KR101292569B1 - 액정표시소자 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액정패널과 상기 액정패널을 구동하기 위한 구동회로가 실장된 PCB기판을 연결하는 COF에 있어서, 배선패턴 이외에 전기적으로 연결되지 않는 더미패턴을 추가로 형성하여 외부스트레스에 의한 COF 회로 배선의 단선을 감소시키는 데 그 특징이 있다.

COF, TCP, 더미패턴(dummy pattern)

Description

액정표시소자{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}

도 1은 종래의 액정표시소자를 나타낸 분해사시도.

도 2a는 액정패널과 구동회로 PCB기판의 연결 상태를 나타낸 평면도.

도 2b는 액정패널과 구동회로 PCB기판의 연결 상태를 나타낸 단면도.

도 3은 각 부품이 조립된 에지형 액정표시소자의 일측을 나타낸 단면도.

도 4는 부품이 일부 조립된 액정표시소자를 나타낸 단면 사시도.

도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 실시예에 의한 COF의 모양을 나타낸 평면도.

도 6은 본 발명의 실시예에 의한 COF의 모양을 나타낸 평면도.

근래 정보 통신 분야의 급속한 발전으로 각종 정보를 표시해 주는 디스플레이 장치의 중요도가 갈수록 높아지고 있는 가운데, 기존의 표시 장치 중의 하나인 음극선관(Cathode Ray Tube)은 일정한 한계가 있어 최신의 추세인 경량화, 박형화에 부응할 수 없었다. 이에, 평판 디스플레이로서 액정표시소자(LCD : Liquid Crystal Display), 플라즈마 표시 장치(PDP : Plasma Display Panel), ELD(Electro Luminescence Display) 등이 개발되어 기대에 부응하고 있으며 이에 대한 연구와 개발이 활발히 진행되고 있다.

이러한 표시 장치 중 액정표시소자는 경량화, 박형화, 저전력 등의 장점을 가진 표시 장치이다. 이러한 장점으로 인해 액정표시소자는 노트북 컴퓨터 등의 디스플레이 장치뿐만 아니라 데스크탑 컴퓨터 및 대형 TV 등에 적용되어 광범위하게 사용되고 있으며 이에 대한 수요는 계속하여 증가하고 있다.

도 1은 기존의 액정 표시 장치를 도시한 사시도이다.

도시한 바와 같이 액정표시장치는 두 기판 사이에 광학적 이방성을 가지는 액정이 충진되어 전기적 신호에 따라 액정의 배향이 바뀌면서 화상을 만들어 내는 액정패널(10)과, 액정패널에 광을 공급하는 백라이트 유닛(20)과, 액정패널 및 백라이트 유닛을 지지하는 서포트메인(27 ; main support)와, 액정패널의 가장자리 부분을 위에서 고정해주는 탑 케이스(25 ; top case)와, 액정패널과 서포트메인 등을 결합하여 하부에서 고정해주는 커버 보텀(29 ; cover bottom)를 포함하여 구성된다.

액정패널(10)은 제1기판과 제2기판 사이에 액정이 주입되고 상부기판과 하부기판 사이에 액정이 충진된다. 이러한 액정패널의 제1기판에는 도시하지는 않았지만 데이터라인과 게이트라인의 신호배선이 형성되고 상기 라인의 교차부에 액정의 구동소자인 박막트랜지스터(TFT : Thin Film Transistor)가 형성된다. 데이터라인과 게이트라인은 서로 교차하여 화소영역을 형성하며 화소영역에는 화소전극이 형성된다. 또한, 제1기판의 일측부에는 데이터라인들과 게이트라인들 각각 접속되는 패드영역이 형성되고, 이 패드영역에는 박막트랜지스터에 구동신호를 인가하기 위 한 드라이버 집적회로가 실장된 도시하지 않은 COF(Circuit On Film : 11) 또는 TCP(Tape Carrier Package)가 부착된다. COF나 TCP는 구부러질 수 있는 필름 등의 재질에 회로를 실장시킨 연성(flexible) 회로 기판의 일종이다. 상기 COF 또는 TCP는 액정의 구동회로가 실장된 PCB기판(12)으로부터 신호를 받아 데이터라인에 신호를 공급하게 된다.

이러한 액정표시소자의 광원으로 사용되는 백라이트 유닛(20)은 램프를 배치하는 방식에 따라 직하형과 에지형으로 구분되는데, 상기 도시한 액정표시소자에 사용된 백라이트 유닛은 에지형에 해당된다. 직하형 백라이트 유닛은 비교적 크기가 큰 액정표시소자에 적용되는 데 비해, 에지형은 비교적 크기가 작은 액정표시소자에 적용된다.

도시한 액정표시소자는 에지형의 백라이트 유닛을 가진 형태이므로 액정패널(10)의 적어도 일측면에 광을 공급하는 램프(21)가 배치된다. 액정패널(10)의 하부에는 램프(21)에서 나온 빛을 액정패널(10) 방향으로 안내하는 도광판(24)이 구비되며 도광판(24)의 상부에는 램프(21)로부터 입사되는 광을 확산시켜 액정패널(10)에 조사시키기 위한 확산판 등의 광학시트(23)가 적층된다.

램프(21)의 하부에는 광을 반사시키는 재질로 형성된 반사판(22)이 구비되는데, 반사판(22)은 액정패널(10) 쪽이 아닌 하부쪽과 측면쪽으로 방사되는 빛을 반사시켜 액정패널(10) 방향으로 출사되게 해 주는 역할을 한다. 반사판(22)은 보텀커버(29)의 상부에 적층되게 되는데, 보텀커버(29)는 백라이트 유닛(20)을 하부에서 보호하고 고정하는 역할을 한다. 보텀커버는 바닥면과 바닥면으로부터 신장되는 경사면이 있어 서포트메인(27)과 체결된다.

