KR100529196B1 - 액정 표시장치 - Google Patents

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KR100529196B1
KR100529196B1 KR10-2001-0031246A KR20010031246A KR100529196B1 KR 100529196 B1 KR100529196 B1 KR 100529196B1 KR 20010031246 A KR20010031246 A KR 20010031246A KR 100529196 B1 KR100529196 B1 KR 100529196B1
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히로아키 구사마
후토시 기스노
다카히로 히라노
데츠야 다카나시
요시카즈 야베
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후지츠 프론테크 가부시키가이샤
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Abstract

높은 콘트라스트와 넓은 시야각 및 훌륭한 인식성으로 이미지를 표시하는 액정 표시장치가 개시된다. 장치의 일 관점은 복수 컬러의 표면조명을 방출하기 위한 백라이트 유닛; 및 표시 스크린상에 배열된 하나 또는 그 이상의 셔터를 개별적으로 개방/폐쇄함으로써 백라이트로부터 나오는 표면조명을 투과 또는 차단하도록 제어하는 액정 셔터 유닛을 포함한다. 액정 셔터 유닛은 각 도트를 형성하고, 이는 컬러 이미지를 표시하는 최소 단위이고, 앞서 설명한 복수의 컬러의 빛에 공통적인 하나의 픽셀을 사용하고, 하나의 셔터에 의해 픽셀을 제어한다.

Description

액정 표시장치{Liquid Crystal Display Apparatus}
본 발명은 역, 공항 등에서 안내판으로서 사용되고, 실외에서 광고판 등으로 사용되는 액정 표시장치에 관한 것이다.
본 발명은 또한 소형 개인 액정 표시장치에도 적용될 수 있다. 그러나, 상기 언급한 바와 같이 역, 공항 등에서 공용(公用)을 위한 대형 액정 표시장치로 사용되어지는 것이 기대된다.
액정 표시장치는 다양한 형태로 정보를 표시할 수 있고, 정보의 내용도 표시 프로그램을 바꿈으로써 쉽게 바뀌어질 수 있기 때문에 역, 공항 등에서 안내판으로 사용되는 종래의 기계적 표시판을 대체하고 있다. 더욱이, 액정 표시장치는 길거리 상점을 위한 광고판 등으로 널리 사용되고 있다.
최근, 문자와 그림은 단색으로 표시되는 것 뿐만 아니라, 많은 컬러를 선택적으로 스위칭할 수 있는 컬러 액정 표시(이하에서 '멀티-컬러 표시'라고 함)를 사용하여 강하고 인상 깊은 컬러로 표시되고 있다.
도 1은 종래의 컬러(멀티-컬러) 액정 표시장치의 형태를 도시한다.
종래의 액정 표시 장치는 표면 조명으로서 백색광을 방출하는 백라이트(1)(예를 들어, 백색광원과 광확산판); 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 각 픽셀에 대응하여 백색광을 투과시키거나 (셔터가 폐쇄됨으로써)차단하기 위한 액정 셔터 패널(2); 및 액정 셔터패널(2)상의 각 픽셀에 대응하여 적색, 녹색 또는 청색을 지정하기 위한 컬러 필터(3)를 기본적으로 포함한다.
액정 셔터 패널(2)은 보통 LCD(Liquid Crystal Display) 패널이라고 불려지고, R, G, B를 위해 각 픽셀에 설치된 셔터(액정의 광학적 투과성질에 기초하여 개폐됨)의 온/오프를 조절함으로써 각 픽셀에 대한 빛의 투과와 차단을 제어한다. 액정 셔터 패널(2)은 픽셀 그룹의 수직 및 수평배열을 갖는다. 픽셀그룹(2a)의 배열은 빛의 3원색 R, G, B를 위한 픽셀들을 포함한다. 컬러 필터(3)는 픽셀그룹(2a)내의 픽셀들에 대응하도록 배열된 R, G, B를 위한 필터를 갖는다. 액정 셔터 패널(2) 내의 픽셀이 투과상태로 진입할 때, 후방 백라이트(1)로부터 방출된 백색광은 픽셀을 통과한 다음 컬러 필터(3)를 통과함으로서 모든 색상의 빛을 출력한다.
액정 셔터 패널(2) 내의 모든 픽셀은 액정 셔터 패널(2)내에 구비된 구동회로(2b)에 의하여 구동된다. 각 구동회로(2b)는 각 픽셀의 온/오프를 조절하고, 전체 액정 표시장치를 구동하는 구동장치로부터의 제어신호에 따라 동작된다.
대형 액정 표시장치를 공용(公用)으로 설계할 때, 앞서 언급한 액정 표시장치는 액정 표시 유닛으로써 사용된다. 적어도 수평 및 수직방향으로 배열된 복수의 액정 표시 유닛들을 사용하면, 대형 액정 표시 스크린을 실현할 수 있다.
도 2a, 2b, 2c는 멀티-컬러 표시장치의 원리를 도시한다.
액정 셔터 패널(LCD 패널)은 도 2a에 도시된 바와 같이 적색(R), 녹색(G), 청색(B)인 3가지 픽셀(한 픽셀은 한 셔터에 대응됨) 타입을 포함하는 픽셀그룹의 수직 및 수평배열을 갖는다. 각 픽셀(셔터)은 구동회로의 동작에 의해 온/오프가 조절된다. 컬러 이미지를 표시할 때, R, G, B의 빛은 도 2b 및 2c에 도시된 바와 같이 R, G, B의 픽셀을 적절히 조합하여 구동함으로써 방출된다. 다양한 컬러는 컬러혼합의 원리에 기초하여 원하는 컬러로 표시될 수 있다. 예를 들어, 적색을 내기 위해서는 액정 셔터 패널(2)의 R 픽셀만이 온(ON)으로 조절되고, 나머지 G 및 B 픽셀은 도 2b와 같이 오프(OFF)된다. 따라서, 액정 표시장치는 적색을 표시한다. 액정 표시장치상에 백색을 표시하려고 할 때는 모든 R, G, B 픽셀이 도 2c와 같이 온(ON)으로 된다. 그러면, R, G, B 컬러의 혼합 결과로서 백색이 표시된다.
더욱이, 다양한 정보를 포함하는 컬러 이미지는 표시될 문자, 기호, 그래픽, 등에 따라 액정 셔터 패널(2) 내에 배열된 복수의 픽셀 그룹을 선택적으로 제어함으로써 표시될 수 있다. 이 경우, 픽셀 조합, 즉 3가지 형태의 픽셀 R, G, B는 컬러 이미지를 표시하는 최소의 단위로 처리되고, 이는 도트(dot)라고 일컬어진다.
예를 들어, 기차역에서 기차 도착에 관한 정보가 표시될 때, 예를 들어 '준급행', '완행' 등과 같이 도착하는 기차의 형태는 특정 컬러로 표시될 수 있다. 준급행 열차를 적색으로 표시하고 완행열차를 녹색으로 표시할 때, 액정 셔터 패널내의 각 도트는 도트들이 '준급행"의 문자를 표시할 수 있도록 온(ON)으로 조절된다. 이 때, 문자는 적색으로 표시되기 때문에, 도트를 형성하는 3가지 픽셀중 R 픽셀만이 온(On)이 된다. 따라서, '준급행'의 문자는 적색으로 표시된다. 마찬가지로, '완행'의 문자를 녹색으로 표시할 때, 액정 셔터 패널내의 각 도트는 '완행'의 문자가 표시될 수 있도록 온(On)으로 조절된다. '완행'의 문자를 녹색으로 표시하기 위해, 각 도트를 형성하는 3가지 픽셀중 G 픽셀만이 온(On)으로 조절되고, 나머지 픽셀들은 오프(Off)가 된다. 따라서, '완행'의 문자가 녹색으로 표시될 수 있다.
상기 언급한 바와 같이, 종래의 컬러 액정 표시장치에 있어서, 백색광원은 백라이트로 사용되고, 액정 셔터 패널의 R, G, B 픽셀은 임의의 컬러에서 원하는 이미지를 표시하기 위해 선택적으로 온/오프로 조절된다. 그러나, 이러한 시스템에서 개구율은 R, G, B의 세가지 픽셀로 나누어지는 컬러 이미지 표시의 최소 단위인 한개의 도트 때문에 어쩔 수 없이 작다.
본 명세서에서, 개구율은 '한 도트의 총면적'에 대한 '픽셀의 온(On) 면적'의 비율로 정의한다. 앞서 언급한 종래의 시스템에서, 각 R, G, B 픽셀의 면적은 도 2a 내지 2c에 도시된 바와 같이, 한 도트 전체면적의 1/3보다 적다. 따라서, 적색, 녹색, 청색의 원색이 표시될 때, 도트내의 한 픽셀만이 온(On) 된다. 따라서, 개구율은 1/3과 같거나 그 미만이다. 덧붙여, 적색, 녹색, 청색의 3원색중 두가지를 혼합하여 얻어지는 담청색, 자주색, 노란색 등을 표시할 때는 한 도트내의 두 픽셀이 온(On)으로 된다. 이 경우, 개구율은 2/3과 같거나 이보다 작다.
