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KR102413606B1 - 구동 회로 내장형 표시패널 및 이를 이용한 영상 표시장치 - Google Patents

구동 회로 내장형 표시패널 및 이를 이용한 영상 표시장치 Download PDF

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KR102413606B1
KR102413606B1 KR1020170184049A KR20170184049A KR102413606B1 KR 102413606 B1 KR102413606 B1 KR 102413606B1 KR 1020170184049 A KR1020170184049 A KR 1020170184049A KR 20170184049 A KR20170184049 A KR 20170184049A KR 102413606 B1 KR102413606 B1 KR 102413606B1
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엘지디스플레이 주식회사
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Abstract

구동 회로 내장형 표시패널 및 이를 이용한 영상 표시장치에 대해 개시한다. 본 발명의 실시 예에 따른 구동 회로 내장형 표시패널은 기판, 기판상의 링크 라인부에 구성된 복수의 클럭 배선과 링크 라인, 기판상의 게이트 구동회로 영역에 구성된 복수의 스위칭 소자, 및 복수의 클럭 배선과 링크 라인, 및 복수의 스위칭 소자가 포함된 복수의 절연층, 및 복수의 절연층 전면에 복수의 서브 화소가 구성되어 영상이 표시되는 영상 표시 면을 포함하는바, 영상 표시패널의 비표시 영역과 배젤 영역을 제로화할 수 있다.

Description

구동 회로 내장형 표시패널 및 이를 이용한 영상 표시장치{DISPLAY PANEL BUILT-IN DRIVING CIRCUIT AND IMAGE DISPLAY DEVICE USING THE SAME}
구동 회로 내장형 표시패널 및 이를 이용한 영상 표시장치에 관한 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 영상을 표시하기 위한 표시 장치에 대한 요구가 다양한 형태로 증가하고 있으며, 근래에는 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display)나 유기 발광 다이오드 표시장치(Organic Light Emitting Diode Display Device) 등과 갖은 여러 평판 표시장치(flat display device)가 널리 활용되고 있다.
이와 같은 평판 표시장치에 대한 영상 품질 향상 또는 영상 표시 효율 향상의 일환으로, 베젤을 축소시킴으로써 상대적으로 영상 표시영역을 확장시키기 위한 많은 기술들이 제안되었다. 예를 들면, GIP(Gate In Panel) 방식 또한 상기와 같은 목적 등에 의해 제안된 기술 가운데 하나로써, 영상 표시패널의 게이트 라인들을 구동하는 게이트 구동회로를 영상 표시영역의 일 측면에 내장하는 방식이다.
하지만, 게이트 구동회로에 구성되는 박막 트랜지스터(TFT; Thin Film Transistor)들의 경우, 일반적으로 영상 표시영역의 각 화소들에 형성되는 TFT들에 비해 더 큰 면적을 차지한다. 또한, 각각의 제어 신호들의 신뢰성 향상을 위해 더 많은 TFT들의 구성이 필수적으로 요구된다.
특히, 영상 표시패널의 해상도가 높아질수록 화소의 집적도는 향상될 수밖에 없으며, 각 화소의 집적도들이 높아짐에 따라 더욱 많은 TFT들의 설계 면적의 유지를 위해 게이트 구동회로의 구성 면적은 더욱 확대될 수밖에 없는 등의 문제가 있었다.
따라서, 본 발명에서는 GIP 방식의 게이트 드라이버 구성 면적 축소 및 최소화를 위한 새로운 방안을 제안하고, 이에 따라 더욱 축소된 베젤이나 제로화된 베젤 타입의 영상 표시패널과 영상 표시장치에 대해 제시하고자 한다.
본 발명에서 이루고자 하는 과제는 영상 표시패널의 게이트 라인들을 구동하기 위한 게이트 구동회로를 LTPS(Low Temperature Poly Silicon) 타입의 TFT들로 구성하되, 게이트 구동회로가 영상 표시영역의 내부 절연층과 LTPS 층에 내장되도록 한다. 그리고 게이트 구동회로가 내장된 내부 절연층과 LTPS 층에 중첩되도록 그 전면에 영상 표시 화소들이 배치 및 구성되도록 함으로써, 영상 표시패널의 비표시 영역과 배젤 영역을 제로화할 수 있는 구동 회로 내장형 표시패널 및 이를 이용한 영상 표시장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 과제를 이루기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 구동 회로 내장형 표시패널은 기판, 기판상의 링크 라인부에 구성된 복수의 클럭 배선과 링크 라인, 기판상의 게이트 구동회로 영역에 구성된 복수의 스위칭 소자, 및 복수의 클럭 배선과 링크 라인, 및 복수의 스위칭 소자가 포함된 복수의 절연층, 및 복수의 절연층 전면에 복수의 서브 화소가 구성되어 영상이 표시되는 영상 표시 면을 포함한다.
