KR20130026072A - 액정표시장치 및 이의 제조방법 - Google Patents

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정호영
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엘지디스플레이 주식회사
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Abstract

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 경량 및 박형 그리고 네로우베젤을 갖는 액정표시장치에 관한 것이다.
본 발명의 특징은 게이트회로블럭을 화소영역 내에 형성된 스위칭 박막트랜지스터의 제조공정 중에 함께 형성한 후, 게이트회로블럭이 형성된 게이트회로기판을 기판으로부터 분리한 후, FC를 통해 액정패널과 연결되도록 하는 것이다.
이를 통해, 게이트회로블럭의 구동 박막트랜지스터와 표시영역의 화소영역 내에 형성된 스위칭 박막트랜지스터를 비정질실리콘 타입 박막트랜지스터를 형성할 수 있는 동시에, 게이트회로블럭의 구동 박막트랜지스터를 형성하는 데 있어, 별도의 회로구현에 소요되는 추가비용 감소 및 공정감소의 효과를 가질 수 있다.
또한, 액정표시장치의 부피 및 무게를 감소시킬 수 있는 동시에 공정비용을 절감할 수 있으며, 게이트회로기판을 FC의 유연한 성질을 이용하여 게이트회로기판을 액정패널의 측면 또는 배면으로 젖혀 밀착시킬 수 있어, 네로우베젤을 갖는 액정표시장치를 구현할 수 있다.

Description

액정표시장치 및 이의 제조방법{Liquid crystal display device and method of fabricating the same}
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 경량 및 박형 그리고 네로우베젤을 갖는 액정표시장치에 관한 것이다.
최근 정보화 사회로 시대가 급발전함에 따라 박형화, 경량화, 저 소비전력화 등의 우수한 특성을 가지는 평판표시장치(flat panel display device)의 필요성이 대두되었는데, 이 중 액정표시장치(liquid crystal display device)가 해상도, 컬러표시, 화질 등에서 우수하여 노트북이나 데스크탑 모니터에 활발하게 적용되고 있다.
일반적으로 액정표시장치는 전극이 각각 형성되어 있는 두 기판을 서로 대하도록 배치하고, 두 전극 사이에 액정 물질을 주입한 다음, 두 전극에 전압을 인가하여 생성되는 전기장에 의해 액정 분자를 재배열함으로써, 이에 따라 달라지는 빛의 투과율에 의해 화상을 표현하는 장치이다.
이러한 액정표시장치는 두 기판 사이에 액정이 주입되어 있는 액정패널과 액정패널 하부에 배치되고 광원으로 이용되는 백라이트, 그리고 액정패널 외곽에 위치하며 액정패널을 구동시키기 위한 구동회로부로 이루어진다.
통상적으로 구동회로는 인쇄회로기판(printed circuit board : PCB)에 구현되며, 이러한 구동회로는 액정패널의 게이트배선과 연결되어 게이트신호 등을 인가하는 게이트PCB와, 데이터배선과 연결되어 데이터신호 등을 인가하는 데이터PCB로 구분할 수 있다.
한편, 액정표시장치의 박막트랜지스터(T)는 채널 역할을 담당하는 반도체층의 물질종류에 따라 비정질실리콘(amorphous silicon : a-Si)과 폴리실리콘(poly silicon : poly-Si)으로 구분될 수 있다.
그리고 이중 폴리실리콘에 비해 저렴한 장점을 갖는 비정질실리콘을 사용한 경우에 게이트PCB와 데이터PCB는 액정패널(10)과 별도로 제조되어, 액정패널의 일측면 또는 2측면에 테이프 캐리어 패키지(tape carrier package : TCP) 형태로 실장되는 것이 일반적이다.
하지만, 게이트PCB 및 데이터PCB 각각을 실장하면 액정표시장치의 부피 및 무게가 증가하므로, 박막트랜지스터를 비정질실리콘을 사용하면서도 게이트PCB의 일부 회로를 액정패널의 스위칭소자 제조 시 함께 형성하고, 게이트PCB의 나머지 회로와 데이터PCB를 하나로 통합하여 액정패널의 일측면에만 실장하는 것을 특징으로 GIP(gate in panel) 타입 액정표시장치가 제안되고 있다.
이러한 GIP 타입 액정표시장치는 게이트PCB 및 데이터PCB 각각을 실장하던 액정표시장치에 비해 부피 및 무게를 감소시킬 수 있는 동시에 공정비용을 절감할 수 있는 효과를 갖는다.
도 1은 일반적인 GIP 타입 액정표시장치를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도시한 바와 같이, 액정표시장치는 크게 액정패널(10) 및 이의 화상구현에 필요한 각종 신호를 공급하는 구동회로부(20)로 나뉘게 된다.
이때 액정패널(10)은 액정층(미도시) 및 이를 사이에 두고 나란히 합착된 제 1 및 제 2 기판(11, 12)으로 이루어지며, 어레이기판(array substrate)이라 불리는 제 1 기판(11)의 표시영역(AA)에는 액정구동을 위한 어레이요소가 구비되는데, 이는 복수의 게이트배선(GL)과 데이터배선(DL)이 교차 배열되어 매트릭스(matrix) 형태의 화소(P)를 정의하고, 이들의 교차점마다 박막트랜지스터(T)가 구비되어 각 화소(P)에 형성된 화소전극(미도시)과 일대일 대응 연결된다.
또한 컬러필터기판(color-filter substrate)이라 불리는 제 2 기판(12) 내면에는 컬러구현을 위한 컬러필터(color filter : 미도시)를 비롯해서 액정층(미도시)을 사이에 두고 화소전극(미도시)과 대향되는 공통전극(미도시) 등의 컬러필터요소가 구비된다.
