液晶显示设备及其制造方法.pdf

公开了一种液晶显示设备及其制造方法，该液晶显示设备包括：含有连接至栅线的栅极焊盘和连接至数据线的数据焊盘的液晶面板、至少一个安装在电路基板上、包括多晶硅薄膜晶体管的驱动电路以及电连接该驱动集成电路和该栅极焊盘或数据焊盘的导电膜。该驱动电路通过低温多晶硅(LTPS)工艺形成，还包括将与该栅极焊盘或数据焊盘连接的电路焊盘。

1、  一种液晶显示设备，包括：
含有连接至栅线的栅极焊盘和连接至数据线的数据焊盘的液晶面板；
至少一个安装在电路基板上、包括多晶硅薄膜晶体管的驱动电路，所述驱动电路通过低温多晶硅(LTPS)工艺形成，还包括将与所述栅极焊盘或数据焊盘连接的电路焊盘；以及
电连接所述驱动集成电路和所述栅极焊盘或数据焊盘的导电膜。

2、  根据权利要求1所述的液晶显示设备，其中所述驱动集成电路的每个电路焊盘包括下焊盘、具有至少一个接触孔以外露所述下焊盘的保护层、和通过所述接触孔连接至所述下焊盘的上焊盘。

3、  根据权利要求1所述的液晶显示设备，其中所述驱动集成电路的每个电路焊盘通过形成在保护层中的至少一个接触孔而外露。

4、  根据权利要求2所述的液晶显示设备，其中所述接触孔具有正方形、长方形和圆形中的任一种形状。

5、  根据权利要求1所述的液晶显示设备，所述驱动电路被划分成多个驱动电路。

6、  一种制造液晶显示设备的方法，所述方法包括：
制备含有连接至栅线的栅极焊盘和连接至数据线的数据焊盘的液晶面板；
利用低温多晶硅(LTPS)工艺形成至少一个安装在电路基板上、包括多晶硅薄膜晶体管的驱动电路，所述驱动电路还包括将与所述栅极焊盘或数据焊盘连接的电路焊盘；以及
利用导电膜电连接所述驱动集成电路和所述栅极焊盘或数据焊盘。

7、  根据权利要求6所述的方法，其中所述驱动集成电路的每个电路焊盘包括下焊盘、具有至少一个接触孔以外露所述下焊盘的保护层、和通过所述接触孔连接至所述下焊盘的上焊盘。