따라서, 만약 개구율이 작다면 표시되는 이미지의 콘트라스트는 낮아질 수 있을 것이고, 그리고 시야각은 더 작아지고, 이로써, 장치의 인식성을 낮춘다. 따라서, 종래의 컬러 액정 표시장치는 높은 콘트라스트 와 넓은 시야각을 요구하는 공공 표시(길거리 광고, 기차역에서 도착하는 기차의 안내판 등)에는 적용할 수 없었다. 즉, 종래의 컬러 액정 표시장치는 낮은 콘트라스트를 갖기 때문에, 표시된 이미지가 태양광선의 입사각에 따라 전혀 알아 볼 수 없거나, 표시된 이미지를 비스듬히 볼 때에는 알아 볼 수 없었다.
도 3a 및 3b는 앞서 설명한 바와 같이 멀티-컬러가 아니라 단일 컬러(단색 이미지 포함)을 표시할 수 있는 종래의 액정 표시장치의 예를 도시하고 있다. 본 명세서에서 설명하고 있는 액정 표시장치는 액정 표시 유닛이다. 복수의 액정 표시 유닛을 수직방향 및 수평방향으로 배열함으로써, 대형 표시 스크린을 이룰 수 있다.
도 3a 및 3b에 도시된 액정 표시장치는 단일 컬러 광원이 될 수 있는 백라이트 광원(11) 및 액정 셔터 패널(LCD 패널)(12)을 포함한다.
백라이트 광원(11)은 장치의 하우징(13)내에 구비되고, 도 3a에 도시된 단일 백색 광원 또는 도 3b에 도시된 단일 컬러 광원인 LED 등이 될 수 있다. 더욱이, 광확산판이 광원으로 부터의 빛을 표면 조명내로 발산하기 위하여 설치될 수 잇다.
액정 셔터 패널(12)은 TN 시스템에서 동작되고, 후방의 백라이트 광원(11)으로부터 방출되는 빛을 수용하고, 그리고 각 픽셀에 대응하는 셔터를 구비하고 있다. 셔터는 외부 제어장치로부터의 표시신호에 따르는 구동회로(14)에 의해 개폐된다. 즉, 백라이트 광원(11)의 빛은 셔터가 개방된 픽셀을 통과하고, 그리고 나머지 영역에 의해 차단된다.
액정 셔터 패널(12)의 각 셔터는 외부신호에 의해 개방 또는 폐쇄될 수 있고, 백라이트 광원(11)의 빛은 액정 셔터 패널(12)상의 표시 스크린내에 온(On) 되어진 픽셀의 셔터 개방에 의해 전진되고, 온(On)으로 되어 있지 않은 픽셀의 셔터는 빛을 차단하기 위하여 폐쇄된다. 따라서, 단일 컬러가 표시될 때, 각 셔터에 대응되는 한 픽셀은 이미지 표시의 최소 단위이다.
앞서 설명한 바와 같이, 단일 컬러를 표시하기 위한 종래의 액정 표시장치는 액정 셔터 패널(12)의 각 셔터의 개폐를 제어함으로써 후방으로부터 방출되는 빛의 투과와 차단을 스위칭하여 스크린을 표시한다. 예를 들어, 문자가 표시될 때, 표시되어질 문자의 형상에 대응하는 픽셀들의 셔터는 개방되고 온으로 되며, 나머지 영역의 셔터들은 원하는 문자의 배경으로써 검은색을 표시하기 위하여 폐쇄된다. 따라서 문자 부분과 배경부분 사이의 콘트라스트를 높임으로써 높은 인식성의 선명한 표시가 실현된다.
그러나, 현재의 액정 셔터 패널로는 셔터를 폐쇄함으로써 빛을 완벽하게 차단할 수 없다. 즉, 액정 분자들의 불균일한 배열이 어느 정도의 빛 투과를 허용한다. 따라서, 빛을 차단함으로써 검은색이 표시되어야 할 부분은 백색광원을 사용하였을 때 암청색을 띄게 되고, 컬러 광원이 사용될 때 검은색 이외의 모든 어두운 색은 광원의 컬러에 의존하게 된다. 만약 배경이 검은색이 아니라면, 배경부분과 문자 부분 사이의 콘트라스트는 나빠지고, 이로 인해, 액정의 셔터 효과를 얻는데 실패하게 된다. 이러한 문제는 도 1에 도시된 컬러 액정 표시장치에서도 일어난다. 도 3a 및 도 3b에 도시된 액정 표시장치에서와 같이, 액정 셔터 패널이 표시 스크린의 전방에 설치된 형태에서는 심각한 문제를 일으킨다.
상기 언급한 문제를 해결하기 위하여, 다양한 시스템이 제안되었다. 그러나, 효율적인 해법은 제안되지 못했다. 이하에서 설명하는 것은 종래의 시스템과 그 문제점들이다.
* 네가티브(통상 검은색) 표시 TN 단일 평판 시스템
이것은 On 전압부분에 대해 백색을 표시하고 OFF 전압부분에 대해 검은색을 표시하는 시스템이다. 시야각이 넓고, 응답속도는 약 50ms이고, 속도는 액정재료를 봉합하는 셀 갭(Cell Gap)(셀 두께)의 간격을 조정함으로써 증가될 수 있다. 배경색은 기본적으로 암청색으로, 충분한 검은색이 될 수 없다. 이 시스템은 다양한 공공 표시로 사용될 수 있다.
* 포지티브(통상 백색) 표시 TN 시스템(단일평판과 다층 평판을 포함함)
원리는 TN 시스템의 원리와 동일함. 그러나 이 시스템에서 이미지는 좁은 시야각을 갖는 검은색으로 표시될 수 있다.
* G. H 시스템 및 H-TN 시스템
액정은 액정의 검은색을 표시하기 위하여 염료와 혼합된다. 그러나, 만족스러운 검은색을 얻기 위해 두꺼운 셀을 갖고 충분한 양의 염료를 포함하는 것이 필요하다. 따라서, 두꺼운 셀은 응답속도를 낮추고, 다양한 표시에 대해 부적당한 공공 표시를 초래한다.
* 강유전체 시스템
넓은 시야각과 높은 응답속도를 얻을 수 있다. 그러나, 매우 얇은 셀이 필요하고, 이는 나쁜 항복현상을 초래한다. 더욱이, 허용되는 온도범위가 매우 좁고, 액정 재료의 특성에 기인하여 기계적 충격에 취약한 문제점이 있다.
* STN 시스템에서 위상차 평판을 이용한 시스템
시스템은 네가티브 표시 TN 시스템과 유사하다. 검은색 표시가 이루어질 때, 좁은 시야각만이 얻어진다.
본 발명의 목적은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 높은 콘트라스트, 넓은 시야각, 및 매우 높은 인식성을 갖는 액정 표시장치를 제공하는 것이다. 상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 액정표시장치는 다음과 같이 형성된다.
첫째, 본 발명의 첫번째 관점에 따른 액정 표시장치는 멀티-컬러 이미지를 표시할 수 있고, 복수 컬러의 표면 조명을 출력하기 위한 백라이트 유닛; 및 표시 스크린 상에 배열된 하나 또는 그 이상의 셔터를 개별적으로 개방/폐쇄함으로써 백라이트 유닛으로부터 나오는 표면 조명의 투과 및 차단을 제어하기 위한 액정 셔터 유닛을 포함한다. 액정 크리스탈 셔터 유닛은 각 도트를 형성하고, 이는 컬러 이미지 표시의 최소 단위이고, 상기 언급한 복수의 컬러의 빛에 공통인 한 픽셀을 사용하고, 그리고 하나의 셔터에 의해 픽셀을 제어한다.
제 1 관점에 따르면, 백 라이트 유닛은 복수 컬러의 빛을 방출하여야 하고, 액정 셔터 유닛은 컬러 이미지 표시의 최소 단위인 각 도트가 모든 복수 컬러의 빛에 공통적인 픽셀에 대응할 수 있도록 형성된다. 그 결과, 멀티-컬러 이미지를 표시하기 위하여 종래의 컬러 필터는 필요하지 않는다. 그리고, 액정 셔터 유닛은 이미지 표시의 최소 단위인 한개의 도트가 하나의 픽셀(하나의 셔터)에 의하여 형성될 수 있도록 이루어져 있다. 그 결과, 개구율은 상당히 개선될 수 있다. 원칙적으로, 개구율은 표시될 컬러와 무관하게 1/1에 가능한 한 근접할 수 있다(이에 관해, 종래의 장치는 3원색을 표시할 때 최대 1/3의 개구율을 갖는다). 따라서, 표시 스크린의 콘트라스트와 시야각은 상당히 증가할 수 있고, 이로써, 높은 인식성을 갖는 멀티-컬러 액정 표시장치를 실현할 수 있다. 장치는 소형 개인 액정 표시장치 뿐만 아니라 대형 공공 액정 표시장치로도 훌륭하다.
본 발명의 제 2 관점에 따른 액정 표시장치는 단일-컬러 액정 표시장치 또는 멀티-컬러 액정 표시장치로서 이루어질 수 있다. 기본적인 형태에서, 장치는, 표면 조명을 방출하기 위한 백라이트 유닛; 및 표시 스크린 상에 배열된 하나 또는 그 이상의 셔터를 개별적으로 개방/폐쇄함으로써 백라이트 유닛으로부터 나오는 표면 조명의 투과 및 차단을 제어하기 위한 액정 셔터 유닛을 포함한다. 액정 셔터 유닛은 셔터와 동일한 배열을 갖는 복수의 액정 셔터 패널들을 포함한다. 이들 복수의 액정 셔터 패널들은 동일 좌표에서 셔터들이 표시 스크린상에 서로 겹치도록 할 수 있다. 겹쳐진 셔터는 표시 스크린 상에서 한 픽셀을 형성한다.