이러한, 제1 및 제2기판(11, 12)은 실패턴(30)을 이용하여 합착되는데, 실패턴(30)은 비표시영역(NA)의 가장자리 쪽에 형성된다.
이때, 제 1 기판(11)의 비표시영역(NA)의 일측에는, 게이트회로블럭(40)이 형성된다.
게이트회로블럭(40)은 외부의 구동회로부(20)로부터 공급받은 게이트제어신호를 이용하여 박막트랜지스터(T)를 턴-온(turn-on)하는 게이트신호를 순차적으로 생성하여 게이트배선(GL)에 공급한다.
그리고, 제 1 기판(11)의 비표시영역(NA)의 타측에는 외부의 구동회로부(20)로부터 신호를 공급받는 데이터PCB(50)가 데이터구동회로(51)가 실장된 TCP(tape carrier package : 60)를 매개로 연결된다.
데이터PCB(50)는 외부의 구동회로부(20)로부터 생성된 제어신호 및 화상신호를 데이터구동회로(51)로 전달하여, 데이터구동회로(51)를 통해 게이트배선(GL)이 순차적으로 선택될 때마다, 데이터배선(DL)에 데이터신호를 공급한다.
이에 따라 화소(P) 별로 공급되는 데이터신호에 따라 화소전극(미도시)과 공통전극(미도시) 사이에 형성되는 전계에 의해 액정층(미도시)의 광투과율을 조절함으로써 화상을 표시하게 된다.
한편, 이러한 GIP 타입 액정표시장치가 게이트 및 데이터PCB(미도시, 50)를 TCP(60)를 통해 액정패널(10)과 접속시키는 경우에 비해 공정비용 및 공정의 효율성이 향상되며 부피 및 무게 또한 줄일 수 있음에도, 최근에는 더욱 경량 및 박형의 액정표시장치를 요구하고 있다.
특히, 최근에는 표시장치가 TV 또는 모니터뿐만 아니라 휴대폰, PDA 등 개인 휴대용 전자기기에도 활발하게 적용되고 있어, 이렇게 소형 표시장치의 경우 경량 및 박형인 동시에 표시영역은 넓게 그리고 표시영역 이외의 비표시영역인 베젤(bezel)영역은 가능한 작게 형성하는 것이 요구되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 공정비용을 절감할 수 있으며, 무게 및 부피가 감소된 액정표시장치를 제공하는 동시에, 네로우베젤을 갖는 액정표시장치를 제공하고자 하는 것을 목적으로 한다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 다수의 화소영역을 포함하는 표시영역과, 게이트 및 데이터패드부를 포함하는 비표시영역이 형성된 제 1 기판과; 상기 다수의 화소영역 각각에 형성된 스위칭 박막트랜지스터와, 상기 스위칭 박막트랜지스터의 일 전극과 전기적으로 연결되는 화소전극과; 상기 게이트패드부와 FC(flexible connector)를 통해 전기적으로 연결되며, 상기 스위칭 박막트랜지스터와 동일한 구성으로 형성되는 구동 박막트랜지스터를 포함하는 게이트회로블럭이 형성된 게이트회로기판과; 상기 제 1 기판과 서로 마주보며 이격되는 제 2 기판과; 상기 제 1 및 제 2 기판 사이의 이격된 공간에 형성된 액정층을 포함하며, 상기 게이트회로기판은 상기 FC의 유연한 성질을 통해 상기 제 1 기판의 배면으로 젖혀 밀착되는 액정표시장치를 제공한다.
이때, 상기 FC에는 다수의 신호배선과 입출력핀을 포함하며, 상기 FC의 입력핀은 상기 게이트패드부의 다수의 제 1 게이트패드전극과 접속하며, 상기 FC의 출력핀은 상기 게이트회로기판의 제 2 게이트패드전극과 접속하며, 상기 입출력핀과 상기 제 1 및 제 2 게이트패드전극은 ACF(anisotropic conductive film)를 통해 서로 접속한다.
그리고, 상기 데이터패드부에는 데이터구동회로가 실장된 TCP(tape carrier package)가 TAB(tape automated bounding)방식으로 접속되며, 상기 TCP는 데이터PCB를 통해 외부의 구동회로부와 전기적으로 연결되며, 상기 게이트회로기판은 상기 TCP와 연결되는 LOG(line on glass) 형 신호배선을 통해 상기 외부의 구동회로부와 전기적으로 연결된다.
또한, 상기 게이트회로기판은 상기 제 1 기판으로부터 분리되어 형성되며, 상기 스위칭 박막트랜지스터와 상기 구동 박막트랜지스터는 게이트전극과, 상기 게이트전극 상부에 형성되는 게이트절연막과, 상기 게이트절연막 상부에 형성되는 반도체층과, 상기 반도체층의 상부로 서로 일정간격 이격되어 형성되는 소스전극 및 드레인전극을 포함한다.
또한, 본 발명은 제 1 기판 상의 패널 형성부에 표시영역의 각 화소영역 별로 스위칭 박막트랜지스터를 형성하며, 게이트회로블럭 형성부에 상기 스위칭 박막트랜지스터와 동일한 구성을 갖는 구동 박막트랜지스터를 형성하는 단계와; 상기 제 1 기판과 서로 마주보며 일정간격 이격하는 제 2 기판 사이에 액정층을 개재한 후, 상기 제 1 및 제 2 기판을 합착하는 단계와; 상기 게이트회로블럭 형성부를 상기 패널 형성부로부터 분리하여, 게이트회로기판을 형성하는 단계와; 상기 게이트회로기판을 상기 제 1 기판 상의 게이트패드부와 FC(flexible connector)를 통해 접속시키는 단계를 포함하는 액정표시장치용 제조방법을 제공한다.
