KR20050046144A - 액정 표시 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 링크 배선에 변곡점을 구비하여 각 링크 배선간의 스페이스를 확보한 액정 표시 장치에 관한 것으로, 하부 기판에 화소 영역을 정의하기 위하여 서로 수직한 방향으로 형성되는 복수개의 게이트 배선 및 데이터 배선과, 상기 게이트 배선들 및 데이터 배선들에 각각의 드라이버를 연결하기 위한 게이트 패드 및 데이터 패드와, 상기 게이트 배선들과 게이트 패드를 연결하며 각각 변곡점을 구비하여 각 배선간 소정의 스페이스를 갖는 게이트 링크 배선들 및 상기 각 데이터 배선들과 데이터 패드를 연결하며 각각 변곡점을 구비하여 각 배선간 소정의 스페이스를 갖는 데이터 링크 배선들을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

Description

액정 표시 장치{Liquid Crystal Display Device}

본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로 특히, 링크 배선에 변곡점을 구비하여 각 링크 배선간의 스페이스를 확보한 액정 표시 장치에 관한 것이다.

정보화 사회가 발전함에 따라 표시 장치에 대한 요구도 다양한 형태로 점증하고 있으며, 이에 부응하여 근래에는 LCD(Liquid Crystal Display Device), PDP(Plasma Display Panel), ELD(Electro Luminescent Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display) 등 여러 가지 평판 표시 장치가 연구되어 왔고, 일부는 이미 여러 장비에서 표시 장치로 활용되고 있다.

그 중에, 현재 화질이 우수하고 경량, 박형, 저소비 전력의 특징 및 장점으로 인하여 이동형 화상 표시 장치의 용도로 CRT(Cathode Ray Tube)를 대체하면서 LCD가 가장 많이 사용되고 있으며, 노트북 컴퓨터의 모니터와 같은 이동형의 용도 이외에도 방송 신호를 수신하여 디스플레이하는 텔레비젼 및 컴퓨터의 모니터 등으로 다양하게 개발되고 있다.

이와 같은 액정 표시 장치가 일반적인 화면 표시 장치로서 다양한 부분에 사용되기 위해서는 경량, 박형, 저 소비 전력의 특징을 유지하면서도 고정세, 고휘도, 대면적 등 고품위 화상을 얼마나 구현할 수 있는가에 관건이 걸려 있다고 할 수 있다.

일반적인 액정 표시 장치는, 화상을 표시하는 액정 패널과 상기 액정 패널에 구동 신호를 인가하기 위한 구동부로 크게 구분될 수 있으며, 상기 액정 패널은 일정 공간을 갖고 합착된 제 1, 제 2 유리 기판과, 상기 제 1, 제 2 유리 기판 사이에 주입된 액정층으로 구성된다.

여기서, 상기 제 1 유리 기판(TFT 어레이 기판)에는 일정 간격을 갖고 일 방향으로 배열되는 복수개의 게이트 배선과, 상기 각 게이트 배선과 수직한 방향으로 일정한 간격으로 배열되는 복수개의 데이터 배선과, 상기 각 게이트 배선과 데이터 배선이 교차되어 정의된 각 화소 영역에 매트릭스 형태로 형성되는 복수개의 화소 전극과 상기 게이트 배선의 신호에 의해 스위칭되어 상기 데이터 배선의 신호를 각 화소 전극에 전달하는 복수개의 박막 트랜지스터가 형성된다.

그리고, 제 2 유리 기판(칼라 필터 기판)에는, 상기 화소 영역을 제외한 부분의 빛을 차단하기 위한 블랙 매트릭스층과, 칼라 색상을 표현하기 위한 R, G, B 칼라 필터층과 화상을 구현하기 위한 공통 전극이 형성된다.