본 발명의 제 2 관점에 따르면, 복수(둘 또는 그 이상)의 액정 셔터 패널은 픽셀들과 일치하는 위치를 가질 때 서로 겹쳐질 수 있다. 따라서, 픽셀이 온(On)으로 되려고 하면, 픽셀에 대응하는 겹쳐진 셔터는 동시에 개방될 수 있다. 마찬가지로, 픽셀이 오프(Off) 되려고 하면, 픽셀에 대응하는 겹쳐진 셔터는 동시에 개방될 수 있다. 픽셀이 온(On) 되었을 때, 백라이트 유닛으로부터의 빛은 개방상태에 있는 복수의 셔터를 통과한다. 한편으로는, 픽셀이 오프(Off) 되었을 때, 백라이트 유닛으로부터의 빛은 폐쇄상태에 있는 복수의 셔터에 의해 효과적으로 차단될 수 있다. 픽셀 둘레의 영역에서, 백라이트 유닛으로부터의 빛은 오프 상태에 있는 픽셀들과 함께 복수의 액정 셔터 패널에 의해 효과적으로 차단될 수 있다.
따라서, 둘 또는 그 이상의 액정 셔터 패널의 겹침에 의해, 표시 스크린중 빛이 차단되어지는 영역에서의 빛 차단능력은 현저하게 개선된다. 그 결과 액정 표시장치는 높은 콘트라스트와 인식성을 실현할 수 있다.
앞서 설명한 본 발명의 제 1 관점과 제 2 관점을 결합하는 것도 가능하고, 이로써 인식성은 더 개선된다.
더욱이, 본 발명은 소형 개인 액정 표시장치가 될 수 있으나, 이는 대형 공공 액정 표시장치의 부품을 형성하는 개별 액정 표시장치로 볼 수 있다.
추가적으로, 액정 표시장치가 설치될 때, 표시의 품질 및 동작성의 관점에서 볼 때, 이하의 형태가 본 발명의 제 1 관점 및 제 2 관점에 따른 액정 표시장치에 첨가될 수 있다.
예를 들어, 액정 표시장치는 제 1 유닛(유닛은 적어도 상기 언급한 액정 셔터 유닛, 상기 액정 셔터 유닛을 구동하기 위한 구동회로 유닛, 및 상기 언급한 백 라이트 유닛의 광원으로부터 나오는 빛을 반사하기 위한 반사 케이스를 포함함); 및 제 2 유닛(유닛은 적어도 상기 언급한 백라이트 유닛의 광원과 상기 광원을 구동하기 위한 구동회로 유닛을 포함함)을 포함할 수 있다. 제 2 유닛은 제 1 유닛에 자유롭게 부착되거나 제거될 수 있는 것이 바람직하다.
이러한 구성으로, 만약 광원이 새로운 광원으로 교체되다면, 액정 패널, 반사 케이스 등을 포함하는 제 1 유닛은 그대로 유지되고, 그리고, 광원과 구동회로 유닛을 포함하는 제 2 유닛이 교체되어진다. 즉, 필요한 부품만을 새로운 유닛으로 쉽게 교체함으로써 교체를 위한 지나친 비용이나 자원이 줄어들 수 있다.
다른 예로서, 액정 표시장치는 수직 및 수평방향중 적어도 한 방향으로 복수의 액정 표시장치가 배열된 액정 표시 스크린을 갖는 액정 표시 유닛으로 이루어질 수 있다. 액정 표시 유닛의 덮개상에서, 인접하게 배치된 액정 표시 유닛중 대향하는 다른 액정 표시유닛의 적어도 한 측면상에 낮게 내측을 향하는 단차(Steps)가 구비되고, 액정 셔터 유닛을 구동하기 위한 구동회로가 설치된 인쇄기판이 하부단차상에 위치한다.
상기 언급한 구성으로, 각 액정 셔터 유닛의 측면에 부착된 인쇄회로기판의 부품들의 높이는 더 낮아질 수 있다. 따라서, 복수의 액정 표시 유닛을 배열함으로써 대형 액정 표시 스크린을 만들 때, 인접한 액정 표시 유닛의 거리는 더 줄어들 수 있다. 그 결과, 복수의 액정 표시 유닛상에서 표시된 이미지 사이의 경계는 불분명해질 수 있고, 따라서, 화면의 품질을 현저하게 개선할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 첨부된 도면을 참조하여 이하에서 상세히 설명된다.
본 발명의 각 실시예에 따른 액정 표시장치는 대형 공공(public) 액정 표시 스크린에서 사용하기 위해 설계된다. 즉, 하나의 액정 표시 유닛으로 아래에서 설명되는 구성을 갖는 액정 표시장치를 사용하면, 복수의 액정 표시 유닛들은 수평 및 수직 방향중 적어도 한 방향으로 배열되고, 이로써 하나의 대형 액정 표시 스크린을 실현한다. 본 발명이 대형 공공 장치에 한정되지 않는 것은 분명하다.
<제 1 실시예>
이하에서 첫번째로 상세히 설명되는 것은 도 4에 도시된 제 1 실시예에 따른 컬러 액정 표시장치이다.
본 발명의 제 1 실시예에 따르면, 도 1에 도시된 종래의 장치에서 도시된 백색광원을 사용하는 백라이트(1)는 복수의 컬러(예를 들어 30,000 컬러 또는 그 이상)에 대해 임의 컬러의 표면 조명을 출력할 수 있는 멀티-컬러 백라이트(21)로 대체된다. 백라이트(21)의 실질적인 구성은 추후 설명한기로 한다. 간단히 예를 들어, 3원색을 방출할 수 있는 3가지 발광소자가 균등하게 배열된 멀티-컬러 광원, 및 방출된 빛을 확산하고 빛을 균일한 표면 조명으로 전환하는 광확산판으로 구성된다. 멀티-컬러 광원이 표면 발광체일 때, 광확산판은 필요하지 않다.
백라이트(21)의 전방 영역에는 픽셀의 배열로 특징질 수 있는 액정 셔터 패널(22)이 제공된다. 도 4에서, 백라이트(21)와 액정 셔터 패널(22)의 구성에 이해를 돕기 위해 두 요소 사이의 거리를 떨어뜨렸다. 실제로, 두 요소는 상호 매우 근접하게 위치한다. 액정 셔터 패널(22)에서, 컬러 이미지를 표시하는 최소 단위인 각 도트는 단지 한 픽셀(한 셔터)만으로 형성되어 있다. 즉, 종래의 장치에서 하나의 도트는 R, G, B의 3 픽셀에 의해 형성되고, 각 픽셀은 도 2a 내지 도 2c에 도시된 바와 같이 특정 컬러에 대응된다. 한편, 본 발명의 제 1 실시예에 따르면, 액정 셔터 패널(22)에서 각각을 형성하는 픽셀은 모든 컬러에 공통적인 단일 픽셀이고, 픽셀은 한개의 셔터에 의해 제어된다. 즉 도 5에 도시된 바와 같이, 각 도트는 종래 기술과 같이 R, G, B의 3 픽셀에 의한 것이 아니고, 모든 컬러에 공통적인 하나의 픽셀(22a)에 의해 형성된다. 그리고, 각 픽셀(22a)은 구동회로(도 4)에 의해 구동되는 셔터에 의해 온/오프 되는 것이 제어된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 도트당 한 픽셀은 액정 셔터 패널(22) 상에 매트릭스를 형성하기 위하여 수직적으로 그리고 수평적으로 배열된다. 문자 및 그래픽이 액정 셔터 패널(22) 상에 표시될 때, 픽셀(22a)은 문자와 그래픽의 형상으로 온(On) 되어진다. 이때, 도 1의 종래 표시장치와 달리, 백라이트(21)는 컬러 빛(멀티-컬러)을 방출한다. 따라서, 픽셀(22a)을 통해 방출되는 빛은 다양한 컬러가 된다. 그 결과, 표시된 문자와 그래픽은 다양한 컬러가 된다. 예를 들어, 도 6a, 6b에 도시된 바와 같이, 한 도트를 형성하는 한 픽셀(22a)이 개방될 때, 백라이트(21)의 컬러에 따라 도 6b의 도시와 같이 전체 도트는 적색으로 되고, 그리고, 도 6b의 도시와 같이 백색으로 된다. 즉, 모든 컬러에서 전체 도트는 온(On)으로 된다.
상기 언급한 구성과 같이, 도트당 픽셀(22a)의 면적은 가능한 한 최대가 될 수 있다. 따라서, 개구율은 종래의 장치와 비교하여 현저하게 개선될 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 도 1에 도시된 종래의 장치(한 도트당 3개의 픽셀을 제공)를 이용하여 3원색을 표시할 때 개구율은 1/3이 최대이다. 한편으로, 제 1 실시예에 따르면, 비율은 1/1만큼 높아질 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 컬러 액정 표시장치의 경우에, 개구율은 현저하게 개선될 수 있다. 그 결과, 표시된 이미지와 문자의 콘트라스트는 충분히 높다. 덧붙여, 시야각을 넓게 할 수 있기 때문에, 장치는 공공의 표시로써 훌륭하다.