8、  根据权利要求6所述的方法，其中通过保护层中的至少一个孔外露所述驱动集成电路的每个电路焊盘。

9、  根据权利要求7所述的方法，其中以正方形、长方形和圆形中的任一种形状形成所述接触孔。

10、  根据权利要求6所述的方法，其中利用导电膜电连接所述驱动集成电路和所述信号焊盘的步骤包括利用焊接机对准和压印所述驱动电路和所述信号焊盘。

11、  根据权利要求10所述的方法，其中所述压印步骤在100至500℃的温度、0.15至0.60MPa的压强和2至60秒的时间的条件下执行。

液晶显示设备及其制造方法
本申请要求享有于2008年5月8日提交的韩国专利申请P2008-049654的权益，这里引入其全部内容作为参考。
技术领域
本发明涉及一种液晶显示设备，并且更具体地说，涉及一种液晶显示设备及其制造方法，该方法能简化制造工艺并能降低制造成本。
背景技术
随着信息化社会的进步，对各种显示设备的需求增多，为满足这些需求，最近已致力于研究诸如液晶显示(LCD)设备、等离子体显示面板(PDPs)、电致发光显示(ELD)设备、真空荧光显示(VFD)设备等平板显示设备。这种平板显示设备的一些已经在各种显示目的装置当中得到了实际应用。
特别是这些LCD因为具有非常好的图像质量、重量轻、尺寸薄、和低功耗的优点，已经被用于替代与移动图像显示设备相关的阴极射线管(CRT)。因此，这些LCD现在得到了最广泛的应用。LCD各种应用的发展不仅与诸如便携式计算机监视器的移动图像显示设备相关，而且与用于接收和显示广播信号的电视监视器以及计算机监视器相关。
这种LCD设备主要包括在其中以矩阵的形式排列有液晶单元的液晶面板和用于驱动液晶单元的驱动集成电路。该液晶面板包括形成有薄膜晶体管阵列的第一基板和形成有滤色片阵列的第二基板。通过单元工艺以在第一基板和第二基板之间设有液晶层的方式来将它们连接在一起。
第一基板用作薄膜晶体管基板，包括：多条栅线；与删线相交以限定像素区的多条数据线，在栅线和数据线之间设有栅绝缘层；在栅线与数据线的各个交叉点处形成的薄膜晶体管；以及在各个像素区中形成、将与各个薄膜晶体管连接的像素电极。
第二基板用作滤色片基板，包括用于阻挡光入射到除像素区外的区域的黑矩阵层、用于重现色调的R、G、B滤色片层、以及在滤色片层上的公共电极。
薄膜晶体管基板和滤色片基板连接在一起，并在它们之间设有液晶层。
驱动集成电路包括用于提供图像信号给液晶面板的数据线的多个数据驱动集成电路，和用于提供栅脉冲给液晶面板的栅线的多个栅极驱动集成电路。安装该栅极驱动集成电路和该数据驱动集成电路，使它们将分别与连接至栅线的栅极焊盘和连接至数据线的数据焊盘连接。有两种安装方法，其中一种是TAB方法，而另外一种是玻璃上芯片(COG)方法，通过这些方法，芯片被直接安装在基板上。
根据TAB方法，栅极驱动集成电路和数据驱动集成电路各自被安装在载带封装(TCP)上，并通过采用ACF膜被连接至液晶面板。根据玻璃上芯片(COG)方法，栅极驱动集成电路和数据驱动集成电路被直接安装在薄膜晶体管阵列基板上，并粘接柔性印刷电路薄膜(FPC)以传输信号至栅极驱动集成电路和数据驱动集成电路。
然而，通过利用TAB或COG方法安装驱动集成电路的技术存在这样的问题，即TCP、FPC和PCB的安装导致成本增加，并因为TCP、FPC和PCB占据大的面积而引起边框(bezel)的增大。
发明内容
因此，本发明涉及一种液晶显示设备及其制造方法，所述设备和方法基本上克服了因现有技术的局限和缺点引起的一个或多个问题。
本发明的目的是提供一种液晶显示设备及其制造方法，该设备和方法能简化制造工艺和降低制造成本。