상기 일반적인 액정 표시 장치의 구동 원리는 액정의 광학적 이방성과 분극 성질을 이용한다. 액정은 구조가 가늘고 길기 때문에 분자의 배열에 방향성을 갖고 있으며, 인위적으로 액정에 전기장을 인가하여 분자 배열의 방향을 제어할 수 있다.

따라서, 상기 액정의 분자 배열 방향을 임의로 조절하면, 액정의 분자 배열이 변하게 되고, 광학적 이방성에 의하여 상기 액정의 분자 배열 방향으로 빛이 굴절하여 화상 정보를 표현할 수 있다.

현재에는 박막 트랜지스터와 상기 박막 트랜지스터에 연결된 화소 전극이 행렬 방식으로 배열된 능동 행렬 액정 표시 장치(Active Matrix LCD)가 해상도 및 동영상 구현 능력이 우수하여 가장 주목받고 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래의 액정 표시 장치를 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래의 상하부 기판이 합착된 단일 액정 패널을 나타낸 평면 사시도이며, 도 2는 도 1의 하부 기판에 있어서, 하나의 드라이버에 대응되는 링크부 및 패드부를 나타낸 평면도이고, 도 3은 도 2의 링크부 및 패드부의 중앙 및 양측의 배선을 확대하여 나타낸 도면이다.

도 1과 같이, 일정 공간을 갖고 합착된 하부 기판(1) 및 상부 기판(2)과, 상기 하부 기판(1)과 상부 기판(2) 사이에 주입된 액정(미도시)으로 구성되어 있다.

도시되어 있지 않지만, 보다 구체적으로 설명하면, 상기 하부 기판(1)은 화소 영역을 정의하기 위하여 일정한 간격을 갖고 일방향으로 복수개의 게이트 배선이 배열되고, 상기 게이트 배선에 수직한 방향으로 일정한 간격을 갖고 복수개의 데이터 배선이 배열되며, 상기 각 화소 영역에는 화소 전극이 형성되고, 상기 각 게이트 배선과 데이터 배선이 교차하는 부분에는 상기 각 게이트 배선의 신호에 따라 스위칭되어 상기 각 데이터 배선의 데이터 신호를 각 화소 전극에 인가하는 복수개의 박막 트랜지스터가 형성되어 있다.

그리고 상기 상부 기판(2)은 상기 화소 영역을 제외한 부분의 빛을 차단하기 위한 블랙 매트릭스층과, 칼라 색상을 표현하기 위한 R, G, B 칼라 필터층과, 화상을 구현하기 위한 공통 전극이 형성되어 있다.

여기서, 상기 박막 트랜지스터는 상기 게이트 배선으로부터 돌출된 게이트 전극과, 전면에 형성된 게이트 절연막과 상기 게이트 전극 상측의 게이트 절연막 위에 형성된 액티브층과, 상기 데이터 배선으로부터 돌출된 소오스 전극과, 상기 소오스 전극과 소정 간격 이격된 드레인 전극을 구비하여 구성된다.

상기 화소 전극은 상기 드레인 전극과 콘택되어 상기 박막 트랜지스터의 구동에 의해 신호를 인가받아 온-오프된다. 여기서, 상기 화소 전극은 인듐 주석 산화물(ITO : Indium Tin Oxide)과 같이, 빛의 투과율이 비교적 뛰어난 투명 도전성 금속을 사용한다.

도 2 및 도 3과 같이, 화소부의 복수개의 게이트 배선(14a 또는 24a) 및 복수개의 데이터 배선(14a 또는 24a)은 각각의 링크부의 링크 배선(14b 또는 24b)을 걸쳐 각각 게이트 패드와 데이터 패드의 배선(14c 또는 24c)으로 연장되어 형성된다. 이 때, 화소부에 비해 패드부는 드라이버가 형성되는 부위로, 드라이버가 화소부에 비해 상대적으로 작은 폭으로 형성되기 때문에, 패드부에 형성되는 배선(14c 또는 24c)의 패턴은 화소부의 배선(14a 또는 24a) 패턴에 비해 상대적으로 작은 배선 간 피치(pitch)를 갖도록 형성된다.