특히, 도 6a, 6b에 도시된 바와 같이, 픽셀(22a)의 개구면적은 적색 광과 백색 광 사이에서 차이가 없고, 즉, 한개 도트의 전체 면적은 온(On)으로 된다. 통상적으로 도 2b, 2c에 도시된 바와 같이, 모든 3 픽셀은 백색광을 방출하려 할 때 온(On)으로 되나, 적색광을 방출하려할 때에는 3가지 픽셀중 하나만 온(On)으로 된다. 따라서, 개구율이 작다는 문제점에 덧붙여 발광영역이 컬러에 의존한다는 문제점이 있었다. 즉, 3원색(적색, 녹색, 청색)에 대한 발광 영역이 작고, 백색만에 대한 발광영역이 크기 때문에, 백색 이미지의 표시와 비교하여 문자는 3원색이 표시될 때 얇아진다. 그 결과, 3원색의 이미지는 백색 이미지에 비해 더 빈약하게 나타난다. 이러한 점에서, 본 발명에 따르면, 픽셀(22a)이 온(On)으로 되는 영역은 컬러에 의존하지 않는다. 즉, 최대 발광면적은 어떤 컬러에 대해서도 전체 도트면적에서 얻어질 수 있다. 따라서, 훌륭한 콘트라스트를 가지고 백색 이미지와 3원색중 어떠한 컬러의 이미지 사이에서도 동일한 문자의 두께를 유지할 수 있다.
더욱이, 제 1 실시예에 따르면, 문자와 그래픽이 하나의 컬러로 표시될 수 있도록 하기 위하여 복수의 도트가 하나의 백라이트(21)에 대응하는 액정 셔터 패널(22)에 제공된다. 그러나, 본 발명은 이러한 구성에 한정되지 않는다. 예를 들어, 대형 스크린을 위해 한 도트의 면적이 커질 때, 하나의 백라이트(21)에 대응하는 액정 셔터 패널(22)이 전체 패널을 덮는 대형 픽셀(셔터)만으로 구비될 수 있다. 백라이트(21)와 액정 셔터 패널(22)을 하나의 유닛으로 포함하는 장치를 사용하면, 대량의 유닛이 하나의 대형 표시 스크린을 형성할 수 있다. 이 경우, 유닛은 하나의 도트를 형성하여, 대형 스크린은 복잡한 컬러의 조합을 통해 자연스러운 풍경 등을 표시할 수 있다. 이 경우, 본 발명에 따르면, 발광영역은 백색과 다른 컬러 사이라도 동일하다. 따라서, 넓은 시야각을 갖는 이미지에 대해 뛰어난 콘트라스트를 유지하는 것이 가능하고, 이로써, 대형 스크린상에 고품질 및 인식할 수 있는 이미지를 표시할 수 있다.
도 4에 도시된 백라이트(21)는 도 7을 참조하여 이하에서 상세히 설명한다.
본 발명의 제 1 실시에에 따른 컬러 액정 표시장치는 한번에 한 컬러를 표시할 수 있으고, 30,000 컬러 이상을 표시할 수도 있다. 이를 얻기 위해, 백라이트(21)를 위한 멀티-컬러 광원은 예를 들어 발광 다이오드(LED)를 전반적으로 배열함으로써 구현할 수 있다. 발광 다이오드는 실제로 3원색 R, G, B가 사용되고 있기 때문에, 멀티-컬러 백라이트 광원은 이들을 적절히 배열함으로써 구성할 수 있다. 발광 다이오드를 위한 구동회로는 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의한 관용기술에 의해 쉽게 구현할 수 있고, 상세한 설명은 여기서는 생략한다.
백라이트(21)를 형성하는 발광 다이오드는 도 7과 같이 발광 다이오드 R, G, B가 백라이트 유닛상에 균일하게 배열될 수 있도록 첫줄에서 R, G, B의 순서로, 두번째 줄에서 G, B, R의 순서로, 세번째 줄에서 B, R, G의 순서로 수평배열할 수 있고, 계속 반복 된다.
만약 3가지 타입의 발광 다이오드가 불균일하게 배열되면, 컬러 액정 표시장치를 다른 방향에서 볼 때, 표시된 컬러는 달리 보인다. 이 경우, 표시는 알아볼 수 없고, 이로써 본 발명의 뛰어난 콘트라스트와 넓은 시야각의 원하는 특징들은 버려진다. 만약 발광 다이오드가 3원색에 대해 백라이트 유닛상에 균일하게 배열될 수 있다면, 컬러는 모든 방향에서도 균일하게 표시될 수 있다.
각각의 발광 다이오드를 배열하는데는 다양한 방법이 있다. 그러나, 가장 손쉬운 방법은 도 7에 도시된 바와 같이, 뒤이은 줄에 3원색 발광 다이오드의 순서를 순차적으로 이동하는 것이다. 한편, 발광 다이오드의 수는 사람의 눈에 더 밝게 보이거나 인상적으로 보이는 적색과 같은 컬러에 대해서 줄일 수 있다. 한편, 발광 다이오드의 수는 사람의 눈에 덜 인상적으로 보이는 녹색과 같은 컬러에 대해서 늘일 수 있다.
이러한 배열방법은 사람의 시야에 따라 크게 좌우된다. 따라서, 다양한 배열을 실제로 만들어 실험할 수 있고, 최적의 배열을 다양한 배열들중에서 선택할 수 있다. 앞서 설명한 바에서, 발광 다이오드는 개별적 패키지 같이 3원색 R, G, B에 대응하는 3개의 LED 칩으로 준비된다. 다른 방법으로는 앞서 언급한 3개의 LED 칩을 취합하여 패킹할 수 있다. 더욱이, 백라이트(21)상의 발광 다이오드의 갯수와 위치는 액정 셔터 패널(22)의 각 픽셀(셔터)의 갯수 및 위치와 일치할 필요는 없다. 예를 들어, 발광 다이오드(R, G, B의 칩이 취합되어 패킹됨)는 4 X 4 단위로 배열할 수 있고, 픽셀(셔터)은 24 X 24 등의 단위로 배열할 수 있다.
발광 다이오드와 같은 점광원은 백라이트(21)로 채택되고, 광확산판은 도 8과 같이 균일한 표면 조명이 방출되도록 하기 위하여 광원의 전방 영역에 구비될 수 있다. 백라이트(21)의 방출표면으로부터 방출된 빛은 균일하고 단일 컬러이다. 컬러가 바뀌려 할 때, 전체 백라이트(21)의 컬러는 변한다.
한 편, 백라이트를 이용하여 복수의 컬러를 방출하는 것이 가능하다. 이 경우에, 컬러의 경계에서 계조가 일어난다. 예를 들어, 백라이트의 왼쪽 절반이 청색이고, 오른쪽 절반이 적색이라고 가정하면, 중앙부위는 자주색을 나타낸다. 따라서, 문자 또는 그랙픽의 조합이 표시될 때, 단일 컬러로 표시되어질 것이다. 문자 또는 그랙픽의 표시에서 예술적인 요소를 기대한다면, 복수의 컬러를 표시함으로써 앞서 설명한 계조 효과를 이용할 수 있다.
예를 들어, '준급행'의 문자를 표시할 때, '준'자는 청색으로 표시하고, '급행'자는 적색으로 표시하면 중간영역은 청색과 적색으로 이어지는 자주색을 나타낸다. 이러한 방법에서 문자 뿐만 아니라 인상을 이용하여 도착하는 준급행 열차에 관한 어떤 인상이 승객의 주의를 끌도록 생성될 수 있다. 문자를 부자연스러운 느낌 및 컬러의 혼합없이 다양한 컬러로 표시하고자 하고자 할 때, 한 글자 공간(한 단위)은 다른 컬러(경계 영역) 사이에 삽입되어진다.
따라서, 백라이트(21)는 기본적으로 단일 컬러를 표시하나, 백라이트(21) 내의 컬러를 변경함으로써 다양한 컬러를 표시할 수도 있다.
더욱이, 백라이트(21)는 빛을 일정하게 방출하지 않는 동안 연속적인 발광을 나타내기 위해 발광상태와 오프상태를 신속히 전환하도록 조절할 수도 있다. 이 경우 특정 발광 다이오드의 평균 명암은 특정 다이오드의 발광시간을 줄임으로써 낮출 수 있다. 따라서, 발광 다이오드의 평균 명암을 조절함으로써 특정 컬러를 밝게 또는 어둡게 할 수 있다. 즉, 컬러의 명암은 신축성 있게 조절될 수 있다. 이러한 기능을 이용하여, 예를 들어, 30,000 컬러 이상인 다수의 컬러 사이에서 원하는 컬러를 얻을 수 있고, 그리고 직사광선으로 표시가 쉽게 인식될 수 없을 때 또는 어두운 밤과 고명암이 아니면 표시를 쉽게 인식할 수 없을 때 방출시간은 하루중 시간에 따라 변경될 수 있고, 이로써 전력을 절약할 수 있다.
이하에서 상세히 설명하는 것은 도 9a 및 도 9b에 도시된 제 2 실시예에 따른 단일 컬러를 표시하기 위한 액정 표시장치이다.