또한, 본 발명의 과제를 이루기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광 다이오드 표시장치는 전면 방향의 영상 표시 면에는 게이트 및 데이터 라인들이 교차 배열되고, 게이트 및 데이터 라인들의 교차 영역에 서브 화소들이 구성되어 영상을 표시하며, 영상 표시 면의 내부에는 게이트 라인들을 구동하는 게이트 구동회로가 내장된 표시패널, 게이트 구동회로를 제어하기 위한 게이트 제어신호를 게이트 구동회로로 전송하고, 데이터 라인들에 데이터 전압을 인가하는 구동 집적회로; 및 영상 표시 면의 서브 화소들과 게이트 구동회로, 및 구동 집적회로로 고전위 및 저전위의 구동 전압을 공급하는 전원 공급부를 포함한다.
전술한 바와 같은 다양한 기술 특징을 갖는 본 발명의 실시 예에 따른 구동 회로 내장형 표시패널 및 이를 이용한 영상 표시장치는 영상 표시패널의 게이트 라인들을 구동하기 위한 게이트 구동회로를 LTPS 타입의 TFT들로 구성하여, 게이트 구동회로가 영상 표시영역의 내부 절연층과 LTPS 층에 내장되어 구성되도록 할 수 있다.
또한, 게이트 구동회로가 내장된 내부 절연층과 LTPS 층에 중첩되도록 내부 절연층 및 LTPS 층의 전면에 영상 표시 화소들이 배치 및 구성되도록 함으로써, 영상 표시패널의 비표시 영역과 배젤 영역을 제로화 할 수 있는 효과를 이룰 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 구동 회로 내장형 표시패널 및 이를 이용한 영상 표시장치를 나타낸 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 OLED 화소의 등가 회로를 간략하게 나타낸 회로도이다.
도 3은 도 1에 도시된 구동 회로 내장형 표시패널의 일부 전면 구성, 및 그의 단면 구조를 구체적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 쉬프트 레지스터의 어느 한 게이트 제어 스테이지에 대한 등가 회로를 간략하게 나타낸 회로도이다.
도 5는 도 3의 링크 라인부와 게이트 제어 스테이지 구성 영역의 일부를 구체적으로 도시한 단면도이다.
본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
또한, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 본 발명에 따른 구동 회로 내장형 표시패널 및 이를 이용한 영상 표시장치에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
본 발명의 주요 기술이 적용되는 영상 표시장치로는 액정 표시장치(Liquid Crystal Display), 전계방출 표시장치(Field Emission Display), 유기 발광 다이오드 표시장치(Organic Light Emitting Display), 및 양자점 표시장치(Quantum Dot Display) 등이 적용될 수 있다. 이하에서는 유기 발광 다이오드 표시장치를 일 예로 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 구동 회로 내장형 표시패널 및 이를 이용한 영상 표시장치를 나타낸 구성도이다.
도 1에 도시된 유기 발광 다이오드 표시장치는 표시패널(100), 구동 집적회로(200), 및 전원 공급부(미도시)를 포함한다.
표시패널(100)은 전면 방향의 영상 표시 면에 게이트 및 데이터 라인(GL1 내지 GLn, DL1 내지 DLn)들이 교차 배열된다. 그리고 게이트 및 데이터 라인(GL1 내지 GLn, DL1 내지 DLn)들의 교차 영역에는 서브 화소(P)들이 각각 구성되어 영상을 표시한다. 이때, 영상이 표시되는 영상 표시 면의 배면 방향 내부에는 게이트 라인들(GL1 내지 GLn)을 구동하는 게이트 구동회로가 내장된다.
유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode)의 발광으로 영상을 표시하는 서브 화소(P)들에는 유기 발광 다이오드의 발광 기간을 제어하기 위한 발광 제어신호가 공급되는 에미션 라인(EL1 내지 ELn)들이 구성된다. 이에, 표시패널(100)의 영상 표시 면 내부에 내장된 게이트 구동회로는 순차적으로 스캔 신호를 생성하여 게이트 라인들(GL1 내지 GLn)로 순차 공급함과 아울러, 발광 제어신호 또한 생성하여 각각의 에미션 라인(EL1 내지 ELn)들로 공급한다. 이러한 게이트 구동회로에 대해서는 이후에 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 구체적으로 설명하기로 한다.
전술한 바와 같이, 표시패널(100)의 전면, 즉 표시패널(100)의 영상 표시 면에는 서브 화소(P)들이 매트릭스 형태로 배열되어 영상을 표시하게 되는데, 각각의 서브 화소(P)는 유기 발광 다이오드와 그 유기 발광 다이오드를 독립적으로 구동하는 스위치 회로(SWC)를 포함한다. 서브 화소(P)들이 영상 표시 면에 배열되는 형태는 매트릭스 형태에 한정되지 않고, 스트라이프 형태, 화소를 공유하는 형태, 다이아몬드 형태 등 다양한 형태로 배열될 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 OLED 화소의 등가 회로를 간략하게 나타낸 회로도이다.