위에 상술한 바와 같이, 본 발명에 따라 게이트회로블럭을 화소영역 내에 형성된 스위칭 박막트랜지스터의 제조공정 중에 함께 형성한 후, 게이트회로블럭이 형성된 게이트회로기판을 기판으로부터 분리한 후, FC를 통해 액정패널과 연결되도록 함으로써, 이를 통해, 게이트회로블럭의 구동 박막트랜지스터와 표시영역의 화소영역 내에 형성된 스위칭 박막트랜지스터를 비정질실리콘 타입 박막트랜지스터를 형성할 수 있는 효과를 갖는 동시에, 게이트회로블럭의 구동 박막트랜지스터를 형성하는 데 있어, 별도의 회로구현에 소요되는 추가비용 감소 및 공정감소의 효과를 갖는다.
또한, 액정표시장치의 부피 및 무게를 감소시킬 수 있는 동시에 공정비용을 절감할 수 있는 효과가 있으며, 게이트회로기판을 FC의 유연한 성질을 이용하여 게이트회로기판을 액정패널의 측면 또는 배면으로 젖혀 밀착시킬 수 있어, 네로우베젤을 갖는 액정표시장치를 구현할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 GIP 타입 액정표시장치를 개략적으로 도시한 평면도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치를 개략적으로 도시한 평면도.
도 3은 도 2의 액정패널의 분해사시도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치를 개략적으로 도시한 단면도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 제조공정을 단계적으로 도시한 흐름도.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치를 개략적으로 도시한 평면도이며, 도 3은 도 2의 액정패널의 분해 사시도이다.
도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치는 액정층(250)을 사이에 두고 어레이기판(array substrate : 111)과 컬러필터기판(color filter substrate : 112)이 대면 합착된 액정패널(110)을 필수 요소로 한다.
이때, 하부기판 또는 어레이기판으로 불리는 제1기판(111)은 크게 영상을 표시하는 표시영역(AA)과, 각종 회로 및 배선 등이 형성되어 영상 표시에 사용되지 않는 비표시영역(NA)을 포함한다.
제1기판(111)의 표시영역(AA)에는, 복수개의 데이터배선(DL)과 게이트배선(GL)이 종횡 교차하여 화소영역(P)을 정의하며, 이들 두 배선(DL, GL)의 교차지점에는 스위칭 박막트랜지스터(STr)가 구비되어 각 화소영역(P)에 마련된 투명 화소전극(220)과 일대일 대응 접속된다.
또한 액정층(250)을 사이에 두고 이와 마주보는 제 2 기판(112)은 상부기판 또는 컬러필터기판(color filter substrate)이라 불리는데, 이의 일면에는 제 1 기판(111)의 데이터배선(DL)과 게이트배선(GL) 그리고 스위칭 박막트랜지스터(STr) 등의 비표시 요소를 가리면서 화소전극(220) 만을 노출시키도록 화소영역(P)을 두르는 격자 형상의 블랙매트릭스(222)가 구성된다.
또한, 이들 격자 내부에서 각 화소영역(P)에 대응되게 순차적으로 반복 배열되는 R(red), G(green), B(blue) 컬러필터(224) 그리고 이들 모두를 덮는 투명 공통전극(226)을 포함한다.
그리고 이들 두 기판(111, 112)과 액정층(150)의 경계부분에는 액정의 초기 분자배열 방향을 결정하는 제 1 및 제 2 배향막(미도시)이 개재되고, 그 사이로 충진되는 액정층(150)의 누설을 방지하기 위해 양 기판(111, 112)의 가장자리를 따라 실패턴(seal pattern : 130)이 형성된다.
그리고, 이러한 액정패널(110)의 각 외면으로는 특정 빛만을 선택적으로 투과시키는 제 1 및 제 2 편광판(119a, 119b)이 부착되는데, 제 1 편광판(119a)은 제 1 방향의 편광축을 가지며, 제 2 편광판(119b)은 제 1 방향에 수직한 제 2 방향의 편광축을 갖는다.
아울러 액정패널(110)이 나타내는 투과율의 차이가 외부로 발현되도록 이의 배면에서 빛을 공급하는 백라이트(미도시)가 구비된다.
이때, 제 1 기판(111)의 표시영역(AA)의 일측의 비표시영역(NA)에는 데이터패드전극(DP)으로 이루어지는 데이터패드부(DPA)가 구비되며, 데이터패드전극(DP)은 데이터구동회로(151)가 실장된 데이터TCP(160)와 TAB(tape automated bounding)방식으로 접속된다.
그리고 데이터TCP(160)에 실장된 데이터구동회로(151)들은 데이터TCP(160)에 접속되어진 데이터PCB(150)에 실장되어진 신호배선(미도시)들을 통해 외부의 구동회로부(120)로부터 입력되는 제어신호 및 화상신호들을 공급받음과 아울러 상호 접속된다.
즉, 데이터구동회로(151)들은 데이터PCB(150)에 실장된 신호배선(미도시)들을 통해 직렬로 접속됨과 아울러 외부의 구동회로부(120)의 타이밍콘트롤러(미도시)로부터의 제어신호들 및 화상신호를 공급받게 되며, 전원공급부(미도시)로부터 구동전압들을 공통적으로 공급받게 된다.
신호를 공급받은 데이터구동회로(151)들은 디지털 신호인 화상신호를 아날로그 신호인 화소전압신호로 변환하여 데이터배선(DL)으로 공급하게 된다.