제 2 실시예에 따른 액정 표시장치는 도 3a 및 도3b(광확산판이 도면에서 생략됐음)에 도시된 종래의 장치와 동일한 구성의 백라이트 광원(31)(백색 또는 다른 어떤 단일 컬러의 광원)을 갖는다. 그러나, 본 실시예는 두개의 겹치는 액정 셔터 패널(32-1, 32-2)을 갖는다. 그러나, 각 액정 셔터 패널은 패널 그 자체로 존재할 수 있다. 두 개의 액정 셔터 패널(32-1, 32-2)는 전면에서 볼 때 액정 셔터 패널(32-1, 32-2)상에서 동일한 좌표를 갖는 픽셀이 서로 겹칠 수 있도록 배열되어 있다. 그 밖에, 동일한 표시 신호가 동일한 구동회로(33)로부터 2개의 액정 셔터 패널(32-1, 32-2)로 입력되어, 동일한 위치에 있는 픽셀의 셔터는 개방/폐쇄된다.
이하의 설명은 도 10을 참조하여 제 2 실시예에 따른 액정 표시장치에서 빛을 차단하는 원리를 나타낸 것이다. 이 실시예에서, 겹치는 액정 표시 셔터 패널의 숫자는 n(n은 2와 같거나 큰 정수이다)이다.
본 발명에 따르면, 도 10에 도시된 바와 같이, 단일 액정 셔터 패널(32-1)에 의해 차단될 수 없는 빛은 n개의 액정 셔터 패널(32-1 내지 32-n)을 겹침으로써 액정 셔터 패널들(32-2 내지 32-n)을 통해 차단될 수 있다. 따라서, 배경 컬러는 종래의 암청색에서 거의 검은색으로 될 수 있다. 예를 들어, 하나의 액정 셔터 패널이 폐쇄상태에서 셔터의 투과를 t% 라고 가정하면, 백라이트 광원(31)으로부터의 빛중 t% 가 제 1 액정 셔터 패널(32-1)을 통과하고, 통과한 빛의 t% 가 제 2 액정 셔터 패널(32-2)을 더 통과하게 된다.
이러한 경우에, t% 의 투과를 갖는 각 액정 셔터 패널을 n개 겹친 경우의 투과 T% 는 다음의 식으로 표현될 수 있다.
T = ( t / 100 )n X 100 (%)
예를 들어, 하나의 액정 셔터 패널에 의해 검게 표시된 부분의 투과가 0.6% 라고 가정하면, 2개로 겹쳐진 액정 셔터 패널의 투과는 0.0036% 이다. 즉, 겹쳐진 2개의 패널은 백라이트 광원(31)으로부터 나오는 빛을 하나의 패널보다 훨씬 더 차단할 수 있고, 이로 인해, 보다 성공적으로 검은색을 표시한다.
이러한 구성에서, 각 액정 셔터 패널은 그대로 존재할 수 있고, 그리고, 응답속도와 시야각은 현재 액정 셔터 패널의 기능을 반영한다. 따라서, 원하는 응답속도와 시야각을 갖는 액정 셔터 패널이 선택될 때, 이들은 액정 표시장치의 응답속도와 시야각으로 이용될 수 있다.
따라서, 본 발명에 따르면, 동일한 셔터 구성을 갖는 복수의 액정 셔터 패널을 겹침으로써, 배경 컬러는 원하는 시야각과 응답속도를 이용하여 종래의 기술에 비하여 더욱 성공적으로 검은색을 표시할 수 있다.
본 발명에 따른 액정 표시장치는 복수의 액정 셔터 패널을 갖고 있기 때문에, 액정 셔터 패널상의 픽셀이 복수의 액정 셔터 패널들 사이에서 상호 옳바르게 겹쳐지도록 액정 셔터 패널을 배열하는 것이 필요하고, 겹쳐지는 액정 셔터 패널은 옳바르게 정렬되어야 한다. 그러면, 도 11 내지 도 15를 참조하여 액정 셔터 패널을 겹치는 방법에 대해 설명한다. 이하의 실시예에서, 2개의 액정 셔터 패널이 겹쳐지나 두개 또는 그 이상의 액정 셔터 패널이 겹쳐질 수 있음은 물론이다.
도 11a 내지 도 11c에 도시된 제 1 겹침방법에서, 수지 또는 금속패널로 만들어진 하우징(케이스를 덮음)내에 구비되고, 각각의 액정 셔터 패널(32-1, 32-2)은 가이드(35)를 통해 하우징(34)내로 합쳐지고, 이로써 성공적으로 액정 셔터 패널(32-1, 32-2)을 정렬하고 고정한다.
이러한 방법에서, 패널들을 정밀하게 정렬하는 것은 어렵다. 따라서, 정밀한 정렬이 요구되지 않을 때, 예를 들어 패널의 크기가 동일하거나 1 mm2 보다 크거나 등의 경우에 효과적이다. 더욱이, 이러한 방법은 구조가 간단하고, 생산단계에서 복잡한 공정을 필요로 하지 않기 때문에 비용이 덜 들고, 쉽게 구현할 수 있다.
도 12a, 12b는 가이드(35)와 그 부근 구성의 일예를 도시한다. 도 12a에 도시된 구성은 접촉상태에서 2개의 액정 셔터 패널(32-1, 32-2)이 상호 겹쳐진 것을 포함한다. 도 12b에 도시된 구성은 2개의 액정 셔터 패널(32-1, 32-2) 사이에 간격을 갖는다.
도 12b에 도시된 구성을 도 12a에 도시된 구성과 비교하면, 각 액정 셔터 패널(32-1, 32-2)의 시차(視差)은 간극의 크기에 비례하여 더 커지고 있으나, 구성은 물리적으로 내충격성이 있다. 더욱이, 도 12b에 도시된 바와 같이, 두 개의 액정 셔터 패널(32-1, 32-2) 사이에 간극이 있을 때, 두 개의 액정 셔터 패널(32-1, 32-2) 사이의 뉴튼 링(Newton's Ring)을 피할 수 있다.
더욱이, 도 12a, 12b에 도시된 바와 같이, 내충격 구성은 액정 셔터 패널(32-1, 32-2)과 하우징(34) 사이에 테이프, 스펀지 등과 같은 중간물질(36)을 구비함으로써 실현될 수 있다. 더욱이, 내충격 구성은 두 액정 셔터 패널(32-1, 32-2) 사이에 중간물질(간극재)(37)을 구비함으로써 더욱 이루어질 수 있다.
액정 셔터 패널에 대한 제 2의 겹침방법이 도 13을 참조하여 이하에서 설명된다. 제 2 겹침방법에서, 정열을 위한 십자표식(38-1, 38-2, 39-1, 39-2)은 두 액정 셔터 패널(32-1, 32-2) 각각에 대해 구비되고, 액정 셔터 패널(32-1, 32-2)은 대응되는 정렬 표식이 각각 정확히 겹쳐지도록 하여 겹쳐진다.
즉, 도 13에서, 제 1 액정 셔터 패널(32-1)상의 표식(38-1)은 제 2 액정 셔터 패널(32-2)상의 표식(38-2)에 겹쳐지고, 표식(39-1)은 표식(39-2)에 겹쳐짐으로써, 두개의 액정 셔터 패널(32-1, 32-2)은 정확히 겹쳐진다. 이들을 접착제(40) 등에 의해 고정함으로써 두 액정 셔터 패널(32-1, 32-2)은 정렬되고 결합된다.
제 2 겹침방법은 정밀한 정렬을 실현할 수 있으므로, 소형 픽셀에 적용할 수 있다.
그 다음, 외곽을 정렬하기 위해 지그를 사용하여 액정 셔터 패널을 정렬하는 예가 도 14a, 14b를 참조하여 이하에서 설명된다.
복수의 액정 셔터 패널(32-1, 32-2)을 겹치기 위해 외곽을 정렬하는 지그(41)가 다수의 외곽핀(42-1 ~ 42-8)을 구비한다. 외곽핀(42-1 ~ 42-8)을 사용하여 액정 셔터 패널(32-1, 32-2)은 정렬될 수 있다. 외곽핀(42-1 ~ 42-8)은 액정 셔터 패널(32-1, 32-2)의 네 모퉁이에 배열된다. 각 모퉁이에서, 두개의 외곽핀이 액정 셔터 패널의 각 모퉁이를 감싸므로써 패널을 정렬하고 고정한다.
액정 셔터 패널(32-1, 32-2)이 정렬될 때, 제 1 액정 셔터 패널(32-1)이 지그(41)의 외곽핀(42-1 ~ 42-8) 내부로 들어가고, 그 다음 양면 접착 테입 또는 접착제(43)가 액정 셔터 패널(32-1)의 전면 또는 전방 패널의 여러 지점에 가해지고, 그 위에 제 2 액정 셔터 패널(32-2)이 겹쳐진다.
3개 또는 그 이상의 액정 셔터 패널이 있는 경우, 양면 접착 테입 또는 접착제(43)가 각 패널의 여러 지점에 가해지고, 그 위에 뒤이은 패널이 겹쳐진다. 따라서, 지그(41)를 사용하여 패널들이 정확히 정렬될 수 있다.