이 때, 상기 게이트 또는 데이터 드라이버는, 외부에 별도의 외장형 드라이버로 복수개의 드라이브 IC 형태로 형성되어 별도의 연결용 필름(예를 들어 TCP)에 의해 상기 게이트 패드부나 데이터 패드부에 연결되었다. 또는 상기 하부 기판의 패드부에 직접 형성되는 내장형으로 형성되기도 한다.

상기 별도의 외장형 드라이버를 구비할 경우, 패드부와 드라이버의 연결은 액정 패널의 제조 공정을 완료한 후, 진행한다. 이에 반해, 내장형 드라이버를 구비할 경우는 하부 기판의 화소부에 형성된 박막 트랜지스터 어레이 형성 공정과 동일 공정에서 드라이버를 형성한다.

도 3과 같이, 드라이버(미도시)와 패드가 연결될 때, 링크부의 형성되는 링크 배선(14b)은 화소부로부터 각각의 배선이 패드부에 도달하는 최단 길이를 따라 형성된다. 따라서, 링크 배선(14b) 중 상기 드라이버의 양측(E)에 대응되도록 형성된 부위와 상기 드라이버의 중앙(C)에 대응되도록 형성된 부위의 길이 차이가 발생한다. 이와 같은 길이 차는 각 링크 배선(14b)간의 저항 차를 발생시키며, 따라서, 각각의 드라이버를 통해 화소부의 게이트 배선 및 데이터 배선과 같은 배선(14a)들로 인가되는 신호들의 차를 갖게 한다.

이러한 각 링크 배선(14b) 간 저항 차는 중앙(C) 부위에 비해 양측(E)에 대응되는 화소가 흐릿하게 보이는 딤(deem) 불량을 초래하므로, 이를 방지하기 위해 배선간의 길이를 동일하게 형성하는 방안이 고려되었으며, 이를 도 4를 통해 설명한다.

도 4는 종래의 다른 형태의 링크부 및 패드부의 중앙 및 양측의 배선을 나타낸 도면이다.

도 4와 같이, 종래의 다른 형태의 링크부 및 패드부는 링크부에 형성된 각 링크 배선(24b)의 길이를 동일하게 하기 위해, 링크부의 중앙(C) 부위에 위치한 배선의 패턴을 구불구불한 패턴으로 형성하여 링크부 양측(E) 부위의 길이와 동일하게 형성한다.

그런데, 현재 고해상도화로 진행하면서, 동일한 면적의 패널에 대해 보다 많은 수의 배선이 형성되는 방향으로 액정 패널이 제조됨으로 각 배선 간 간격이 좁아지게 되고, 또한, 각 배선의 폭 또한 좁아지는 추세이다.

따라서, 링크부의 소정 부위에 상부 기판의 S/B(Scribing/Breaking) 라인이 걸리게 되는데, 이 부위의 링크 배선(14b 또는 24b)은 스크라이빙 및 브레이킹 공정시 크랙이 발생하거나 깨지는 현상이 발생한다. 특히, 구불구불한 패턴으로 배선간 간격이 작고 작은 폭으로 형성된 링크 배선(24b)일수록 이러한 현상은 심화된다.

상기와 같은 종래의 액정 표시 장치는 다음과 같은 문제점이 있다.

화소부로부터 패드부로 복수개의 배선이 연장되어 형성될 때, 화소부와 패드부를 연결하는 링크부에 있어서, 각각의 배선이 갖는 화소부와 패드부간의 간격에 관계없이 일자 패턴으로 형성할 때는 각 배선은 그 길이 차만큼 저항 차를 가지며, 이는 드라이버로부터 패드부를 통해 각 배선의 인가되는 신호 값의 차이를 갖게 한다.