그리고, 데이터패드부(DPA)에 수직한 표시영역(AA)의 타측 비표시영역(NA)에는 게이트패드전극(미도시)으로 이루어지는 게이트패드부(GPA)가 구비되며, 게이트패드전극(미도시)은 다수의 신호배선(미도시)이 형성된 필름형태의 FC(flexible connector : 310)를 통해 게이트회로기판(320)과 전기적으로 접속된다.
여기서, 게이트회로기판(320) 상에는 다수의 구동 박막트랜지스터(DTr, 도 4 참조)와 커패시터(미도시) 등의 조합으로 이루어지는 게이트회로블럭(140)이 실장되며, 게이트회로블럭(140)은 LOG(line on glass)형 신호배선을 통해 외부의 구동회로부(120)로부터 게이트제어신호를 공급받게 된다.
즉, 데이터 TCP(160) 상에는 게이트구동신호 전송배선이 더욱 형성되어, 데이터PCB(150)를 경유하여 타이밍콘트롤러(미도시) 및 전원공급부(미도시)로부터 공급되는 게이트 제어신호들을 LOG형 신호배선에 공급하게 되고, 이를 통해 게이트회로블럭(140)은 게이트제어신호를 공급받게 되는 것이다.
게이트회로블럭(140)은 공급받은 게이트제어신호를 이용하여 스위칭 박막트랜지스터(STr)를 턴-온(turn-on)하는 게이트신호를 순차적으로 생성하여 게이트배선(GL)에 공급하게 된다.
따라서, 외부의 구동회로부(120)로부터 외부신호가 데이터구동회로(151)와 게이트회로블럭(140)으로 입력되면, 게이트회로블럭(140)은 게이트제어신호를 이용하여 스위칭 박막트랜지스터(STr)의 온(on)/오프(off)를 위한 신호를 게이트배선(GL)으로 순차적으로 스캔 인가하게 되고, 게이트배선(GL)이 순차적으로 선택될 때마다 데이터구동회로(151)를 통해 선택된 화소영역(P)의 화소전극(220)으로 데이터배선(GL)의 데이터신호를 전달하여, 공통전극(226)과 화소전극(220)의 전계에 의해 제 1 및 제 2 기판(111, 112) 사이의 액정분자가 구동하게 되고, 이에 따른 빛의 투과율 변화로 여러 가지 화상을 표시하게 된다.
이때, 본 발명의 게이트회로블럭(140)의 구동 박막트랜지스터(DTr)를 표시영역(AA)의 화소영역(P) 내에 형성된 스위칭 박막트랜지스터(STr)의 제조공정 중에 함께 완성할 수 있어, 폴리실리콘 타입 박막트랜지스터에 비해 저렴한 장점을 갖는 비정질실리콘 타입 박막트랜지스터(STr, DTr)를 형성할 수 있는 동시에, 게이트회로블럭(140)의 구동 박막트랜지스터(DTr)를 형성하는 데 있어, 별도의 회로구현에 소요되는 추가비용 감소 및 공정감소의 효과를 가질 수 있다.
따라서, 별도의 게이트PCB(미도시)를 삭제할 수 있어, 액정표시장치의 부피 및 무게를 감소시킬 수 있는 동시에 공정비용을 절감할 수 있는 효과를 갖는다.
특히, 본 발명의 액정표시장치는 게이트회로블럭(140)을 게이트회로기판(320) 상에 형성한 후, FC(310)를 통해 액정패널(110)의 제 1 기판(111)과 연결되도록 함으로써, FC(310)의 유연한 성질을 이용하여 게이트회로기판(320)을 액정패널(110)의 측면 또는 배면으로 젖혀 밀착시킬 수 있어, 네로우베젤을 갖는 액정표시장치를 구현할 수 있다.
즉, 기존의 GIP 타입 액정표시장치의 제 1 기판(도 1의 11)은 게이트회로블럭(도 1의 40)이 형성되는 영역(도 1의 L1)을 더욱 포함함에 따라, 데이터구동회로(51)가 연결되는 일 가장자리의 길이가 L2를 가지나, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치는 GIP 타입 액정표시장치와 같이 공정비용을 절감할 수 있으며, 부피 및 무게를 감소시킬 수 있는 효과를 갖는 동시에, 데이터패드부(DPA)가 형성되는 일 가장자리의 길이를 L2에 비해 게이트회로블럭(140)이 형성되는 영역이 삭제된 L3 길이를 갖도록 구현할 수 있는 것이다. (L2 > L3)
따라서, 본 발명의 액정표시장치는 게이트PCB(미도시)의 삭제로 인하여 부피 및 무게를 감소시킬 수 있으면서도, 네로우베젤 또한 구현할 수 있어, 경량 및 박형 그리고 네로우베젤이 가능한 액정표시장치를 구현할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치를 개략적으로 도시한 단면도로써, 게이트회로기판을 포함하는 비표시영역 일부와 표시영역 내의 하나의 화소영역을 도시하였다.
도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치는 비표시영역(NA)에 게이트패드부(GPA)가 구비된 제 1 기판(111)과, 컬러필터(224)가 구비된 제 2 기판(112), 이들 두 기판(111, 112) 사이에 개재된 액정층(250)으로 구성된다.
우선, 제 1 기판(101)은 화상을 표시하는 표시영역(AA)과 표시영역(AA)의 가장자리를 두르는 비표시영역(NA)으로 구분된다.