도 2를 참조하면, 서브 화소(P)가 OLED 화소 구조인 경우, 각각의 서브 화소(P)는 고전위 전압(VDD)과 저전위 전압(VSS) 사이에 흐르는 구동 전류에 의해 발광하는 유기 발광 다이오드(OLED), 유기 발광 다이오드(OLED)에 인가되는 구동 전류량을 제어하는 구동 TFT(DT), 데이터 라인(DL)으로부터 인가되는 데이터 전압(Vdata)과 게이트 라인(GL)으로부터 인가되는 스캔 신호(SCAN) 등을 이용하여 구동 TFT(DT)의 게이트 전압을 조정하는 스위치 회로(SWC), 에미션 라인(EL)으로부터 인가되는 발광 제어신호(EM)에 응답하여 구동 TFT(DT)와 유기 발광 다이오드(OLED) 사이의 전류 흐름을 온/오프 시키는 에미션 TFT(ET)를 포함한다. 여기서, 화소에 형성되는 TFT들은 PMOS TFT로 구성된 예를 설명하기로 한다.
스위치 회로(SWC)들은 각각 연결된 데이터 라인(DL)으로부터의 아날로그 데이터 전압(Vdata)을 유기 발광 다이오드(OLED)로 공급하면서도 데이터 전압(Vdata)이 충전되도록 하여 발광 상태가 유지되도록 한다.
도 1에 도시된 구동 집적회로(200)는 게이트 제어신호(GCS)를 게이트 구동회로로 전송하고, 각각의 데이터 라인(GL1 내지 GLn, DL1 내지 DLn)들에는 데이터 전압을 각각 인가하여, 각 서브 화소(P)들을 통해 영상이 표시될 수 있도록 제어한다.
구체적으로, 구동 집적회로(200)는 외부 시스템 등으로부터 입력되는 적어도 하나의 동기 신호를 이용하여 외부 시스템 등으로부터 입력되거나 자체 저장된 디지털 영상 데이터를 아날로그 데이터 전압(Vdata)으로 변환한다.
좀 더 구체적으로 설명하면, 구동 집적회로(200)는 복수 레벨의 기준 감마전압들을 디지털 영상 데이터들의 계조 값(예를 들어, 0계조 값 내지 255계조 값)에 각각 대응되도록 세분화시켜 감마 전압 세트를 생성한 후, 감마전압 세트를 이용하여 디지털 영상 데이터들을 아날로그의 데이터 전압(Vdata)으로 변환한다. 변환된 데이터 전압(Vdata)들은 각 데이터 라인(DL1 내지 DLm)에 순차 공급되어, 데이터 전압(Vdata)들에 대응하는 계조의 영상으로 표시된다.
이와 더불어, 구동 집적회로(200)는 적어도 하나의 동기 신호를 이용하여 게이트 구동회로의 구동 타이밍을 제어하기 위한 게이트 제어신호(GCS)와 복수의 클럭펄스(CLKn)를 생성한다. 그리고 생성된 게이트 제어신호(GCS)와 클럭펄스(CLKn)들을 표시패널(100)에 내장된 게이트 구동회로로 전송한다. 게이트 제어신호(GCS)는 위상이 서로 다른 복수의 클럭펄스(CLKn) 외에도, 게이트 스타트 신호, 게이트 쉬프트 클럭, 게이트 인에이블 신호 등을 더 포함할 수 있다.
표시패널(100)의 영상 표시 면 내부에 내장된 게이트 구동회로는 복수의 클럭펄스(CLKn)와 게이트 제어신호(GCS) 등을 이용하여 게이트 라인들(GL1 내지 GLn)을 순서대로 구동하기 위한 스캔 신호(SCAN)들을 순서대로 생성한다. 그리고 스캔 신호(SCAN)들을 각각의 게이트 콘택 전극(GPo)을 통해 게이트 라인들(GL1 내지 GLn)에 순차적으로 공급한다.
게이트 라인들(GL1 내지 GLn)에 스캔 신호(SCAN)가 공급되지 않는 기간에는 게이트 오프 전압이 공급된다. 이에 따라, 게이트 구동회로는 게이트 라인(GL1 내지 GLn)에 접속된 스위치회로(SWC)들이 게이트 라인(GL) 단위로 순차 구동되도록 한다.
각각의 게이트 콘택 전극(GPo)은 표시패널(100)의 내부에 내장된 게이트 구동회로의 스캔 신호(SCAN) 출력단들이 영상 표시 면의 게이트 라인들(GL1 내지 GLn)과 전기적으로 각각 연결되도록 구성된 콘택홀에 구성된다.
