패키지 구조를 도시한 단면도이고,
도 2는 종래에 따른 액정표시장치를 개략적으로 도시한 평면도이고,
도 3은 본 발명에 따른 액정표시장치를 개략적으로 도시한 평면도이고,
도 4는 액정패널의 구동부를 간략히 도시한 회로도이고,
도 5는 도 4에 도시한 회로의 동작특성을 도시한 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 간단한 설명>
111 : 액정패널 113 : 상부기판
114 : 하부기판 115a: 제1신호 배선용(게이트 신호) 먹스회로
115b: 제2신호 배선용(데이터 신호) 먹스회로
117 : 프린티드 회로기판 119a : 게이트 TCP
119b : 소스 TCP 121 : 제어회로
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정표시장치는 상부기판과, 서로 교차하는 다수개의 제 1 신호배선과 제 2 신호배선이 형성된 하부기판과, 상기 상부기판과 하부기판 사이에 주입된 액정을 가진 액정패널과; 각각 상기 다수의 제 1 신호배선 중 복수개와 상기 다수의 제 2 신호배선 중 복수개를 구동하는 제 1 신호배선 구동회로 및 제 2 신호배선 구동회로와;상기 제 1 신호배선 구동회로와 입력단이 연결되고, 상기 제 1 신호배선 구동회로에 대응되는 복수개의 제 1 신호배선과 출력단이 연결된 제 1 신호배선용 멀티플렉서와; 상기 제 2 신호배선 구동회로와 입력단이 연결되고, 상기 제 2 신호배선 구동회로에 대응되는복수개의 제 2 신호배선과 출력단이 연결된 제 2 신호배선용 멀티플렉서와 ;상기 제 1,2 멀티플렉서의 제어신호를 발생하는 멀티플렉서 제어회로와; 상기 제 1, 2 신호배선구동회로의 신호출력을 제어하는 제어부를 포함한다.
상기 제 1 구동회로와 제 2 구동회로는 상기 액정패널의 일 측에 동시에 위치하는 것을 특징으로 한다.
상기 제 1 구동회로와 제 2 구동회로는 단일한 회로기판에 연결되는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는 상기 멀티플렉서에 멀티플렉서 제어신호를 더욱 인가할 수 있는 것을 특징으로 한다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명한다.
본 발명은 상기 게이트배선과 데이터배선에 신호를 전달하는 구동부에 각각 다중화 회로(multiplexer : 이하 "먹스회로"라 칭함 )를 구성하였다.
도 3은 본 발명에 따른 액정표시장치의 개략적인 평면도이다.
도시한 바와 같이, 상부기판(113)과 게이트배선과 데이터배선이 교차하여 형성된 하부기판(114)이 합착된 액정패널의 일측과 이에 수직한 방향측에 게이트 구동용 먹스회로(115a)와 데이터 구동용 먹스회로(115a,115b)를 각각 구성한다. 그리고, 상기 액정패널(111)의 일 측에는 단일 PCB(117)가 구성되며, PCB(117)와 액정패널(111)사이에 TAB방식으로 TCP(119)를 연결한다.
상기 단일 PCB(117)에 연결되는 TCP는 각각 게이트구동회로와 데이터구동회로를 포함하는 게이트 TCP(119a)와 소스 TCP(119b)이다.
상기 각 TCP가 연결되는 PCB(117)상의 일 측에는 제어회로(controller)(121)가 부착된다.
상기 제어회로(121)는 상기 게이트구동회로와 데이터구동회로에 입력되는 입력신호의 흐름을 제어하는 역할을 한다.
상기 먹스회로(115a,115b )는 간단히 말하면 다수의 입력신호를 하나의 출력라인을 이용하여 순차적으로 전달하는 매개수단이다.
이러한 먹스회로(115a,115b )를 제어하는 제어신호는 상기 PCB상(117)에 장착된 먹스제어회로(122)를 통해 인가되며, 만약 먹스제어회로(122)를 따로두지 않을 경우 상기 먹스제어 신호는 상기 제어회로(121)를 통해 상기 먹스회로(115a,115b )에 인가될 수 있다.
상기 먹스회로(115a,115b )는 신호를 고속으로 전달하는 장치에 유용하며, 먹스회로를 구동하는 소자의 채널은 전자 이동도가 높은(~10㎠/Vsec이상) 폴리실리콘 또는 이와 유사한 미소결정(micro crystalline)으로 구성된다. 각 화소를 구성하는 스위칭 소자의 채널이 아몰퍼스 실리콘을 사용하는 경우에는 먹스 회로 구성을 위해 국부적으로 레이저 또는 열처리를 행하여 아몰퍼스 실리콘을 폴리실리콘 또는 미소결정으로 형성시킨다. 도 4는 상기 액정패널(도 3의 111)의 구동부에 구성된 구동회로(도 1의27,29 )와 이와 연결된 먹스회로(115a,115b)와, 상기 먹스회로(115a,115b )에 연결된 각 배선의 개략적인 부분 회로도이다.
도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 구동부는 크게 게이트구동회로(133)와 데이터구동 회로(미도시)와 먹스회로(115a,115b)로 구성되며, 상기먹스회로(115a,115b)는 상기 액정패널(도 3의 111)에 신호를 인가하는 게이트배선(135a)과 데이터배선(135b)에 연결된다.
이하 게이트구동부를 예를 들어 설명한다.