그리고 표시영역(AA)의 화소영역(P)에는 제 1 방향으로 연장하여 다수의 게이트배선(도 3의 GL)이 형성되어 있으며, 제 1 방향과 교차되는 제 2 방향으로 연장하여 게이트배선(도 3의 GL)과 더불어 화소영역(도 3의 P)을 정의하는 데이터배선(도 3의 DL)이 형성된다.
그리고, 각 화소영역(도 3의 P)에는 게이트배선(도 3의 GL)과 데이터배선(도 3의 DL)이 교차하는 부분에 이들 두 배선(도 3의 GL, DL)과 연결되는 스위칭 박막트랜지스터(STr)가 형성되는데, 스위칭 박막트랜지스터(STr)는 게이트전극(211), 게이트절연막(213), 반도체층(215) 그리고 소스 및 드레인전극(217, 219)으로 이루어진다.
여기서, 반도체층(215)은 순수비정질실리콘(a-si:H)으로 이루어진 액티브층(215a)과 불순물을 포함하는 비정질실리콘(n+ a-si:H)으로 이루어진 오믹콘택층(215b)으로 이루어지며, 게이트전극(211)은 게이트배선(도 3의 GL)과 연결되어 있으며, 소스전극(217)은 데이터배선(도 3의 DL)과 연결되어 있다.
그리고, 스위칭 박막트랜지스터(STr) 상부에는 각각의 스위칭 박막트랜지스터(STr)의 드레인전극(219)의 일부를 노출시키는 콘택홀(216a)을 갖는 보호층(216)이 형성되어 있으며, 보호층(216) 상부에는 각 화소영역(도 3의 P) 별로 콘택홀(216a)을 통해 각각의 스위칭 박막트랜지스터(STr)의 드레인전극(219)과 접촉하는 화소전극(220)이 형성된다.
또한 액정층(250)을 사이에 두고 이와 마주보는 제 2 기판(112)의 일면에는 각 화소영역(도 3의 P) 마다 순차 반복하여 적, 녹, 청색 컬러필터(224)가 구비되고 있으며, 컬러필터(224) 하부 전면에는 투명도전성 물질로 공통전극(226)이 형성되어 있다.
그리고, 제 1 기판(111)의 스위칭 박막트랜지스터(STr) 등의 비표시 요소를 가리면서 화소전극(220) 만을 노출시키도록 화소영역(도 3의 P)을 두르는 격자 형상의 블랙매트릭스(222)가 구성된다.
그리고, 비표시영역(NA)에는 제 1 게이트패드전극(GP1)이 형성되어 있으며, 제 1 게이트패드전극(GP1)은 FC(310)를 통해 게이트회로기판(320)과 전기적으로 연결된다.
FC(310)는 다수의 신호배선(미도시)이 형성되어 있으며, 유연한(flexible) 성질을 갖는다.
즉, FC(310)는 유연한 성질을 갖는 베이스필름 상에 다수의 신호배선(미도시)들이 형성되어 있으며, FC(310)의 양단에는 다수의 입출력핀(미도시)이 각각 구성된다.
이러한 FC(310)는 이방성도전성필름(anisotropic conductive film : ACF, 미도시)을 통해 일단의 입력핀(미도시)을 통해 제 1 게이트패드전극(GP1)과 접속되며, 타단의 출력핀(미도시)을 통해 게이트회로기판(320)의 제 2 게이트패드전극(GP2)과 접속된다.
여기서, ACF(미도시)는 일종의 열경화성 수지 필름에 작은 도전성 입자가 포함되는 것으로, 도전성 접착을 하려는 제 1 및 제 2 게이트패드전극(GP1, GP2) 상부에 ACF(미도시)를 붙이고, FC(310)의 입출력핀(미도시)을 제1 및 제 2 게이트패드전극(GP1, GP2)과 맞추어 부착한 후 열압착하면 수직 방향으로 전기적 접촉이 된다.
그리고, 게이트회로기판(320) 상에는 게이트회로블럭(도 2의 140)인 다수의 구동 박막트랜지스터(DTr)와 커패시터(미도시)가 형성되는데, 다수의 구동 박막트랜지스터(DTr)는 제 2 게이트패드전극(GP2)과 연결된다.
여기서, 다수의 구동 박막트랜지스터(DTr)는 제 1 기판(111)의 표시영역(AA) 내의 각 화소영역(도 3의 P)에 형성된 스위칭 박막트랜지스터(STr)와 동일한 구성을 갖는데, 이러한 다수의 구동 박막트랜지스터(DTr)는 스위칭 박막트랜지스터(STr)와 동일한 물질로 동일 공정에서 형성된다. 이에 대해 차후 좀더 자세히 살펴보도록 하겠다.
이때, 도면상에 도시하지는 않았지만, 다수의 구동 박막트랜지스터(DTr)는 회로 구성을 위해 이웃한 구동 박막트랜지스터(DTr)와 연결되고 있다. 일예로 서로 이웃한 제 1 및 제 2 구동 박막트랜지스터는 제 1 구동 박막트랜지스터의 게이트전극과 제 2 구동 박막트랜지스터의 드레인전극이 연결되어 구성될 수도 있으며, 제 1 구동 박막트랜지스터의 드레인전극이 연장되어 제 2 구동 박막트랜지스터의 소스전극을 이룰 수도 있다.
이러한 게이트회로기판(320)은 FC(310)의 유연한 성질을 통해 액정패널(110)의 측면 또는 배면으로 젖혀 밀착된다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치는 부피 및 무게를 감소시킬 수 있으면서도, 네로우베젤 또한 구현할 수 있어, 경량 및 박형 그리고 네로우베젤이 가능한 액정표시장치를 구현할 수 있다.