本发明的其它优点、目的和特征的一部分将在下面的说明中给出，一部分对于那些本领域普通技术人员来说可以从下面的说明中明显得出或是通过本发明的实施而获悉。通过在文字说明部分、权利要求书以及附图中具体给出的结构，可实现和获得本发明的目的和其它优点。
为了实现这些目的和其它优点，并且根据本发明的如此处具体地和概况地描述的目的，一种液晶显示设备包括：含有连接至栅线的栅极焊盘和连接至数据线的数据焊盘的液晶面板；至少一个安装在电路基板上，包括多晶硅薄膜晶体管的驱动电路，该驱动电路通过低温多晶硅(LTPS)工艺形成，还包括将与栅极焊盘或数据焊盘连接的电路焊盘；以及电连接驱动集成电路和栅极焊盘或数据焊盘的导电膜。
根据本发明的另一方面，一种制造液晶显示设备的方法包括：制备含有连接至栅线的栅极焊盘和连接至数据线的数据焊盘的液晶面板；利用低温多晶硅(LTPS)工艺形成至少一个安装在电路基板上、包括多晶硅薄膜晶体管的驱动电路，该驱动电路还包括将与栅极焊盘或数据焊盘连接的电路焊盘；利用导电膜电连接驱动集成电路和栅极焊盘或数据焊盘。
应当理解，本发明前面的概括描述和后面的详细描述均为示例性和解释性的，意在提供对所要求保护的本发明的进一步的理解。
附图说明
用于提供对本发明进一步理解并且被包含在本申请中且构成本申请一部分的附图，说明本发明的实施例，并与文字描述一起用于解释本发明的原理。
在附图中：
图1是表示根据本发明的液晶显示设备的俯视图；
图2是表示沿图1的I-I’线作出的液晶显示设备的剖视图；
图3A是根据本发明第一实施例的图2的“A“部分的放大剖视图；
图3B是根据本发明第二实施例的图2的“A“部分的放大剖视图；
图4A至4D是表示根据本发明第一实施例制造图3A中的栅极驱动电路的方法的剖视图；
图5A至5C是表示栅极驱动电路的接触孔的实施例的视图；
图6A至6C是表示根据本发明第二实施例制造图3B中的栅极驱动电路的方法的剖视图；
图7是表示图3B中所示电路的接触孔的俯视图；以及
图8A和8B表示安装通过LTPS工艺形成的栅极驱动电路至液晶面板的各种修改示例的视图。
具体实施方式
现在将详细描述与一种液晶显示设备及其制造方法相关的本发明的优选实施例，所述实施例的示例示于附图中，如果可行，在所有附图中使用相同参考标记表示相同或类似的部分。
图1是表示根据本发明的液晶显示设备的俯视图，图2是表示沿图1的I-I’线作出的液晶显示设备的剖视图。
参考图1和图2，液晶显示设备包括以矩阵形式排列了一些液晶单元LC的液晶面板115和用于驱动这些液晶单元LC的一些驱动电路。液晶面板115包括形成有薄膜晶体管阵列的第一基板110和形成有滤色片阵列的第二基板112。通过单元工艺，以在第一基板110和第二基板112之间设有液晶层的方式将第一基板110和第二基板112连接在一起。
第一基板110用作薄膜晶体管基板，包括：多条栅线GL1至GLn，与栅线交叉以限定像素区的多条数据线DL1至DLm，在栅线GL1至GLn和数据线DL1至DLm之间设有绝缘层，形成在各个栅线GL1至GLn和数据线DL1至DLm的交点处的薄膜晶体管TFT，以及在各个像素区形成、将与各个薄膜晶体管连接的像素电极。
每个薄膜晶体管TFT包括：从每条栅线GL分支出来的栅极；形成在形成有栅极的基板的前表面上的栅绝缘层；形成在栅绝缘层上并覆盖栅极的半导体层；从每条数据线DL分支出来并形成在半导体层上的源极；以及形成在半导体层上并对着源极的漏极。
第一基板110连接至用作滤色片基板的第二基板112，并在第一基板110与第二基板112之间设有液晶层。第二基板112包括：用于阻挡光入射到除像素区外的区域的黑矩阵层；用于重现色调的R、G、B滤色片层；以及在滤色片层上的公共电极。
这些驱动电路包括在非显示区域中的、用于提供图像信号给液晶面板115的数据线DL1至DLm的多个数据驱动集成电路140和用于提供扫描脉冲给液晶面板115的栅线GL1至GLn的栅极驱动电路150，该非显示区域是被第二基板112外露的第一基板110的区域，。