간극이 겹치는 액정 셔터 패널들 사이에 주어질 때, 간극재(44, 45)는 도 15a 내지 15d에 도시된 바와 같이, 액정 셔터 패널(32-1, 32-2) 사이에 배치된다. 앞서 설명한 바와 같이, 액정 셔터 패널(32-1, 32-2)들 사이에 간극을 주므로써, 패널은 물리적으로 내충격성을 갖고, 두 액정 셔터 패널(32-1, 32-2) 사이의 간섭에 의한 뉴튼 링을 피할 수 있다. 이러한 경우, 내충격 특성은 두개의 액정 셔터 패널(32-1, 32-2) 사이에 간극재(44, 45)를 제공함으로써 증가될 수 있다.
도 15a 내지 도 15c는 양면 접착 테입, 일면 접착 테입, 필름재 등이 간극재(44)로서 사용되는 사례를 나타내고 있다. 액정 표시장치의 용도, 구성, 가격 등을 고려하면, 간극재(44)는 액정 셔터 패널(32-1, 32-2)(도 15a)의 전체 측면, 양측면(도 15b), 네 모퉁이(도 15c) 등에 설치된다. 간극재(44)의 두께는 선택적으로 조정될 수 있다. 그러나, 액정 셔터 패널(32-1, 32-)의 시차를 고려하면, 가능한 한 가장 얇은 재질이 추천된다. 도 15d는 간극재로서 작고 투명한 구슬(45)을 사용하는 예를 도시한다. 구슬(45)이 두개의 액정 셔터 패널(32-1, 32-2)에 의해 둘러싸일 수 있도록 구슬(45)이 모든 액정 셔터 패널(32-1)에 걸쳐 적용되고, 이로 인해 간극을 유지한다.
도 15a 내지 도 15d에 도시된 구성으로, 액정 셔터 패널(32-1, 32-2)에 대한 물리적 충격은 간극재(44, 45)에 의해 확산되거나 흡수될 수 있고, 이로 인해 액정 셔터 패널(32-1, 32-2)의 내충격 특성을 향상시킬 수 있다.
이하의 설명은 액정 셔터 패널(32-1, 32-2)을 그들의 구동회로와 연결하는 실시예이다.
복수의 액정 셔터 패널이 본 발명에 따른 구성으로 설치되고, 각각이 개별적인 구동회로에 의해 구동될 때, 도 16과 두개의 액정 셔터 패널이 있다면 두개의 구동회로가 필요하다. 즉, 구동회로(33-1, 33-2)는 각각의 액정 셔터 패널(33-1, 33-2)을 위해 필요하고 이로써 가격과 중량 모두를 증가시킨다.
그러나, 본 발명에 따른 액정 표시장치에 따르면, 비록 복수의 액정 셔터 패널이 있더라도 각 액정 셔터 패널은 동일한 표시 신호를 수신하고, 동일한 이미지를 표시한다. 따라서, 구동회로의 전기적 구동력의 범위내에서, 모든 액정 셔터 패널은 단일 구동회로에 의해 구동될 수 있다.
하나의 구동회로는 하나의 액정 셔터 패널을 구동하던 회로를 말한다. 도 9a 및 도 9b에 도시된 구성에는 두 개의 구동회로(33)가 있다. 하우징(34)내의 보관에 관한 문제점으로 인하여 원래 회로가 2개의 장치로 나누어짐으로써 두 개의 구동회로(33)가 얻어진다. 즉, 하나는 액정 셔터 패널(32-1, 32-2)의 상부 절반을 구동하기 위해 사용되고, 나머지는 하부 절반을 구동하기 위해 사용된다. 따라서, 도 9a 및 도 9b에 도시된 구성은 모든 액정 셔터 패널(32-1, 32-2)을 구동하기 위한 구성과 동등하다.
도 17a 내지 도 17g는 두 개의 액정 셔터 패널(32-1, 32-2)이 구동회로(33)에 의해 구동될 때, 구동회로(33)를 위해 각 액정 셔터 패널(32-1, 32-2)을 인쇄 회로기판에 연결하는 일예를 도시한다. 도면상에 도시된 화살표는 구동회로(33)로부터 나오는 표시신호(구동파형)의 흐름을 나타낸다. "x"로 지적된 부분은 연결지점이다. 도면에서, 액정 셔터 패널(32-1, 32-2)의 커넥터와 신축적인 전선(49-1, 49-2) 사이의 연결 및 전선들(49-1, 49-2) 사이의 연결은 압력 또는 열압력 등을 가해 이루어진다. 구동회로(33)를 위한 인쇄 회로기판(54)과 전선(49-1, 49-2) 사이의 연결은 압력을 가하거나 커넥터를 이용함으로써 이루어진다.
도 17a 내지 17g에 도시된 실시예와 같이, 두 개의 액정 셔터 패널(32-1, 32-2)은 다양한 방법으로 구동회로(33)에 연결된다.
도 17a에서, 접촉지점들이 액정 셔터 패널(32-1, 32-2)상에서 전선(49-1, 49-2)을 경유하여 접촉지점(51-1, 51-2)에 연결될 수 있도록 하기 위하여 두개의 액정 셔터 패널(32-1, 32-2)을 위한 접촉지점(52-1, 52-2)이 구동회로(33) 상에 제공된다.
도 17b에서, 관통홀(55)이 구동회로(33)를 위해 인쇄 회로기판(54)내에 제공되고, 관통홀(55)을 통해 구동 IC(53)로부터 나오는 표시신호는 인쇄 회로기판(54)의 양면을 통해 지나고, 양면의 접촉지점들(52-1, 52-2)은 신축적인 전선들(49-1, 49-2)을 통해 액정 셔터 패널(32-1, 32-2)의 접촉지점(51-1, 51-2)에 연결된다.
도 17c에서, 하나의 접촉지점(52)만이 인쇄 회로기판(54)상에 제공되고, 접촉지점(52)은 전선(49-1)을 통해 액정 셔터 패널(32-1)의 접촉지점(51-1)에 연결된다. 액정 셔터 패널(32-2)의 접촉지점(51-2)은 전선(49-2)을 통해 전선(49-1)의 접촉지점(56)에 연결된다.
도 17d에서, 접촉지점(57)은 신축적인 전선(49)내에 제공되고, 접촉지점(57)은 인쇄회로기판(54)상의 접촉지점(52)에 압력에 의해 고정되고, 전선(49)의 양단은 액정 셔터 패널(32-1, 32-2)의 접촉지점(51-1, 51-2)에 연결된다.
도 17e에서, 관통홀(58)은 신축적인 전선(49)내에 제공되고, 전선(49)의 액정 셔터 패널(32-2)상의 접촉지점은 반대면상에 제공되고, 도 17d에 도시된 바와 같이, 전선(49)의 귀환없이 액정 셔터 패널(32-2)의 접촉지점(51-2)에 접촉된다.
도 17f는 이방성 전도 고무 커넥터(59)를 사용하는 구성을 도시한다. 이방성 전도 고무 커넥터(59)는 예를 들어 탄소선 등과 같은 전도성 물체를 얼룩무늬의 형태로 배열함으로써 얻을 수 있고, 수평방향으로만 통과한다. 도 17f에서, 구동회로(33)는 전선(49)을 통해 액정 셔터 패널(32-1)에 연결되고, 액정 셔터 패널(32-1, 32-2)은 이방성 전도 고무 커넥터(59)를 가압하여 둘러쌈으로서 연결된다.
도 17g는 접촉지점이 전선(49-1)내에 제공된 구성을 도시하고, 접촉지점은 인쇄회로기판(54)상의 접촉지점(52)에 연결되고, 전선(49-1)의 일단에서의 접촉지점은 액정 셔터 패널(32-1)의 접촉지점(51-1)에 연결되고, 타단에서의 접촉지점은 액정 셔터 패널(32-2)에 연결된 전선(49-2)에 연결하기 위하여 귀환된다.
본 실시예에 따른 액정 표시장치에 따른 액정 표시장치에서, 구동회로(33)를 도 17a 내지 도 17g에 도시된 것중 어느 한 방법 또는 다른 연결방법에 의한 연결을 통해 액정 셔터 패널(32-1, 32-2)에 연결함으로써 구동회로(33)는 액정 셔터 패널(32-1, 32-2) 사이에서 공유될 수 있다. 그 결과, 전체 장치는 밝아질 수 있고, 비용도 절감될 수 있다.
제 2 실시예는 단일 컬러 액정 표시장치를 실현하나, 구성은 제 1 실시예에 따른 구성과 결합될 수 있고, 이로써 더욱 뛰어난 인식성을 갖는 멀티-컬러 액정 표시장치가 구현된다.
이하의 상세한 설명은 본 발명의 제 3 및 제 4 실시예에 따른 액정 표시장치에 관한 것이다. 이하의 설명에서, 제 3 및 제 4 실시예에 따른 액정 표시장치는 앞서 기술한 제 1 및 제 2 실시예에 따른 액정 표시장치의 구성과 무관하게 기술된다. 그러나, 제 1 및 제 2 실시예에 기초한 액정 표시장치에 결합될 때, 실제로 더욱 효과적일 수 있다.
<제 3 실시예>
첫째로, 도 18에 도시된 제 3 실시예에 따른 액정 표시장치를 이하에서 상세히 설명한다. 장치는 장치의 구성면에서 백라이트를 위한 광원이 낭비없는 높은 동작성으로 형성되었다는 독특한 특징을 갖는다.
이러한 액정 표시장치는 도 18에 도시된 바와 같이 제 1 유닛(U1)과 제 2 유닛(U2)으로 구성된다.