또한, 게이트회로블럭(도 2의 140)의 불량이 발생할 경우, 기존의 GIP 타입 액정표시장치는 제 1 기판(도 1의 1) 전체를 폐기(廢棄)해야 하나, 본 발명의 액정표시장치는 게이트회로블럭(도 2의 140)이 형성된 게이트회로기판(320) 만을 교체할 수 있어, 제조수율 및 공정비용을 절감할 수 있다.
앞서 전술한 바와 같이, 본 발명의 게이트회로기판(320) 상에 형성되는 구동 박막트랜지스터(DTr)는 표시영역(AA)의 화소영역(도 3의 P) 내에 형성되는 스위칭 박막트랜지스터(STr)와 동일물질로 동일 공정에서 형성하는데, 이는 제 1 기판(111) 상에 패널 형성부와 게이트회로블럭 형성부를 정의한 후, 제 1 기판(111) 상에 스위칭 박막트랜지스터(STr)와 구동 박막트랜지스터(DTr)를 모두 형성한 후, 패널 형성부와 게이트회로블럭 형성부를 분리함으로써 가능하다.
이를 통해, 본 발명의 액정표시장치는 네로우베젤을 구현하는 동시에, 폴리실리콘 타입 박막트랜지스터에 비해 저렴한 장점을 갖는 비정질실리콘 타입 박막트랜지스터(STr, DTr)를 형성할 수 있어 공정비용을 절감할 수 있으며, 게이트회로블럭(140)의 구동 박막트랜지스터(DTr)를 형성하는 데 있어 별도의 회로구현에 소요되는 추가비용 감소 및 공정감소의 효과를 갖는다.
또한, 별도의 게이트PCB(미도시)를 삭제할 수 있어, 액정표시장치의 부피 및 무게를 감소시킬 수 있는 동시에 공정비용을 더욱 절감할 수 있는 효과를 갖는다.
이에 대해 도 5를 참조하여 좀더 자세히 살펴보도록 하겠다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 제조공정을 단계적으로 도시한 흐름도이다.
액정표시장치는 먼저, TFT-LCD 셀(cell) 공정(St10)을 진행하는데, 이러한 셀 공정(St10)을 통해 액정셀을 형성한다.
이에 대해 좀더 자세히 살펴보면, TFT-LCD 셀 공정(St10)은 크게 컬러필터기판과 어레이기판 형성(St11), 배향막 형성(St12), 실패턴 및 스페이서 형성(St13), 액정적하(St14), 합착(St15), 절단(St16) 그리고, 검사공정(St17)으로 이루어진다.
이에, TFT-LCD 셀 공정(St10)의 제 1 단계(St11)는, 컬러필터기판인 제 2 기판(도 4의 112)과 어레이기판인 제 1 기판(도 4의 111)을 각각 형성한 후, 배향막(미도시)을 도포하기 전에 기판 상에 존재할 수 있는 이물질을 제거하기 위한 과정으로 초기세정하는 단계이다.
이때, 제 1 기판(도 4의 111) 상에는 패널 형성부와 게이트회로블럭 형성부가 정의되며, 패널 형성부의 표시영역(도 4의 AA)의 각 화소영역(도 3의 P) 내에는 스위칭 박막트랜지스터(도 4의 STr)를 형성하고, 화소전극(도 4의 220)이 스위칭 박막트랜지스터(도 4의 STr)와 연결되도록 하며, 표시영역(도 4의 AA)의 가장자리를 두르는 비표시영역(도 4의 NA)에는 게이트 및 데이터패드부(도 4의 GPA, 도 3의 DPA)를 형성한다.
그리고, 게이트회로블럭 형성부에는 구동 박막트랜지스터(도 4의 DTr)를 형성한다.
이때, 본 발명의 게이트회로블럭(도 2의 140)의 구동 박막트랜지스터(도 4의 DTr)를 표시영역(도 4의 AA)의 화소영역(도 3의 P) 내에 형성된 스위칭 박막트랜지스터(도 4의STr)의 제조공정 중에 함께 완성할 수 있어, 폴리실리콘 타입 박막트랜지스터에 비해 저렴한 장점을 갖는 비정질실리콘 타입 박막트랜지스터를 형성할 수 있는 동시에, 게이트회로블럭(도 2의 140)의 구동 박막트랜지스터(도 4의 DTr)를 형성하는 데 있어, 별도의 회로구현에 소요되는 추가비용 감소 및 공정감소의 효과를 가질 수 있다.
또한, 제 2 기판(도 4의 112) 내면으로는 각 화소영역(도 2의 P)에 대응되는 일례로 적(R), 녹(G), 청(B) 컬러의 컬러필터(도 4의 224) 및 이들 각각을 두르며 게이트배선(도 3의 GL)과 데이터배선(도 3의 DL) 그리고 스위칭 박막트랜지스터(도 4의 STR) 등의 비표시요소(도 4의 NA)를 가리는 블랙매트릭스(도 4의 222)가 구비되고, 이들을 덮는 투명 공통전극(도 4의 226)이 구비된다.
제 2 단계(St12)는, 제 1 기판(도 4의 111)과 제 2 기판(도 4의 112) 상에 배향막(미도시)을 형성하는 단계이며, 배향막(미도시)의 도포 및 경화 그리고, 러빙(rubbing)처리 공정이 포함된다.
제 3 단계(St13)는, 제 1 기판(도 4의 111)과 제 2 기판(도 4의 112) 사이에 개재될 액정이 새지 않도록 실패턴(도 4의 130)을 형성하고, 제 1 기판(도 4의 111)과 제 2 기판(도 4의 112) 사이의 갭을 정밀하고 균일하게 유지하기 위해 일정한 크기의 스페이서(미도시)를 산포하는 공정이다.