일반적으로 게이트구동 회로는 많은 출력단자를 가진 IC로서 일반적으로 출력의 개수는 그 IC가 사용되는 패널의 해상도에 따라 결정되는데 하나의 IC에 무한정 많은 수의 출력을 뽑을 수 없기 때문에 정수개의 구동 IC를 직렬로 연결하여 사용한다.
출력신호는 시간적인 관점에서 볼 때는 한 프레임에 하나의 펄스만 존재하고
어떤 출력신호와도 동시에 존재하지 않는 것이 일반적이다.
이러한 구성에서 게이트구동IC의 수를 줄이는 대신, 제한된 출력포인트를 가지는 게이트구동 IC의 하나의 출력포인트(예를 들면 Gi)를 통해 적어도 4개의 주사신호를 발생할 수 있고, 이러한 상기 각 게이트구동 IC의 다수의 출력포인트는 먹스회로와 연결되고, 상기 먹스회로내의 출력포인트( 1, 2, 3, 4)를 통해 동기되어 순차적으로 게이트라인(gi,gi+1,gi+2,gi+3)에 주사신호가 입력된다.
도 5는 도 4의 구성을 가지는 게이트구동부의 신호동기 방식을 도시한 도면이다.도시한 바와 같이, 구동 IC는 하나의 출력포인트에 대해 한 프레임동안 하나의 펄스를 인가하며 각 출력포인트를 통해 순차적으로 주사신호(Gi,Gi+1,Gi+2)를 인가한다.
한 프레임동안 인가되는 주사신호(Gi)는 상기 먹스회로내의 각 제어회로 ( 1, 2, 3, 4)의 신호에 의해 순차적으로 동기되어 각 해당 게이트배선(gi,gi+1,gi+2,gi+3)에 인가된다.
여기서, 게이트구동 IC의 출력갯수가 K개이고, 상기 먹스회로의 제어신호 발생회로가 4개이고, 상기 구동IC의 개수가 2개라면, 이러한 구동부를 통해 신호가 인가되는 게이트라인의 수는 K×4×2개로 계산될 수 있다.
따라서, 상기 게이트구동 회로 또는 데이터구동 회로는 상기 각 게이트배선과 데이터배선에 직접 연결되는 직접연결 방식이 아니므로, 구동회로의 제한된 채널을 이용하여 다수의 주사신호를 인가할 수 있으며, 이러한 신호는 먹스회로 제어신호에 의해 순차적으로 동기되어 각 게이트배선에 인가될 수 있다.
전술한 바와 같이 액정패널의 구동부를 구성하면, 상기 게이트구동 IC와 연결되는 게이트패드와 데이터패드를 기존대비 1/3 또는 1/5 정도로 줄일 수 있기 때문에 공정이 매우 단순해지는 결과를 얻을 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 액정표시장치는 먹스회로를 사용하여, 다수의 게이트배선 또는 데이터배선에 입력되는 신호를 게이트구동 IC 또는 데이터구동 IC의 하나의 출력포인트를 통해 출력되는 신호를 순차적으로 동기하여 얻을 수 있음으로 상기 각 구동IC를 줄일 수 있는 효과가 있다.
둘째, 상기 각 구동IC를 줄일 수 있음으로, 액정패널의 일측에 상기 게이트구동 IC와 데이터구동 IC를 모두 실장 할 수 있는 효과가 있다.
셋째, 상기 각 구동 IC를 한쪽에 모두 구성할 수 있으므로, TAB공정이 줄어들어 TAB 공정시 발생할 수 있는 불량에 의한 액정패널의 구동불량을 줄일수 있는 효과가 있다.
넷째, 상기 각 구동IC가 연결되는 PCB를 한쪽에만 구성할 수 있으므로, 액정표시장치 조립 시 다른 구조물과의 형 합성을 고려하지 않아도 되어 조립공정의 간편화를 도모할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 상부기판과, 서로 교차하는 다수개의 제 1 신호배선과 제 2 신호배선이 형성된 하부기판과, 상기 상부기판과 하부기판 사이에 주입된 액정을 가진 액정패널과;
    각각 상기 다수의 제 1 신호배선 중 복수개와 상기 다수의 제 2 신호배선 중 복수개를 구동하는 제 1 신호배선 구동회로 및 제 2 신호배선 구동회로와;
    상기 제 1 신호배선 구동회로와 입력단이 연결되고, 상기 제 1 신호배선 구동회로에 대응되는 복수개의 제 1 신호배선과 출력단이 연결된 제 1 신호배선용 멀티플렉서와; 상기 제 2 신호배선 구동회로와 입력단이 연결되고, 상기 제 2 신호배선 구동회로에 대응되는 복수개의 제 2 신호배선과 출력단이 연결된 제 2 신호배선용 멀티플렉서와 ;상기 제 1,2 멀티플렉서의 제어신호를 발생하는 멀티플렉서 제어회로와; 상기 제 1, 2 신호배선구동회로의 신호출력을 제어하는 제어부를 포함한다.
    상기 멀티플렉서의 제어신호를 발생하는 멀티플렉서 제어회로와;
    상기 제 1, 2 신호배선구동회로의 신호출력을 제어하는 제어부를
    포함하는 액정표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 구동회로와 제 2 구동회로는 상기 액정패널의 일측에 동시에 위치하는 액정표시장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 멀티플렉서에 멀티플렉서 제어신호를 더욱 인가할 수 있는 액정표시장치.
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