영상 표시 면 내부에 내장된 게이트 구동회로는 복수의 클럭펄스(CLKn)와 게이트 제어신호(GCS) 등을 이용하여 각각의 에미션 라인(EL1 내지 ELn)들을 구동하기 위한 발광 제어신호(EM)들을 생성한다. 그리고 발광 제어신호(EM)들을 각각의 에미션 콘택 전극(EPo)을 통해 에미션 라인들(EL1 내지 ELn)로 공급한다.
각각의 에미션 콘택 전극(EPo)은 표시패널(100)의 내부에 내장된 게이트 구동회로의 발광 제어신호(EM) 출력단들이 영상 표시 면의 각각의 에미션 라인(EL1 내지 ELn)들과 전기적으로 각각 연결되도록 구성된 콘택홀에 구성된다.
한편, 도시되지 않은 전원 공급부는 영상 표시 면의 서브 화소(P)들과 게이트 구동회로, 및 구동 집적회로(200)로 고전위(VDD) 및 저전위(GND 또는 VSS)의 구동 전압을 공급한다.
도 3은 도 1에 도시된 구동 회로 내장형 표시패널의 일부 전면 구성, 및 그의 단면 구조를 구체적으로 나타낸 도면이다.
도 3에 도시된 표시패널(100)의 단면 구조를 참조하면, 표시패널(100)은 기판(110), 버퍼층(111), 링크 라인부(LLD), 게이트 구동회로(SR,EMO), 및 영상이 표시되는 영상 표시 면을 포함한다.
기판(110)의 전면에는 버퍼층(111)이 증착 및 구성될 수 있다. 여기서, 버퍼층(111)은 기판(110)을 통한 수분 또는 산소의 침투를 최소화하며, 기판(110) 상부 또는 전면을 평탄화되도록 한다. 이를 위해, 버퍼층(111)은 SiNx, SiO2 등의 절연 물질로 구성될 수 있다. 버퍼층(111)을 구성하는 절연 물질은 기판(110)의 종류나 게이트 구동회로(SR,EMO)의 TFT 종류 등에 따라 SiNx, SiO2 외에도 AlOx, TiO2 등의 패시베이션 물질로 구성될 수 있다. 다만, 버퍼층(111)은 필수적으로 유기 발광 다이오드 표시장치에서 사용되는 것은 아니며, 버퍼층(111)은 생략될 수도 있다.
버퍼층(111)의 전면에는 영상 표시 면의 구동 집적회로(200)로부터의 게이트 제어신호(GCS) 및 복수의 클럭 펄스(CLKn)를 전송하는 링크 라인부(LLD), 및 영상 표시 면의 게이트 라인들(GL1 내지 GLn)을 구동하기 위한 스캔 신호를 생성 및 출력하는 게이트 구동회로(SR,EMO)가 구성된다.
링크 라인부(LLD)에는 복수의 금속 배선이 패터닝되어 구성된다. 게이트 구동회로(SR,EMO)는 복수의 TFT를 포함해서 구성되는바, 링크 라인부(LLD)의 금속 배선들과 게이트 구동회로(SR,EMO)의 TFT들이 구성되는 과정에서 복수의 절연층(113)이 순차적으로 적층되어 구성된다. 이러한 절연층(113)에는 전체적인 평탄도와 두께를 맞추기 위한 층간 절연막들이 더 포함되기도 한다.
복수의 절연층(113) 내부에 링크 라인부(LLD)와 게이트 구동회로(SR,EMO)가 포함된 상태로 복수의 절연층(113) 상부가 평탄화되면, 평탄화된 복수의 절연층(113) 전면에는 복수의 게이트 및 데이터 라인(GL1 내지 GLn, DL1 내지 DLn)이 교차 배열되도록 구성된다. 그리고 복수의 게이트 및 데이터 라인(GL1 내지 GLn, DL1 내지 DLn)들의 교차 영역에 복수의 서브 화소(P)가 구성되어, 영상 표시 면으로는 영상이 표시된다.
게이트 구동회로(SR,EMO)는 링크 라인부(LLD)를 통해서 전송되는 게이트 제어신호(GCS) 및 복수의 클럭펄스(CLKn) 등을 이용하여 게이트 라인들(GL1 내지 GLn)을 순서대로 구동하기 위한 스캔 신호(SCAN)들을 생성 및 출력하는 쉬프트 레지스터(SR), 및 링크 라인부(LLD)를 통해서 전송되는 게이트 제어신호(GCS) 및 복수의 클럭펄스(CLKn) 등을 이용하여 영상 표시 면의 에미션 라인(EL1 내지 ELn)들을 구동하기 위한 발광 제어신호(EM)들을 생성 및 출력하는 발광 제어 레지스터(EMD)를 포함한다.