제 1 유닛(U1)은 액정 셔터 패널(61), 상기 액정 셔터 패널(61)의 후방에 구비된 광확산판(62), 후방이 덮일 수 있도록 배열된 반사 케이스(63), 상기 액정 셔터 패널을 구동하기 위한 회로기판(구동회로)(64), 및 액정 셔터 패널(61)을 회로 기판(64)에 연결하기 위한 전선(65)으로 구성된다. 이들 장치들은 하나의 유닛 내에 통합되어 있다.
제 2 유닛(U2)은 백라이트를 위한 광원(66), 및 상기 광원(66)을 구동하기 위한 회로기판(67)으로 구성된다.
제 2 유닛(U2)은 제 1 유닛(U1)에 자유로이 부착되거나 제거될 수 있다. 실제로, 도 19에 도시된 바와 같이, 이는 제 1 유닛(U1)의 반사 케이스(63)의 후방에 신속히 부착될 수 있다. 부착구조는 수많은 방법으로 만들 수 있다. 예를 들어, 두 유닛이 요철부를 갖도록 만들 수 있고, 한 유닛이 못을 구비하고, 다른 유닛이 못 걸림부를 구비한다.
이러한 경우에, 제 2 유닛(U2)가 제 1 유닛(U1)에 부착될 때, 광원(66)이 반사 케이스(63)를 통과하도록 반사 케이스(63)의 후방상에 개구가 구비된다. 이러한 개구는 도 20a, 20b에 도시된 바와 같이, 각 광원(66)의 위치에 대응되는 슬릿-형상의 개구부(해칭선으로 나타냄)(68)로 제공된다. 더욱이, 도 21a, 21b에 도시된 바와 같이, 전체 광원을 둘러싸는 대형 개구를 형성하는 개구부(해칭선으로 나타냄)(69)가 될 수 있다.
도 20a, 20b에 도시된 개구부(68)의 경우에, 개구는 각 광원(66)에 대응되는 위치에 형성될 수 있고, 중간영역은 폐쇄됨으로써 반사 케이스(63)를 통해 들어오는 먼지를 막을 수 있다. 한편으로는, 도 21a, 21b에 도시된 개구부(69)의 경우에, 광원(66)의 위치를 고려할 필요가 없기 때문에 구조를 단순화할 수 있고, 추후 설명될 다양한 형태의 광원에 쉽게 사용된다.
더욱이, 다른 광원을 갖는 복수 형태의 제 2 유닛(U2)이 도 22a 내지 도 22c에 도시된 바와 같이 준비된다.
예를 들어, 도 22a에 도시된 제 2 유닛(U2)은 광원(66)으로써 냉음극 형광관 또는 고온 음극 형광관을 구비한다. 회로기판(67)은 냉음극 형광관 또는 고온 음극 형광관을 구동하기 위하여 인버터 등과 같은 회로를 포함한다. 도 22b에 도시된 제 2 유닛(U2)은 광원(66)으로써 단일 컬러, 멀티-컬러, 또는 발광 다이오드(LED)와 결합된 RGB를 구비한다. 회로기판(67)은 발광 다이오드를 구동하기 위해 회로를 포함한다. 도 22c에 도시된 제 2 유닛(U2)은 광원(66)으로써 백열등을 포함하고, 회로기판(67)은 백열등을 구동하기 위한 회로를 포함한다. 더욱이, CRT, EL(전자 발광) 등을 포함하는 다양한 형태가 광원(66)으로써 적용될 수 있다.
이들 복수 형태의 어떠한 제 2 유닛(U2)도 제 1 유닛(U1)에 자유로이 부착되거나 제거될 수 있다. 즉, 제 1 유닛(U1)은 복수의 제 2 유닛(U2)중 어떠한 것에도 결합될 수 있고, 공유될 수 있다.
본 발명의 제 3 실시예에 따른 액정 표시장치에 따르면, 만약 광원(66)이 새로운 제품으로 교체된다면, 제 2 유닛(U2)만이 교체될 뿐이므로, 교체 비용과 자원을 절감할 수 있고, 필요한 부품만을 쉽게 교체할 수 있다.
더욱이, 원하는 타입의 유닛이 복수 형태의 제 2 유닛(U2)중에서 선택될 수 있기 때문에, 원하는 광원을 갖는 액정 표시장치는 쉽게 생산될 수 있고, 장치는 필요와 용도에 따라 유지 보수중에 또는 점검과정중에 원하는 형태로 쉽게 교체될 수 있다.
<제 4 실시예>
이하의 상세한 설명은 도 23a 내지 도 23c에 도시된 제 4 실시예에 따른 액정 표시장치에 관한 것이다. 장치는 대형 표시 스크린을 형성하는 각 액정 표시 유닛에 관한 것이고, 장치는 이를 덮는 케이스(하우징)의 구조에 의해 특징지어지고, 인접한 액정 표시 유닛 사이의 간극을 작게 하여 화질을 개선하는 구성이다.
액정 표시장치(액정 표시 유닛)에서, 백라이트 광원으로부터 방출된 빛을 확산하는 광확산판(첨부된 도면에 미도시)은 반사 케이스(71)의 전방의 개구부(79)에 설치되고, 액정 셔터 패널(도 24a에 도시됨)(82)은 도 23c와 같이 광확산판(도 23c와 같이 판 위에)상에 설치된다.
반사 케이스(71)는 도 23a에 도시된 바와 같이 수직방향으로 후방에 구비된다. 장공(72)은 도 23에 도시된 바와 같이, 반사 케이스(71)의 상부 및 하부 패널을 관통한다. 백라이트 광원으로 사용되는 형광관(예를 들어, 도 22a와 같은 냉음극 형광관)은 장공(72)내에 삽입된다.
반사 케이스(71)의 상부 및 하부 패널(73a, 73b) 및 좌측 및 우측패널(73c, 73d)의 내부에서 상기 장공(72) 내부에 삽입된 형광관의 빛이 전방에 설치된 액정 셔터 패널(82)을 향해 반사된다. 이를 얻기 위해, 그들은 개구부(79) 부터 후방까지 기울어져 있다.
도 23b에 도시된 바와 같이, 반사 케이스(71)의 상부 및 하부 패널의 외측면(74a, 74b)에 단차(75a, 75b, 76a, 76b)가 구비되어 있다. 제 1 단차(75a, 75b)(더 높은 단차)와 제 2 단차(76a, 76b)(더 낮은 단차) 사이의 경계 내부에 제 1 단차(75a, 75b)를 향하여 오목부(77a, 77b)가 형성되어 있다.
구멍(78)은 제 2 단차(76a, 76b)의 적절한 부위에 구비되어 있다. 그 다음, 액정 셔터 패널을 구동하기 위한 구동회로가 설치된 인쇄 회로기판(85)(도 24b에 도시됨)은 오목부(77a, 77b)에 삽입된다. 인쇄 회로기판을 고정하기 위한 적절한 구멍(78), 핀, 나사 등이 압력 또는 나사 결합되어 부착된다.
이러한 도면들에 도시된 바와 같이, 광확산판(첨부된 도면에 미도시) 및 액정 셔터 패널(82)은 반사 케이스(71)의 개구부(79)(도 23c에 도시됨) 상에 놓여지고, 고정판(83)에 대해 고정된다. 고정판(83)의 상부 단부 및 하부 단부 영역은 90도 정도로 굽혀지고, 그리고 굽어진 부분에 구멍(84)이 만들어진다. 구멍(84) 내부로 나사 등을 삽입함으로써, 액정 표시장치(81)는 대형 표시 스크린인 경우 고정 프레임에 고정될 수 있다.
도 24b에 도시된 바와 같이, 인쇄 회로기판(85)은 반사 케이스(71)의 제 2 단차(76a, 76b)(도 23b에 도시됨)에 고정된다. 반사 케이스(71)의 반대 측면상에, 백라이트 광원을 구동하기 위한 구동회로가 설치된 인쇄 회로기판(86)가 자유롭게 부착되거나 제거될 수 있도록 설치되어 있다. 인쇄 회로기판(85)과 액정 셔터 패널(82)은 신축적인 기판 등을 통해 연결되어 있다.
비록 도 24b에는 도시되어 있지 않지만, 백라이트 광원으로 사용하기 위한 두개의 "U"자형 음극 형광 튜브가 반사 케이스(71) 내에 내장되어 있다. 유지 보수과정에서, 음극 형광 튜브는 백라이트를 구동하기 위한 인쇄 회로기판(86)을 제거함으로써 교환될 수 있다.
상부 인쇄 회로기판(85)이 반사 케이스(71) 상에 설치될 때, 인쇄 회로기판(85)의 왼쪽 단부는 반사 케이스(71)의 제 2 단차(76a)(도 23b)의 왼쪽 오목부(77a)내에 삽입되어지고, 플라스틱 핀 등이 인쇄 회로기판(85)의 오른쪽 단부에 있는 구멍 및 인쇄 회로기판(85)을 고정하기 위해 반사 케이스(71)의 구멍(78)에 가압되어 삽입되어진다. 하부 인쇄 회로기판(85)은 제 2 단차(76b)상에 유사하게 고정된다.