TFT-LCD 셀 공정(St10)의 제 4 단계(St14)는, 양 기판(도 4의 111, 112) 중 선택된 한 기판 상에 액정을 적하하는 단계이며, 제 5 단계(St15)는, 제 1 기판(도 4의 111)과 제 2 기판(도 4의 112)의 합착공정 단계이다.
이때, 제 2 기판(도 4의 112)은 제 1 기판(도 4의 111)에 비해 작은 사이즈로 구비되어, 제 1 기판(도 4의 111)의 게이트 및 데이터패드부(도 4의 GPA, 도 3의 DPA) 그리고 게이트회로블럭 형성부를 노출시킨다.
다음으로, 합착된 기판(도 4의 111, 112)을 셀 단위로 절단하는 제 6 단계(St16)를 진행한다.
셀 공정(St10)은 액정표시장치를 제조하는데 있어서 생산성을 높이고자, 복수의 셀 영역이 포지션(position) 별로 구분된 제 1 및 제 2 대면적 기판(mother substrate)을 대상으로 진행된다.
즉, 제 1 또는 제 2 대면적 기판 중 어느 하나의 셀 영역에 각각 합착을 위한 실패턴(도 4의 130)을 형성한 다음 액정층(도 4의 250)을 사이에 두고 양 기판(도 4의 111, 112)을 대면 합착시킨 후 각각의 셀 영역 별로 절단해서 복수의 액정셀을 얻는다.
이때, 절단 단계에서 패널 형성부로부터 게이트회로블럭 형성부를 분리하여, 다수의 구동 박막트랜지스터(도 4의 DTr)로 이루어지는 게이트회로블럭(도 2의 140)이 형성된 게이트회로기판(도 4의 320)을 형성한다.
이를 통해, 본 발명의 액정표시장치는 패널 형성부가 게이트 및 데이터패드부(도 4의 GPA, 도 3의 DPA)를 포함하는 액정셀을 이루게 되며, 게이트회로블럭(도 2의 140)의 구동 박막트랜지스터(도 4의 DTr)를 형성하는 데 있어 별도의 회로구현에 소요되는 추가비용 및 추가공정 없이 게이트회로기판(도 4의 320)을 형성하게 된다.
따라서, 별도의 게이트PCB(미도시)를 삭제할 수 있어, 액정표시장치의 부피 및 무게를 감소시킬 수 있는 동시에 공정비용을 절감할 수 있는 효과를 갖는다.
마지막으로 TFT-LCD 셀 공정(St10)의 제 7 단계(St17)는 셀 단위로 절단된 액정셀의 검사 공정이다. 검사 공정을 거쳐 양질의 액정셀을 선별하게 된다.
이로써, TFT-LCD 셀(cell) 공정(St10)이 완료되며, 액정셀을 완성하게 된다.
다음으로, 완성된 액정셀의 제 1 기판(도 4의 111)과 제 2 기판(도 4의 112)의 각 외측으로 편광판(도 3의 119a, 119b)을 부착하는 편광판 부착공정(St20)을 진행하는데, 편광판(도 3의 119a, 119b)은 액정셀을 중심으로 양면에서 광원을 직선광으로 바꿔주는 역할을 한다.
그리고, 다음으로 구동회로 부착공정(St30)을 진행하는데, 데이터구동회로(도 2의 151)를 TCP(도 2의 160) 상에 직접 실장하는 TAB방식으로, 데이터패드부(도 3의 DPA)의 데이터패드전극(도 3의 DP)과 접속시킨다.
그리고, 패널 형성부로부터 분리된 게이트회로기판(도 4의 320)을 FC(도 4의 310)를 통해 게이트패드부(도 4의 GPA)의 제 1 게이트패드전극(도 4의 GP1)과 접속시킨다.
이로써, 실제 구동 가능한 액정패널(도 4의 110)을 완성하게 된다.
이때, 게이트회로기판(도 4의 320)은 FC(도 4의 310)를 통해 액정패널(도 4의 110)과 연결되도록 함으로써, FC(도 4의 310)의 유연한 성질을 이용하여 게이트회로기판(도 4의 320)을 액정패널(도 4의 110)의 측면 또는 배면으로 젖혀 밀착시킬 수 있어, 네로우베젤을 갖는 액정표시장치를 구현할 수 있다.
다음은 셀 테스트 공정(St40)으로, 셀 테스트 공정은 구동회로까지 부착된 하나의 액정패널(도 4의 110)이 완성되면 이를 완전히 구동하여 디스플레이 가능한지를 검사한다.　
이러한 검사 공정을 거쳐 양질의 액정패널(도 4의 110)을 선별하게 된다.
다음은 백라이트 유닛(미도시) 조립 및 모듈화공정(St50)으로, 액정패널(도 4의 110)의 하부에 백라이트 유닛(미도시)을 위치한 후, 커버버툼(미도시), 서포트메인(미도시), 탑커버(미도시)을 통해 액정패널(도 4의 110)과 백라이트 유닛(미도시)을 모듈화한다.　
이로써, 모듈화된 액정표시장치를 완성한다.