쉬프트 레지스터(SR)와 발광 제어 레지스터(EMD) 각각은 스캔 신호(SCAN)나 발광 제어신호(EM)를 순차적으로 출력하기 위한 복수의 제어 스테이지를 포함한다. 다시 말해, 쉬프트 레지스터(SR)는 서로 종속적으로 연결되어, 게이트 제어신호(GCS) 및 복수의 클럭펄스(CLKn)에 따라 스캔 신호(SCAN)를 순차적으로 출력하는 복수의 게이트 제어 스테이지를 포함한다. 그리고 발광 제어 레지스터(EMD) 또한 서로 종속적으로 연결되어, 게이트 제어신호(GCS) 및 복수의 클럭펄스(CLKn)에 따라 발광 제어신호(EM)를 출력하는 복수의 발광 제어 스테이지를 포함한다.
도 4는 도 3에 도시된 쉬프트 레지스터의 어느 한 게이트 제어 스테이지에 대한 등가 회로를 간략하게 나타낸 회로도이다.
도 4에 도시된 게이트 제어 스테이지는 인에이블(enable)용 노드(Q) 및 디세이블(disable)용 노드(QB)의 충전 및 방전 상태를 제어하기 위한 노드 제어부(10), 각 게이트 라인(GL)에 스캔 신호(SCAN)가 인가되는 기간을 제어하는 인에이블 노드(Q)의 신호상태에 따라 스캔 신호(SCAN)를 각각의 게이트 라인(GL)으로 출력하는 풀업 스위칭소자(Tu), 및 각 게이트 라인(GL)의 스캔 신호(SCAN) 미출력 기간을 제어하는 디세이블용 노드(QB)의 신호상태에 따라 각 게이트 라인(GL)에 방전용 전압원(VSS)을 출력하는 풀다운 스위칭 소자(Td)를 포함해서 구성될 수 있다.
노드 제어부(10)는 인에이블용 노드(Q) 및 디세이블용 노드(QB)의 충/방전을 제어하기 위한 복수의 스위칭 TFT를 포함한다. 이에, 각각의 게이트 제어 스테이지는 복수의 스위칭 TFT와 풀업 스위칭 소자(Tu) 및 풀다운 스위칭 소자(Td)로 구성된다. 따라서, 쉬프트 레지스터(SR)와 발광 제어 레지스터(EMD)의 경우, 전체적으로 보면, 다수의 게이트 및 발광 제어 스테이지들을 구성하는 수십 ~ 수백개의 스위칭 TFT와 풀업 스위칭 소자(Tu) 및 풀다운 스위칭 소자(Td)로 구성된다.
이에, 본 발명에서는 기판(110)의 버퍼층(111) 전면에 다수의 게이트 및 발광 제어 스테이지를 이루는 다수의 스위칭 TFT와 풀업 스위칭 소자(Tu) 및 풀다운 스위칭 소자(Td)를 먼저 패터닝해서 구성한 후, 높이와 두께를 맞추고 평탄화하여 평탄화된 복수의 절연층(113) 전면에 복수의 서브 화소(P)를 포함하는 영상 표시 면이 구성되도록 하는 것이다.
이를 위해서는, 쉬프트 레지스터(SR)와 발광 제어 레지스터(EMD)를 구성하는 다수의 스위칭 TFT와 풀업 스위칭소자(Tu) 및 풀다운 스위칭 소자(Td)들을 액티브층이 저온 폴리 실리콘으로 형성된 LTPS(Low Temperature Poly Silicon) 타입의 TFT로 구성함이 바람직하다. 액티브층을 저온 폴리 실리콘으로 구성하기 위해서는 레이저 열처리 등의 고가의 공정이 필요하고 특성 제어가 어렵긴 하지만, 문턱 전압과 이동도의 산포 및 불균일 현상을 배제할 수 있기 때문에 별도로 보상 커패시터와 같은 보상 회로를 형성하지 않고 마스크 공정 수를 줄여서 구성할 수 있게 된다. 따라서, 다수의 스위칭 TFT와 풀업 스위칭소자(Tu) 및 풀다운 스위칭 소자(Td)들을 영상 표시 면의 내부 또는 하부에 내장하기 위해서는 마스크를 이용하는 공정 수를 줄여서 단순하면서도 안정된 동작을 수행할 수 있는 구조로 구성함이 바람직하다.
이와 달리, 영상 표시 면의 서브 화소(P)들에 구성되는 구동 TFT(DT)와 에미션 TFT(ET), 및 스위치 회로(SWC)의 TFT들은 액티브층이 폴리 실리콘 등의 산화물로 형성되는 옥사이드(Oxide) 타입의 TFT로 구성함이 바람직하다. 액티브층을 산화물로 형성하면 문턱전압과 이동도의 산포를 보상하기 위한 커패시터나 보상 회로가 추가로 필요하기 때문에 마스크 공정 수가 증가하긴 하지만, 특성 제어가 용이하고 별도로 고가의 레이저 공정 등이 수행되지 않기 때문에 비용적인 면에서 유리하다.