이러한 신호 값의 차이를 보상하기 위해 상대적으로 화소부와 패드부간의 사이에서 갖는 최단 길이가 짧은 링크부에서 배선의 패턴을 지그재그 패턴으로 형성하는 방법이 제안되었으나, 이 경우, 상부 S/B 라인에 대응되는 링크부 부위의 배선이 깨지거나 크랙(crack)이 발생되어, 패드 오픈 불량을 발생시키며 신호 전달이 정상적으로 이루어지지 않게 되고, 상기 끊어진 부분과 연결된 패널의 배선상의 화소 또한, 정상적인 구동이 이루어지지 않는 문제점을 유발하게 되었다.

또한, 어느 경우나 배선이 다 채널인 경우 상기 링크 배선간의 간격이 좁아지게 되어 인접한 링크 배선이 받는 저항이 커지게 되는 문제점이 발생한다. 이러한, 저항의 상승은 신호 외곡을 유발하여 패드부측에서 신호 인가시 화소부에 정상적으로 신호가 전달되지 않는 문제를 일으킬 우려가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 링크 배선에 변곡점을 구비하여 각 링크 배선간의 스페이스를 확보한 액정 표시 장치를 제공하는 데, 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정 표시 장치는 하부 기판에 화소 영역을 정의하기 위하여 서로 수직한 방향으로 형성되는 복수개의 게이트 배선 및 데이터 배선과, 상기 게이트 배선들 및 데이터 배선들에 각각의 드라이버를 연결하기 위한 게이트 패드 및 데이터 패드와, 상기 게이트 배선들과 게이트 패드를 연결하며, 각각 변곡점을 구비하여 각 배선간 소정의 스페이스를 갖는 게이트 링크 배선들 및 상기 각 데이터 배선들과 데이터 패드를 연결하며, 각각 변곡점을 구비하여 각 배선간 소정의 스페이스를 갖는 데이터 링크 배선들을 포함하여 구성됨에 그 특징이 있다.

상기 게이트 링크 배선들 및 데이터 링크 배선들의 변곡점은 각 인접 링크 배선간 저항이 동일 비율로 증가 또는 감소하도록 구성한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 액정 표시 장치를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 5는 본 발명의 액정 표시 장치의 단위 액정 패널을 나타낸 도면이다.

도 5와 같이, 본 발명의 액정 표시 장치는 액정 패널의 하부 기판(50)은 상부 기판(40)에 비해 상대적으로 마진을 크게 하여 형성되는데, 브레이킹 완료 후, 상부 기판(40)에 비해 마진을 갖고 더 크게 형성된 하부 기판(50)의 부위에는 게이트 드라이버(미도시)와 연결되는 게이트 패드부(G) 및 게이트 링크부의 일부와, 소오스 드라이버(미도시)에 전기적으로 연결되는 데이터 패드부(S) 및 데이터 링크의 일부가 노출된다. 즉, 상기 상부 기판(40)의 S/B 라인이 상기 하부 기판(50)의 링크부의 소정 부위의 배선을 가로지르게 된다.

드라이버 형성 부위의 고려로 인해 상부 기판(40)이 하부 기판(50)에 비해 작게 형성되는데, 두 기판(40, 50)의 면적의 차가 일어나는 부위인 패드부 및 링크부의 일부의 배선이 노출되게 된다. 특히, 상하부 기판(40, 50)의 S/B라인을 따라 스크라이빙 및 브레이킹하는 공정에서 상부 기판(40)의 S/B 라인이 지나가는 부위에 노출된 하부 기판(50)의 링크 배선간의 간격이 비좁거나 링크 배선 자체가 얇으면 크랙(crack)이 발생할 우려가 있으므로, 상기 링크 배선은 일정한 라인 두께를 확보하여 형성한다.

이하, 본 발명의 액정 표시 장치의 링크부 및 패드부의 구조를 드라이버의 형태에 따라 살펴본다.

도 6은 본 발명의 액정 표시 장치의 링크 배선 구조를 나타낸 확대도이다.