한편, 지금까지의 설명에서는 공통전극(도 4의 226)과 화소전극(도 4의 220)이 각각 제 1 및 제 2 기판(도 4의 111, 112) 상에 형성되어 수직전계를 형성하는 TN모드를 일예로 하였으나, 본 발명은 화소전극(도 4의 220)과 공통전극(도 4의 226)이 모두 제 1 기판(도 4의 111) 상에 형성되는 IPS모드에서도 적용 가능하다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 액정표시장치는 게이트회로블럭(도 2의 140)의 구동 박막트랜지스터(도 4의 DTr)를 표시영역(도 4의 AA)의 화소영역(도 3의 P) 내에 형성된 스위칭 박막트랜지스터(도 4의 STr)의 제조공정 중에 함께 완성할 수 있어, 폴리실리콘 타입 박막트랜지스터에 비해 저렴한 장점을 갖는 비정질실리콘 타입 박막트랜지스터(도 4의 STr, DTr)를 형성할 수 있는 동시에, 게이트회로블럭(도 2의 140)의 구동 박막트랜지스터(도 4의 DTr)를 형성하는 데 있어, 별도의 회로구현에 소요되는 추가비용 감소 및 공정감소의 효과를 가질 수 있다.
따라서, 별도의 게이트PCB(미도시)를 삭제할 수 있어, 액정표시장치의 부피 및 무게를 감소시킬 수 있는 동시에 공정비용을 절감할 수 있는 효과를 갖는다.
특히, 본 발명의 액정표시장치는 게이트회로블럭(도 2의 140)이 형성된 게이트회로기판(도 4의 320)을 FC(도 4의 310)를 통해 액정패널(도 4의 110)과 연결되도록 함으로써, FC(도 4의 310)의 유연한 성질을 이용하여 게이트회로기판(도 4의 320)을 액정패널(도 4의 110)의 측면 또는 배면으로 젖혀 밀착시킬 수 있어, 네로우베젤을 갖는 액정표시장치를 구현할 수 있다.
본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
110 : 액정패널, 111 : 제 1 기판, 112 : 제 2 기판, 130 : 실패턴
211 : 게이트전극, 213 : 게이트절연막
215 : 반도체층(215a : 액티브층, 215b : 오믹콘택층)
216 : 보호층(216a : 콘택홀), 217 : 소스전극, 219 : 드레인전극
220 : 화소전극, 222 : 블랙매트릭, 224 : 컬러필터, 226 :공통전극
250 : 액정층, 310 : FC, 320 : 게이트회로기판
DTr : 구동 박막트랜지스터, STr : 스위칭 박막트랜지스터
GP1, GP2 : 제 1 및 제 2 게이트패드전극, GAP : 게이트패드부
AA : 표시영역, NA : 비표시영역

Claims (8)

  1. 다수의 화소영역을 포함하는 표시영역과, 게이트 및 데이터패드부를 포함하는 비표시영역이 형성된 제 1 기판과;
    상기 다수의 화소영역 각각에 형성된 스위칭 박막트랜지스터와, 상기 스위칭 박막트랜지스터의 일 전극과 전기적으로 연결되는 화소전극과;
    상기 게이트패드부와 FC(flexible connector)를 통해 전기적으로 연결되며, 상기 스위칭 박막트랜지스터와 동일한 구성으로 형성되는 구동 박막트랜지스터를 포함하는 게이트회로블럭이 형성된 게이트회로기판과;
    상기 제 1 기판과 서로 마주보며 이격되는 제 2 기판과;
    상기 제 1 및 제 2 기판 사이의 이격된 공간에 형성된 액정층
    을 포함하며, 상기 게이트회로기판은 상기 FC의 유연한 성질을 통해 상기 제 1 기판의 배면으로 젖혀 밀착되는 액정표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 FC에는 다수의 신호배선과 입출력핀을 포함하며, 상기 FC의 입력핀은 상기 게이트패드부의 다수의 제 1 게이트패드전극과 접속하며, 상기 FC의 출력핀은 상기 게이트회로기판의 제 2 게이트패드전극과 접속하는 액정표시장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 입출력핀과 상기 제 1 및 제 2 게이트패드전극은 ACF(anisotropic conductive film)를 통해 서로 접속하는 액정표시장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 데이터패드부에는 데이터구동회로가 실장된 TCP(tape carrier package)가 TAB(tape automated bounding)방식으로 접속되는 액정표시장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 TCP는 데이터PCB를 통해 외부의 구동회로부와 전기적으로 연결되며, 상기 게이트회로기판은 상기 TCP와 연결되는 LOG(line on glass) 형 신호배선을 통해 상기 외부의 구동회로부와 전기적으로 연결되는 액정표시장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 게이트회로기판은 상기 제 1 기판으로부터 분리되어 형성되는 액정표시장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 스위칭 박막트랜지스터와 상기 구동 박막트랜지스터는 게이트전극과, 상기 게이트전극 상부에 형성되는 게이트절연막과, 상기 게이트절연막 상부에 형성되는 반도체층과, 상기 반도체층의 상부로 서로 일정간격 이격되어 형성되는 소스전극 및 드레인전극을 포함하는 액정표시장치.
  8. 제 1 기판 상의 패널 형성부에 표시영역의 각 화소영역 별로 스위칭 박막트랜지스터를 형성하며, 게이트회로블럭 형성부에 상기 스위칭 박막트랜지스터와 동일한 구성을 갖는 구동 박막트랜지스터를 형성하는 단계와;
    상기 제 1 기판과 서로 마주보며 일정간격 이격하는 제 2 기판 사이에 액정층을 개재한 후, 상기 제 1 및 제 2 기판을 합착하는 단계와;
    상기 게이트회로블럭 형성부를 상기 패널 형성부로부터 분리하여, 게이트회로기판을 형성하는 단계와;
    상기 게이트회로기판을 상기 제 1 기판 상의 게이트패드부와 FC(flexible connector)를 통해 접속시키는 단계
    를 포함하는 액정표시장치용 제조방법.
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