특히, 다수의 스위칭 TFT와 풀업 스위칭소자(Tu) 및 풀다운 스위칭 소자(Td)들을 LTPS 타입의 TFT로 구성하는 이유는 LTPS 타입의 TFT들로 구성되는 쉬프트 레지스터(SR)와 발광 제어 레지스터(EMD)들이 옥사이드(Oxide) 타입의 TFT로 구성되는 서브 화소(P)에 미치는 간섭을 최소화하기 위함이다. LTPS 타입의 TFT들로 구성되어 하부에 내장된 게이트 구동회로가 옥사이드(Oxide) 타입의 TFT로 구성되는 서브 화소(P)에 미치는 영향성은 소스/드레인 전극의 진폭과 주파수가 가장 높은 클력 배선 영역에서 가장 크게 나타난다.
영상 표시 면의 서브 화소(P)들에 인가되는 자기장 등의 전기적인 영향력은 링크 라인부(LLD)의 영향이 가장 크다. 그리고 쉬프트 레지스터(SR)와 발광 제어 레지스터(EMD)의 영향이 다음으로 크다. 그 다음으로 각각의 게이트 콘택 전극(GPo)과 에미션 콘택 전극(EPo)들로 인한 영향이 가장 적다. 따라서, 링크 라인부(LLD)와 대응되는 전면의 서브 화소(P)들에 문제가 발생하지 않는 경우, 쉬프트 레지스터(SR)와 발광 제어 레지스터(EMD) 등에 따른 영향은 서브 화소(P)들의 영상 표시 동작에 큰 영향을 주지 못할 것으로 판단할 수 있다. 또한, 링크 라인부(LLD)와 대응되는 전면의 서브 화소(P)들과 나머지 게이트 구동 회로와 중첩되지 않는 영역의 서브 화소(P)들의 전류 특성이 유사하다면, 전체적인 영상 표시 화질의 특성도 유사할 것으로 판단된다.
도 5는 도 3의 링크 라인부와 게이트 제어 스테이지 구성 영역의 일부를 구체적으로 도시한 단면도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 링크 라인부(LLD)와 게이트 제어 스테이지(SR) 구성 영역, 게이트 콘택 전극(GPo) 구성 영역(CD), 및 서브 화소(P)만 구성되는 영역(DD)을 모두 포함하는 전체 영상 표시 면에는 전체적으로 서브 화소(P)의 TFT(DT)들이 구성된다.
단면 구조로는 복수의 클럭 배선(CLK), 링크 라인(LL), 쉬프트 레지스터(SR), 및 발광 제어 레지스터(EMD)는 기판(110)의 버퍼층(111) 상에 마련될 수 있다.
먼저, 기판(110)의 버퍼층(111) 상에 쉬프트 레지스터(SR)를 이루는 다수의 스위칭 TFT와 풀업 스위칭 소자(Tu) 및 풀다운 스위칭 소자(Td)를 패터닝해서 구성한다. 스위칭 TFT와 풀업 스위칭 소자(Tu) 및 풀다운 스위칭 소자(Td)들은 모두 코플래너(Coplanar) 구조로 구성될 수 있다. 이 경우 각각의 TFT들은 액티브층(132), 게이트 전극(131), 및 소스 전극 및 드레인 전극이 적층된 구조로 구성될 수 있다. 일 예로, 버퍼층(111) 상에 저온 폴리 실리콘을 패터닝하여 액티브층(132)을 구성하고, 절연층이나 보호막을 사이에 두고 액티브층(132)과 미리 설정된 영역만큼 중첩되도록 게이트 전극(131)을 패터닝하여 구성한다. 게이트 전극(131) 패터닝 과정에서 링크 라인부(LLD)의 링크 라인(LL)들을 게이트 전극(131)과 동일한 도전성 물질로 구성할 수 있다.
다수의 스위칭 TFT와 풀업 스위칭 소자(Tu) 및 풀다운 스위칭 소자(Td) 등을 구성하는 과정 중 소스 및 드레인 전극(DM)을 패터닝하는 동일한 과정에서 소스 및 드레인 전극(DM)과 동일한 도전성 물질로 링크 라인(LL) 등을 구성할 수 있다.
쉬프트 레지스터(SR)와 발광 제어 레지스터(EMD)의 TFT들이 모두 패터닝 및 구성된 후에는 높이와 두께를 맞추고 평탄화하여, 평탄화된 복수의 절연층(113) 전면에 복수의 서브 화소(P)를 포함하는 영상 표시 면을 구성한다.
각 서브 화소(P)의 스위치 회로(SWC)에 구성되는 스위칭 TFT들과 구동 TFT(DT), 및 에미션 TFT(ET)는 액티브 층이 산화물 반도체로 구성된 산화물 반도체 타입의 TFT로 구성될 수 있다. 이러한 구동 TFT(DT) 등은 평탄화된 복수의 절연층(113) 상에 게이트 전극, 산화물 반도체로 이루어진 액티브층, 그리고 소스 전극 및 드레인 전극이 순차적으로 적층된 바텀 게이트(Bottom Gate) 구조일 수 있다.