栅极驱动电路150通过低温多晶硅(LTPS)工艺形成，其中多晶硅薄膜晶体管被安装在电路基板上，并被安装在第一基板110上。栅极驱动电路150通过多个栅连接线127依次提供扫描脉冲给栅线GL1至GLn，并且逐行地依次驱动液晶面板115上的液晶单元LC。
只要扫描脉冲被提供给GL1至GL中的任何一条，数据驱动集成电路140就提供像素电压信号给每一条数据线DL1至DLm。
连接至栅线的栅极焊盘通过ACF膜124连接至栅极驱动电路150。ACF膜124包括导电球124a和热固性树脂124b，并被热压印以电连接栅极焊盘和栅极驱动集成电路150。
这些数据驱动集成电路140分别安装在多个载带封装(以下称为“TCP”)130上，并放置在印刷电路板(PCB)120和液晶面板115之间以连接它们。数据驱动集成电路140根据数据控制信号转换数字数据信号为模拟图像信号，并分别通过多个数据连接线147提供这些图像信号给数据线DL1至DLm。
图3A是根据本发明第一实施例的图2的“A”部分的放大剖视图，而图3B是根据本发明第二实施例的图2的“A”部分的放大剖视图。
如图3A中所示，栅极驱动电路150的电路焊盘155和液晶面板115的栅极焊盘145通过ACF膜124互相连接，该ACF膜124包括每个具有1至15um直径的导电球124a和热固性树脂124b。
栅极驱动电路150的焊盘区包括依次沉积在电路基板130上的缓冲层131、栅绝缘层(未示出)、层间绝缘层132、下焊盘134、保护层136和上焊盘138。电路焊盘155包括下焊盘134和上焊盘138。
缓冲层131用于阻止电路基板130产生的杂质移动至栅极驱动电路150中的多晶硅薄膜晶体管(未示出)的半导体层(未示出)。
保护层136包括用于外露下焊盘134的接触孔160。上焊盘138和下焊盘134通过接触孔160互相电连接。下焊盘134在栅金属层或源/漏金属层中形成。上焊盘138在透明导电层中形成。
栅极焊盘145包括位于第一基板110上的上焊盘141和下焊盘143。下焊盘143和上焊盘141通过形成在保护层142中的接触孔互相电连接。下焊盘143在源/漏金属层或栅金属层中形成。上焊盘141在透明导电层中形成。
栅金属层由从钼(Mo)、铝(Al)、铝-钕(Al-Nd)、铜(Cu)、铬(Cr)、钛(Ti)、和它们的合金构成的组中选出的金属形成，并具有单层结构或多层结构。
源/漏金属层由从钼(Mo)、铝(Al)、铝-钕(Al-Nd)、铜(Cu)、铬(Cr)、钛(Ti)、钼钛(MoTi)合金、钼铌(MoNb)合金、钛铌(TiNb)合金以及它们的合金构成的组中选出的金属形成，并具有单层结构或多层结构。
通过利用PECVD方法沉积诸如氧化硅(SiO_x)或氮化硅(SiN_x)的无机绝缘材料、或者利用旋转或非旋转涂敷方法涂敷具有小介电常数的丙烯酸有机化合物或诸如苯并环丁烯(BCB)或全氟环丁烷(PFCB)的有机绝缘材料，形成栅极驱动电路150的缓冲层131、栅绝缘层(未示出)、层间绝缘层132和保护层136以及在第一基板110上的保护层142。
透明导电层由从铟锡氧化物(ITO)、锡氧化物(TO)、铟锌氧化物(IZO)和铟锡锌氧化物(ITZO)构成的组中选出的材料形成。
对栅极驱动电路150和栅极焊盘145进行热压印并利用ACF膜124使它们互相电连接，以及利用ACF膜124使栅极驱动集成电路150的上焊盘138和栅极焊盘145的上焊盘141互相电连接。以这样的方式来执行该压印工艺，即通过利用TAB焊接机使利用LTPS工艺形成的栅极驱动电路150和液晶面板115的栅极焊盘145互相对准和对它们进行预压印、然后利用PCB焊接机对它们进行最终压印。