제 4 실시예에 따르면, 단차들이 앞서 설명한 바 대로 반사 케이스(71)내에 구비되고, 인쇄 회로기판(85)이 단차들 아래에 고정되고, 이로써 액정 표시 장치(81)의 상부 및 하부 패널(88a, 88b) 만큼 높게 또는 이보다 더 낮게 IC(87) 등과 같은 부품을 인쇄회로기판(85)에 설치한다. 따라서, 대형 표시 스크린이 복수의 액정 표시 장치(81)들을 배열함으로써 구성될 때, 서로 인접하게 배치된 액정 표시장치(81)의 인쇄 회로기판(85) 상에 설치된 부품들은 서로 맞닿지 않는다. 그 결과, 액정 표시장치(81)는 가능한 한 집적될 수 있다. 따라서, 대형 표시 스크린이 이미지를 표시할 때, 액정 표시장치(81)상에 표시된 이미지와 인접합 액정 표시장치(81)상에 표시된 이미지는 이미지 사이에 가능한 최소의 간격으로 조절될 수 있다. 그 결과, 줄어들고 불명확한 간극으로 화질이 개선될 수 있다.
상기 언급한 제 4 실시예에서, 제 1 단차 및 제 2 단차는 반사 케이스(71)를 위해 제공된다. 그러나, 제 1 단차만 또는 제 1, 2, 3 단차들이 제공될 수도 있다.
반사 케이스(71)에 인쇄 회로기판을 고정하는 방법은 반사 케이스(71)의 측면 상에 오목부(77a, 77b)를 설치하고 핀, 나사 등을 이용하여 고정하는 방법이외에 다른 방법도 사용될 수 있다. 예를 들어, 인쇄 회로기판을 고정하기 위해 반사 케이스(71) 상에 못 부분이 구비된다.
더욱이, 반사 케이스(71)의 제 2 단차(76a, 76b)는 반사 케이스(71)를 향해 내측으로 기울어질 수 있다. 이러한 구성으로, 인쇄 회로기판(85)이 제 2 단차(76a, 76b) 상에 고정될 때, 인쇄 회로기판(85) 상에 설치된 부품들은 반사 케이스(71)의 측면보다 더 낮아질 수 있다.
추가하여, 인쇄 회로기판은 액정 표시장치(81)의 상부 및 하부 패널 뿐만 아니라 왼쪽 및 오른쪽 측면상에도 부착될 수 있다.
반사 케이스(71)의 측면에 부착된 인쇄 회로기판(85)을 신축적인 기판을 통해 액정 셔터 패널(82)에 연결하는 대신, 인쇄 회로기판(85)에 설치된 구동회로와 등가인 회로를 신축적인 기판상에 설치할 수 있고, 그리고 신축적인 기판은 반사 케이스(71)의 측면에 부착될 수 있다.
백라이트 광원으로써, 음극 형광 튜브, 열 음극 형광 튜브, EL, LED, CRT, 백열등, 등과 같은 다양한 광원이 사용될 수 있다.
도 1은 종래의 컬러 액정 표시장치 구성의 외형을 나타내고;
도 2a, 2b, 2c는 종래의 컬러 액정 표시장치를 사용하여 멀티-컬러 이미지를 표시하는 원리를 도시하고;
도 3a, 3b는 단일 컬러 이미지를 표시하기 위한 종래의 액정 표시장치의 구성을 도시하고;
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따라 컬러(멀티-컬러) 이미지를 표시하기 위한 액정 표시장치의 외관 사시도이고;
도 5는 도 4에 도시된 액정 셔터 패널(22)내의 도트의 구성을 도시하고;
도 6a, 6b는 액정 셔터 패널(22)의 도트에 대해 픽셀이 적색으로 켜졌을 때와 픽셀이 백색으로 켜졌을 때의 상태를 도시하고;
도 7은 백라이트(21) 내에서 발광 다이오드의 배열예를 도시하고;
도 8은 표면 조명을 발하는 백라이트(21)를 도시하고;
도 9a, 9b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정 표시장치의 구성을 도시하고;
도 10은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정 표시장치내에서 빛의 차단원리를 도시하고;
도 11a, 11b, 11c는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정 셔터 패널을 위한 제 1 겹침방법을 도시하고(도 11a는 정면도, 도 11b는 측면도, 도 11c는 평면도);
도 12a, 12b는 도 11b에 도시된 가이드(35)와 그 부근의 세부사항을 도시하고;
도 13은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정 셔터 패널의 제 2 겹침방법을 도시하고;
도 14a, 14b는 정열을 위한 지그를 사용하여 액정 셔터 패널을 정열하는 예를 도시하고;
도 15a 내지 15d는 겹치는 액정 셔터 패널 사이에 삽입되어질 간극재를 배치하는 예를 도시하고;
도 16은 구동회로가 액정 셔터 패널의 수에 따라 구비될 때 연결의 예를 도시하고;
도 17a 내지 17g는 두개의 액정 셔터 패널이 하나의 구동회로에 의해 구동될 때 각 액정 셔터 패널과 구동회로기판 사이의 연결의 예를 도시하고;
도 18은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 액정 표시장치를 도시하고;
도 19는 제 1 유닛(U1)에 자유로이 부착되고 제거될 수 있는 제 2 유닛(U2)의 구성의 외형을 도시하고;
도 20a, 20b는 반사 케이스(63)의 후방에 제공되는 개구의 예를 도시하고(도 20a는 평면도, 도 20b는 A-A선에 대한 단면도);
도 21a, 도21b는 반사 케이스(63)의 후방에 제공되는 개구의 또 다른 예를 도시하고(도 21a는 평면도, 도 21b는 B-B선에 대한 단면도);
도 22a, 도 22b, 도 22c는 다른 형태의 광원을 제공하는 제 2 유닛(U2)의 복수의 형태를 도시하고(도 22a는 광원으로서 형광빛 또는 음극선관을 도시하고, 도 22b는 광원으로 LED를 도시하고, 그리고 도 22c는 백열등 램프를 도시함);
도 23a, 도 23b, 도 23c는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 액정 표시장치에서 백라이트 반사 케이스를 도시하고(도 23a는 정면도, 도 23b는 측면도, 그리고 도 23c는 C-C선에 대한 단면도임);
도 24a, 도 24b는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 액정 표시장치의 모습을 도시한다(도 24a는 정면도, 도 24b는 측면도임).

Claims (19)

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  11. 표면조명을 방출할 수 있는 백라이트 유닛;
    표시 스크린상에 배열된 하나 또는 그 이상의 셔터를 개별적으로 개방/폐쇄함으로써 상기 백라이트 유닛으로부터의 표면조명을 투과 및 차단하도록 제어하는 액정 셔터 유닛으로 구성되고,
    상기 액정 셔터 유닛은 동일한 셔터 배열을 갖는 복수의 액정 셔터 패널을 포함하고,
    상기 복수의 액정 셔터 패널들은 표시 스크린상에서 셔터들이 동일한 좌표에 대해 서로 겹쳐질 수 있도록 배열되고, 그리고 상기 겹쳐진 셔터들은 상기 표시 스크린 상에서 하나의 픽셀을 형성하는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 복수의 액정 셔터 패널들은 표시 스크린 상에서 동시에 개방 및 폐쇄되도록 제어되는 동일한 픽셀을 형성하는 겹쳐진 셔터들을 갖는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 복수의 액정 셔터 패널들은 상기 셔터들이 동일한 표시 신호에 따라 폐쇄 및 개방되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
  14. 제 13항에 있어서, 상기 복수의 액정 셔터 패널들을 동시에 구동하는 액정 셔터 구동장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 백라이트 유닛은 복수 컬러의 표면조명을 방출하고,
    상기 복수의 액정 셔터 패널은 모든 복수 컬러의 빛에 공통인 픽셀에 의해 컬러 이미지를 표시하는 최소 단위인 각 도트를 형성하고, 상기 픽셀은 복수의 겹쳐진 셔터들에 의해 동시에 제어되는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
  16. 제 11항에 있어서,
    상기 액정 셔터 유닛; 상기 액정 셔터 유닛을 구동하기 위한 구동회로 유닛; 및 상기 백라이트 유닛의 광원으로 나오는 빛을 반사하기 위한 반사 케이스; 를 적어도 포함하는 제 1 유닛; 및
    상기 백라이트 유닛의 상기 광원; 및 상기 광원을 구동하는 구동회로 유닛; 을 적어도 포함하는 제 2 유닛을 더 포함하고,
    상기 제 2 유닛은 상기 제 1 유닛에 자유롭게 부착 및 제거될 수 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 제 2 유닛은 복수의 다른 타입 광원이 될 수 있고, 상기 제 2 유닛의 어떠한 타입도 상기 제 1 유닛에 자유롭게 부착 및 제거될 수 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
  18. 제 11 항에 있어서, 상기 복수의 장치들은 하나의 액정 표시 스크린을 형성하기 위하여 수직방향과 수평방향중 적어도 어느 한 방향으로 배열되고,
    액정 표시 유닛의 덮개상에서, 인접하게 배치된 액정 표시 유닛중 대향하는 다른 액정 표시유닛의 적어도 한 측면상에 낮게 내향하는 단차들이 구비되고, 상기 액정 셔터 유닛을 구동하기 위한 구동회로가 설치된 인쇄 회로기판이 하부 단차 상에 설치된 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    오목부가 상기 단차내로 결합되는 상기 하부 단차를 갖기 위해 제공되고, 상기 인쇄 회로기판의 단부는 상기 오목부 내로 삽입됨으로써 상기 인쇄 회로기판을 고정하는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
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