이후, 표시패널(100)의 내부에 내장된 게이트 구동회로의 스캔 신호(SCAN) 출력단, 즉 풀업 스위칭 소자(Tu)의 드레인 전극(DD)에는 콘택홀이 구성된다. 그리고 풀업 스위칭 소자(Tu)의 드레인 전극(DM) 콘택홀에는 게이트 콘택 전극(GPo)이 구성되어 풀업 스위칭 소자(Tu)의 드레인 전극(DD)과 영상 표시 면의 게이트 라인(GL)이 전기적으로 연결되도록 한다.
마찬가지로, 표시패널(100)의 내부에 내장된 게이트 구동회로의 발광 제어신호(EM) 출력단들은 영상 표시 면의 각각의 에미션 라인(EL1 내지 ELn)들과 각각의 에미션 콘택 전극(EPo)을 통해 전기적으로 각각 연결될 수 있다.
전술한 바와 같은 기술 특징을 갖는 본 발명의 실시 예에 따른 구동 회로 내장형 표시패널 및 이를 이용한 영상 표시장치는 표시패널(100)의 게이트 라인(GL1 내지 GLn)들을 구동하기 위한 게이트 구동회로를 LTPS 타입의 TFT들로 구성하여, 게이트 구동회로가 영상 표시영역의 내부 절연층(130)과 LTPS 층에 내장되어 구성되도록 할 수 있다.
또한, 게이트 구동회로가 내장된 내부 절연층(130)과 LTPS 층에 중첩되도록 내부 절연층(130) 및 LTPS 층의 전면에 영상 표시 화소들이 배치 및 구성되도록 함으로써, 영상 표시패널의 비표시 영역과 배젤 영역을 제로화 할 수 있게 된다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사항을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 표시패널
200: 구동 집적회로
SR,EMD: 게이트 구동회로
LLD: 링크 라인부
EMD: 발광 제어 레지스터
P: 서브 화소

Claims (11)

  1. 기판;
    상기 기판상의 링크 라인부에 구성된 복수의 클럭 배선과 링크 라인;
    상기 기판상의 게이트 구동회로 영역에 구성된 복수의 스위칭 소자; 및
    상기 복수의 클럭 배선과 링크 라인, 및 상기 복수의 스위칭 소자가 포함된 복수의 절연층; 및
    상기 복수의 절연층 전면에 복수의 서브 화소가 구성되어 영상이 표시되는 영상 표시 면을 포함하고,
    상기 영상 표시 면은, 상기 링크 라인부와, 상기 게이트 구동회로 영역인 게이트 제어 스테이지 구성 영역, 게이트 콘택 전극 구성 영역, 및 서브 화소만 구성되는 영역을 포함하고,
    상기 게이트 제어 스테이지 구성 영역에는 상기 영상 표시 면의 게이트 라인들을 구동하기 위한 스캔 신호를 생성 및 출력하는 게이트 구동회로가 구성되고,
    상기 게이트 구동회로는 상기 영상 표시 면의 내부 절연층과 상기 복수의 스위칭 소자의 액티브층 사이에 내장되어 구성되는
    구동 회로 내장형 표시패널.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판상의 게이트 구동회로 영역에는
    쉬프트 레지스터를 이루는 복수의 스위칭 TFT와 풀업 스위칭 소자 및 풀다운 스위칭 소자가 먼저 코플래너(Coplanar) 구조로 패터닝되어 구성되고,
    상기 복수의 서브 화소를 포함하는 영상 표시 면은
    상기 복수의 절연층의 높이가 평탄화된 상태에서 상기 복수의 절연층 전면에 상기 복수의 서브 화소가 구성되는,
    구동 회로 내장형 표시패널.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 쉬프트 레지스터를 구성하는 상기 복수의 스위칭 TFT, 풀업 스위칭 소자, 및 풀다운 스위칭 소자는 액티브층이 저온 폴리 실리콘으로 형성된 LTPS 타입의 TFT로 구성되며,
    상기 영상 표시 면의 서브 화소들에 구성되는 TFT들은 액티브층이 산화물로 형성되는 옥사이드 타입의 TFT로 구성되는,
    구동 회로 내장형 표시패널.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 게이트 구동회로의 스캔 신호 출력단인 상기 풀업 스위칭 소자의 드레인 전극에는 콘택홀이 구성되어,
    상기 풀업 스위칭 소자의 드레인 전극 콘택홀에 구성되는 게이트 콘택 전극에 의해 상기 풀업 스위칭 소자의 드레인 전극과 상기 영상 표시 면의 게이트 라인이 전기적으로 연결되어 스캔 펄스가 상기 게이트 라인으로 전송되는,
    구동 회로 내장형 표시패널.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 기판상의 게이트 구동회로 영역에는
    상기 복수의 클럭 배선과 링크 라인을 통해서 전송되는 게이트 제어신호 및 복수의 클럭펄스를 이용하여 복수의 게이트 라인을 순서대로 구동하기 위한 스캔 신호들을 생성 및 출력하는 쉬프트 레지스터; 및
    상기 복수의 클럭 배선과 링크 라인을 통해서 전송되는 상기 게이트 제어신호 및 복수의 클럭펄스를 이용하여 상기 영상 표시 면의 에미션 라인들을 구동하기 위한 발광 제어신호들을 생성 및 출력하는 발광 제어 레지스터를 포함하는,
    구동 회로 내장형 표시패널.