在0至500℃的温度、0至0.60MPa的压强和0至30秒的时间的条件下执行该预压印工艺。在100至500℃的温度、0.15至0.60MPa的压强和2至60秒的时间的条件下执行该最终压印工艺。这种压强条件是焊接机中的压强条件，然而，可改变实际的压强条件。
除了上述的压印方法，可利用焊接机通过单压印工艺压印栅极驱动电路150和栅极焊盘145。
栅极驱动电路150和栅极焊盘145也可如图3B中所示来形成。
参考图3B，栅极驱动电路150的焊盘区包括依次沉积在电路基板130上的缓冲层131、栅绝缘层(未示出)、层间绝缘层132和电路焊盘135。
保护层136具有接触孔163以外露焊盘135。为了防止电路焊盘135的腐蚀问题，电路焊盘135由从钼(Mo)、铬(Cr)、钨(W)、钛(Ti)、钼钛(MoTi)以及它们的混合物构成的组中选出来的具有非常好的抗腐蚀性能的材料形成。
栅极焊盘145包括位于第一基板110上的上焊盘141和下焊盘143。下焊盘143和上焊盘141通过接触孔互相电连接。下焊盘143在源/漏金属层或栅金属层中形成。上焊盘141在透明导电层中形成。
栅金属层由从钼(Mo)、铝(Al)、铝-钕(Al-Nd)、铜(Cu)、铬(Cr)、钛(Ti)和它们的合金构成的组中选出来的金属形成，并具有单层结构或多层结构。
源/漏金属层由从钼(Mo)、铝(Al)、铝-钕(Al-Nd)、铜(Cu)、铬(Cr)、钛(Ti)、钼钛(MoTi)合金、钼铌(MoNb)合金、钛铌(TiNb)合金以及它们的合金构成的组中选出的金属形成，并具有单层结构或多层结构。
利用PECVD方法沉积诸如氧化硅(SiO_x)或氮化硅(SiN_x)的无机绝缘材料、或者利用旋转或非旋转涂敷方法涂敷具有小介电常数的丙烯酸有机化合物或诸如苯并环丁烯(BCB)或全氟环丁烷(PFCB)的有机绝缘材料，形成栅极驱动电路150的缓冲层131、栅绝缘层(未示出)、层间绝缘层132和保护层136以及在第一基板110上的保护层142。
透明导电层由从铟锡氧化物(ITO)、锡氧化物(TO)、铟锌氧化物(IZO)和铟锡锌氧化物(ITZO)构成的组中选出的材料形成。
对栅极驱动电路150和栅极焊盘145进行热压并利用ACF膜124使它们互相电连接，以及利用ACF膜124使栅极驱动电路150的电路焊盘135和栅极焊盘145的上焊盘141互相电连接。
以这样的方式来执行该热压工艺，即通过利用TAB焊接机使利用LTPS工艺形成的栅极驱动电路150和液晶面板115的栅极焊盘145互相对准和对它们进行预压印、然后利用PCB焊接机对它们进行最终压印。
在0至500℃的温度、0至0.60MPa的压强和0至30秒的时间的条件下执行该预压印工艺。在100至500℃的温度、0.15至0.60MPa的压强和2至60秒的时间的条件下执行该最终压印工艺。这种压强条件是焊接机中的压强条件，然而，可以改变实际的压强条件。
除了上述的压印方法，可以利用焊接机通过单压印工艺压印栅极驱动电路150和栅极焊盘145。
因为通过LTPS工艺形成的栅极驱动电路150和栅极焊盘145通过ACF膜124互相电连接，所以在本发明中没有采用在TAB或COG方法中的TCP、FPC和PCB。因此，简化了制造工艺，并降低了制造成本。此外，因为减少了可能被TCP、FPC和PBC占用的面积，所以能够满足窄边框(narrow bezel)的要求。
图4A至4D是表示根据本发明第一实施例制造图3A中的栅极驱动电路150的剖视图。
参考图4A和图4B，在电路基板130上依次沉积缓冲层131、栅绝缘层(末示出)、层间绝缘层132、下焊盘134和保护层136。