도 6과 같이, 본 발명의 액정 표시 장치의 하부 기판은, 화소 영역을 정의하기 위하여 서로 수직한 방향으로 형성되는 복수개의 게이트 배선(미도시) 및 데이터 배선(51)이 형성된 화소부와, 상기 게이트 배선들 및 데이터 배선들(51)에 각각의 드라이버를 연결하기 위한 게이트 패드 배선이 형성된 게이트 패드부 및 데이터 패드 배선(53)이 형성된 데이터 패드부와, 상기 게이트 배선들과 게이트 패드부를 각각 변곡점을 구비하여 각 배선간 소정의 링크 스페이스를 확보하여 연결하는 게이트 링크 배선들 및 상기 각 데이터 배선들과 데이터 패드를 연결하며, 각각 변곡점(55)을 구비하여 각 배선간 소정의 스페이스를 갖는 데이터 링크 배선(52)들이 형성되는 링크부로 나누어진다(도면에는 데이터 배선에 대한 화소부, 링크부 및 패드부를 도시되었으나, 게이트 배선 같은 구조로 화소부, 링크부 및 패드부가 구성된다).

여기서, 상기 게이트 패드부 및 데이터(소오스) 패드부의 패드 배선(53)은 액정 패널에 외장 또는 내장된 드라이버가 대응되는 부위이다. 외장된 드라이버의 경우에는 각 드라이버와 연결되는 TCP(미도시) 등의 필름의 배선(53)이 연결되는 부위이며, 내장된 드라이버의 경우는 상기 패드부의 패드 배선(53)과 대응하여 드라이버가 형성된다.

상기 링크부에서는 각 링크 배선(52)이 한 개 또는 그 이상의 변곡점(55)을 구비하여 배선간의 링크 스페이스를 확보하고 있다. 이는 인접한 링크 배선(52)간의 접촉 저항을 줄여 상기 패드부로부터 인가되는 신호가 왜곡되지 않고 화소부의 배선(51)으로 전달되도록 한다.

여기서 게이트 링크 배선들 및 데이터 링크 배선들의 변곡점(55)은 각 인접 링크 배선간 저항이 동일 비율로 증가 또는 감소하도록 적절한 위치에 구성한다.

특히, 근래에 들어 대면적, 고화상도 요구에 부응하여 하나의 드라이버에 복수개의 채널을 심는 다채널(multi channel) 드라이버 IC의 경우, 상기 패드부의 각 패드 배선(53)간의 피치(pitch)는 점점 좁아지는데, 링크부에 형성되는 각 링크 배선(52)을 이와 같이, 한 개 또는 그 이상의 변곡점을 주어 링크 스페이스(link space)를 두어 형성하게 되면 신호 특성을 열화시키지 않고, 다채널 구성을 용이하게 할 수 있다.

상기 링크 배선(52)은 종래에서 언급한 구불구불한 지그재그 패턴과 달리 특별히 링크 배선(52)의 두게를 얇게 하지 않고도 그 구조 형성이 가능하여, 구불구불한 지그재그 패턴에 비해 크랙 발생의 위험이 적다.

이와 같이, 링크부에서 변곡점을 통해 패드 배선간의 피치와 별개로 링크 스페이스를 확보하여 링크 배선을 형성하면, 적어도 패드부의 패드 배선(53)간의 피치보다는 보다 간격이 넓은 링크 배선 피치를 확보할 수 있으므로, 패드부에 구성되는 패드 배선(53)간의 피치를 최소폭으로 줄임으로 인해 링크 배선(52)간의 저항이 늘어나는 문제를 방지할 수 있다.

또한, 링크 배선(52)간의 링크 스페이스 확보로 인해 링크 배선(52) 형성시 쇼트 발생의 우려가 없고, 따라서, 링크 배선(52)의 형성이 용이해진다.