  6. 전면 방향의 영상 표시 면에는 게이트 및 데이터 라인들이 교차 배열되고, 상기 게이트 및 데이터 라인들의 교차 영역에 서브 화소들이 구성되어 영상을 표시하며, 상기 영상 표시 면의 내부에는 상기 게이트 라인들을 구동하는 게이트 구동회로가 내장된 표시패널;
    상기 게이트 구동회로를 제어하기 위한 게이트 제어신호를 상기 게이트 구동회로로 전송하고, 상기 데이터 라인들에 데이터 전압을 인가하는 구동 집적회로; 및
    상기 영상 표시 면의 서브 화소들과 상기 게이트 구동회로, 및 상기 구동 집적회로로 고전위 및 저전위의 구동 전압을 공급하는 전원 공급부를 포함하고,
    상기 영상 표시 면은, 링크 라인부와, 상기 게이트 구동회로 영역인 게이트 제어 스테이지 구성 영역, 게이트 콘택 전극 구성 영역, 및 서브 화소만 구성되는 영역을 포함하고,
    상기 게이트 제어 스테이지 구성 영역에는 상기 영상 표시 면의 게이트 라인들을 구동하기 위한 스캔 신호를 생성 및 출력하는 게이트 구동회로가 구성되고,
    상기 게이트 구동회로는 상기 영상 표시 면의 내부 절연층과 상기 복수의 스위칭 소자의 액티브층 사이에 내장되어 구성되는,
    영상 표시장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 표시패널은
    기판;
    상기 기판상의 링크 라인부에 구성된 복수의 클럭 배선과 링크 라인;
    상기 기판상의 게이트 구동회로 영역에 구성된 복수의 스위칭 소자; 및
    상기 복수의 클럭 배선과 링크 라인, 및 상기 복수의 스위칭 소자가 포함된 복수의 절연층; 및
    상기 복수의 절연층 전면에 복수의 서브 화소가 구성되어 영상이 표시되는 영상 표시 면을 포함하는
    영상 표시장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 기판상의 게이트 구동회로 영역에는
    쉬프트 레지스터를 이루는 복수의 스위칭 TFT와 풀업 스위칭 소자 및 풀다운 스위칭 소자가 먼저 코플래너(Coplanar) 구조로 패터닝되어 구성되고,
    상기 복수의 서브 화소를 포함하는 영상 표시 면은
    상기 복수의 절연층의 높이가 평탄화된 상태에서 상기 복수의 절연층 전면에 상기 복수의 서브 화소가 구성되는,
    영상 표시장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 쉬프트 레지스터를 구성하는 상기 복수의 스위칭 TFT, 풀업 스위칭 소자, 및 풀다운 스위칭 소자는 액티브층이 저온 폴리 실리콘으로 형성된 LTPS 타입의 TFT로 구성되며,
    상기 영상 표시 면의 서브 화소들에 구성되는 TFT들은 액티브층이 산화물로 형성되는 옥사이드 타입의 TFT로 구성되는,
    영상 표시장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 게이트 구동회로의 스캔 신호 출력단인 상기 풀업 스위칭 소자의 드레인 전극에는 콘택홀이 구성되어,
    상기 풀업 스위칭 소자의 드레인 전극 콘택홀에 구성되는 게이트 콘택 전극에 의해 상기 풀업 스위칭 소자의 드레인 전극과 상기 영상 표시 면의 게이트 라인이 전기적으로 연결되어 스캔 펄스가 상기 게이트 라인으로 전송되는,
    영상 표시장치.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 기판상의 게이트 구동회로 영역에는
    상기 복수의 클럭 배선과 링크 라인을 통해서 전송되는 게이트 제어신호 및 복수의 클럭펄스를 이용하여 복수의 게이트 라인을 순서대로 구동하기 위한 스캔 신호들을 생성 및 출력하는 쉬프트 레지스터; 및
    상기 복수의 클럭 배선과 링크 라인을 통해서 전송되는 상기 게이트 제어신호 및 복수의 클럭펄스를 이용하여 상기 영상 표시 면의 에미션 라인들을 구동하기 위한 발광 제어신호들을 생성 및 출력하는 발광 제어 레지스터를 포함하는,
    영상 표시장치.
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