利用PECVD方法沉积诸如氧化硅(SiO_x)或氮化硅(SiN_x)的无机绝缘材料、或者利用旋转或非旋转涂敷方法涂敷具有小介电常数的丙烯酸有机化合物或诸如苯并环丁烯(BCB)或全氟环丁烷(PFCB)的有机绝缘材料，形成缓冲层131、栅绝缘层(未示出)、层间绝缘层132和保护层136。
通过在层间绝缘层132上沉积、例如溅射栅金属层材料或源/漏金属层材料来形成下焊盘134。
栅金属层由从钼(Mo)、铝(Al)、铝-钕(Al-Nd)、铜(Cu)、铬(Cr)、钛(Ti)和它们的合金构成的组中选出来的金属形成，并具有单层结构或多层结构。
源/漏金属层由从钼(Mo)、铝(Al)、铝-钕(Al-Nd)、铜(Cu)、铬(Cr)、钛(Ti)、钼钛(MoTi)合金、钼铌(MoNb)合金、钛铌(TiNb)合金以及它们的合金构成的组中选出的金属形成，并具有单层结构或多层结构。
接着，如图4C所示，利用掩膜通过光刻工艺和刻蚀工艺在保护层136形成接触孔160，从而外露下焊盘134的部分区域。随后，如图4D所示，在保护层136上形成透明导电层的上焊盘138。上焊盘138通过接触孔160与下焊盘134电连接。
如图5A至5C所示，栅极驱动电路150的接触孔160的数量可以是一个或多个，并且接触孔的形状可以是正方形、长方形和圆形中的任意一种。
图6A至6C是表示根据本发明第二实施例制造图3B中的栅极驱动集成电路150的方法的剖视图。
参考图6A和6B，在电路基板130上依次沉积缓冲层131、栅绝缘层(未示出)、层间绝缘层132、电路焊盘135和保护层136。
利用PECVD方法沉积诸如氧化硅(SiO_x)或氮化硅(SiN_x)的无机绝缘材料、或者利用旋转或非旋转涂敷方法涂敷具有小介电常数的丙烯酸有机化合物或诸如苯并环丁烯(BCB)或全氟环丁烷(PFCB)的有机绝缘材料，形成缓冲层131、栅绝缘层(未示出)、层间绝缘层132和保护层136。
通过沉积、例如溅射从由钼(Mo)、铬(Cr)、钨(W)、钛(Ti)、钼钛(MoTi)以及它们的混合物构成的组中选出的一种具有非常好的抗腐蚀性的材料来形成在层间绝缘层132上的电路焊盘135。
接着，如图6C所示，利用掩膜通过光刻工艺和刻蚀工艺在保护层136形成接触孔163，从而外露电路焊盘135的部分区域。
如图7所示，该实施例的接触孔163具有比第一实施例的接触孔160(参考图3A)大的接触孔面积(即，接触区)。
如图8A和8B所示，如果需要，可提供多个通过LTPS工艺形成的、将安装至第一基板110上的栅极驱动电路150。
因为通过LTPS工艺形成的栅极驱动电路具有2至7mm的厚度，如果单个栅极驱动电路被形成得太长，则栅极驱动电路具有容易破裂并且对准或焊接工艺变得困难的问题。因此，如果需要，对栅极驱动电路150进行划分。
如上所述，因为通过LTPS工艺形成的栅极驱动电路150和栅极焊盘145通过ACF膜124互相电连接，所以本发明不需要采用TAB或COG方法中的TCP、FPC和PCB。因此，简化了制造工艺，并降低了制造成本。此外，减少了可能被TCP、FPC和PBC占用的面积，能够满足窄边框(narrow bezel)的要求。
尽管参考制造栅极驱动电路的方法解释了本发明，本发明也能够被应用在制造数据驱动集成电路的方法中。
如上所述，根据本发明的液晶显示设备及其制造方法具有下列效果。
因为通过LTPS工艺形成的栅极驱动电路150和栅极焊盘145通过ACF膜124互相电连接，所以本发明不需要采用TAB或COG方法中的TCP、FPC和PCB。因此，简化了制造工艺，并降低了制造成本。此外，减少了可能被TCP、FPC和PBC占用的面积，能够满足窄边框(narrow bezel)的要求。
在不脱离本发明精神或范围的情况下，对本发明可进行各种修改和变化，这对于本领域技术人员来说是显而易见的。因而，本发明意在覆盖落入所附权利要求的范围之内及其等效物的范围之内的变型和改变。