그리고, 패드 배선(53)간 최소 폭을 갖는 다채널의 드라이버를 이용하는 것이 용이하게 되어 드라이버와 액정 패널을 연결하는 필름인 TCP(Tape Carrier Package)또는 COF(Chip on Film)의 사용을 줄일 수 있어 비용의 감소를 예상할 수 있다.

상술한 링크 배선(52)간의 스페이스를 키우는 방법은 모두 모두 게이트 배선, 데이터 배선 또는 화소 전극 등의 형성 공정, 즉 금속의 패터닝 공정에서 링크부에 대응되는 마스크의 패턴을 달리하여 이루어질 수 있는 방법으로, 별도의 장치나 재료를 요구하지 않고, 마스크의 패턴만을 변경하여 구현할 수 있는 방법이다.

상기와 같은 본 발명의 액정 표시 장치는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 종래와 같이, 화소부와 패드부를 연결하는 링크 배선을 형성할 때 직선상으로 형성하지 않고, 상기 링크 배선에 하나 또는 그 이상의 변곡점을 통해 패드 배선간의 피치에 영향을 받지 않고, 링크 배선간에 링크 스페이스(space)를 확보하여 링크 배선을 형성하면, 링크 배선 형성이 용이해지고, 링크 배선간 쇼트를 방지할 수 있으며, 이로써 수율 향상을 기대할 수 있다.

둘째, 링크 배선이 변곡점을 가짐으로써, 각 링크 배선간의 길이가 거의 유사해져 링크 배선의 길이 차로 유발되는 신호 왜곡을 방지할 수 있다.

셋째, 패드 배선간 최소 폭을 갖는 다채널의 드라이버를 이용하는 것이 용이하게 되어 드라이버와 액정 패널을 연결하는 필름인 TCP(Tape Carrier Package)또는 COF(Chip on Film)의 사용을 줄일 수 있어 비용의 감소를 예상할 수 있다.

넷째, 본 발명은 별도의 공정이 요구되지 않고, 게이트 배선 또는 데이터 배선 형성 공정을 위한 마스크를 변경하는 것으로 구현 가능하다.

도 1은 종래의 상하부 기판이 합착된 단일 액정 패널을 나타낸 평면 사시도

도 2는 도 1의 하부 기판에 있어서, 하나의 드라이버에 대응되는 링크부 및 패드부를 나타낸 평면도

도 3은 도 2의 링크부 및 패드부의 중앙 및 양측의 배선을 확대하여 나타낸 도면

도 4는 종래의 다른 형태의 링크부 및 패드부의 중앙 및 양측의 배선을 나타낸 도면

도 5는 본 발명의 액정 표시 장치의 단위 액정 패널을 나타낸 도면

도 6은 본 발명의 액정 표시 장치의 링크 배선 구조를 나타낸 확대도

*도면의 주요 부분에 대한 부호 설명

40 : 상부 기판 50 : 하부 기판

51 : 게이트/데이터 배선 52 : 게이트/데이터 링크 배선

53 : TCP 배선 55 : 변곡점

Claims (2)

1. 하부 기판에 화소 영역을 정의하기 위하여 서로 수직한 방향으로 형성되는 복수개의 게이트 배선 및 데이터 배선;

   상기 게이트 배선들 및 데이터 배선들에 각각의 드라이버를 연결하기 위한 게이트 패드 및 데이터 패드;

   상기 게이트 배선들과 게이트 패드를 연결하며, 각각 변곡점을 구비하여 각 배선간 소정의 스페이스를 갖는 게이트 링크 배선들; 및

   상기 각 데이터 배선들과 데이터 패드를 연결하며, 각각 변곡점을 구비하여 각 배선간 소정의 스페이스를 갖는 데이터 링크 배선들을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 게이트 링크 배선들 및 데이터 링크 배선들의 변곡점은 각 인접 링크 배선간 저항이 동일 비율로 증가 또는 감소하도록 구성함을 특징으로 하는 액정 표시 장치.