이때 액정패널(10)의 상부에 조립되는 탑 케이스(25)는 직각으로 절곡된 평면부와 측면부를 가지는 사각띠 형태로 제작된다. 이러한, 탑 케이스(25)는 액정패널(10)의 가장자리와 서포트메인(27)을 감싸게 된다.

상기한 바와 같이 액정패널(10)을 구동하기 위해서는 액정패널(10)의 적어도 일 측면을 따라서는 COF 또는 TCP를 매개로 구동회로 PCB(Printed cricuit board)기판(12)이 연결된다. 상기 COF 또는 TCP는 얇고 구부러질 수 있는 판상의 재질에 회로 배선이 형성되어 있어 구동회로의 전기적 신호를 인가할 수 있게 되어 있다. 이러한 구동회로부분은 모듈화 과정에서 부피를 줄이기 위해 서포트메인(27) 또는 커버보텀(16)의 배면으로 밀착되어 배치되므로, 액정패널(10)과 PCB기판(12)을 잇는 COF 또는 TCP는 서포트메인(27)의 바깥쪽 외곽을 따라 벤딩(bending)되어 배치되게 된다.

그런데, PCB기판이나 액정패널이 유동하지 않게 하기 위해서 PCB기판을 고정 시키게 되며, PCB기판에 접착된 COF 또는 TCP 부분에 장력이 가해지게 된다. 이 상태에서 액정표시소자의 사용에 따른 기판의 움직임이 반복되거나 비틀림이나 충격 등 외부에서 스트레스가 가해지는 경우 COF 또는 TCP의 배선의 단선이 일어나는 문제점이 있다.

상기한 문제점을 해결하기 위해 서포트메인에 PCB기판이 결합할 수 있는 홈을 형성하여 액정패널과 PCB기판 사이의 길이를 줄임으로써 COF 또는 TCP에 걸리는 하중을 감소시켜 COF 또는 TCP에 생길 수 있는 단선을 감소시키고 비용을 절감함으로써 좀더 고품질의 액정표시소자를 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 액정표시장치는 액정패널; 상기 액정패널을 구동하기 위한 구동회로가 실장된 PCB기판; 및 일단은 상기 액정패널에 부착되고, 타단은 상기 PCB기판에 부착되어 연결되는 COF(Circuit On Film) 또는 TCP(Tape Carrier Package)로 구성되며, 상기 COF 또는 TCP는, 플렉서블 절연필름; 상기 절연필름 상에 형성되고 복수 개의 배선으로 이루어진 배선패턴; 및 상기 배선패턴 중 첫 번째 배선 및 마지막 번째 배선 중 적어도 하나의 배선에 근접하여 바깥쪽에 상기 절연필름의 가장자리 부분에 형성되어 상기 배선패턴에 걸리는 스트레스를 받는 버퍼역할을 하는 더미패턴을 포함하며, 상기 더미패턴은 상기 액정패널에 부착되는 상기 액정패널에 가까운 연결부분이 상기 액정패널에 부착되지 않는 부분보다 면이 더 넓게 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 더미패턴은 상기 COF 또는 TCP의 배선패턴의 단선을 방지하기 위해 형성하는 것으로, 상기 액정패널과 PCB기판에 전기적으로 접속되지 않는 것을 특징이며, 외부 스트레스에 취약한 부분인 상기 액정패널 또는 상기 PCB기판에 연결되는 방향으로 면의 더 넓어지는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 더미패턴은 상기 배선패턴을 이루는 재료 및 두께가 동일한 것으로 형성된 것을 특징으로 한다.

액정패널은 박막트랜지스터가 형성된 기판과 컬러필터가 형성된 기판이 합착되어 형성하는데, 두 기판 사이에 광학적으로 이방성을 가지는 액정이 충진되어 전압이 인가되면 액정층이 배향을 달리함으로써 화상을 만들어낸다. 상기 액정패널의 액정을 구동하기 위해서는 전압을 인가해야 하므로 별도의 구동회로를 PCB기판에 실장하여 액정패널에 연결시키는 것이 일반적이다. 따라서 액정패널과 PCB기판을 물리적, 전기적으로 연결해 주는 회로배선이 필요한데 이때 구비될 수 있는 것이 COF 또는 TCP이다.

COF 또는 TCP는 구부러질 수 있는 플렉서블(flexible) 절연필름 상에 다른 회로배선과 전기적으로 연결할 수 있는 배선이나 회로 등을 형성한 것이다. COF나 TCP는 일부 상이한 점이 있으나 연성을 가지는 절연될 수 있는 필름이나 테이프 등을 사용하여 그 위에 회로배선을 형성하였다는 점에서 공통적이고 액정표시소자에서 동일한 기능을 할 수 있어 대체하여 사용이 가능하다. 따라서 본 발명에서는 COF와 TCP의 두 경우를 다 구비할 수 있으며 이하 COF로 대표하여 설명하기로 한다.

도 2a와 도 2b는 액정패널에 연결된 구동회로 PCB의 연결 상태를 나타낸 평면도와 단면도이다. 도시한 바와 같이 액정패널(110)의 적어도 한 측면에 액정패널(110)에 전기적으로 접속된 COF(111)를 구비하는데, 각 회로배선들은 액정패널의 화소에 전기적 신호를 인가하기 위한 배선들과 연결되어 있다.

상기 COF(111) 상에는 배선이 형성되어 있어 구동회로의 전기적 신호를 공급할 수 있게 되어 있다. 상기 회로기판은 구부릴 수 있는 형태의 연성 재료(필름이나 테이프)를 사용하므로 다양하게 벤딩(bending)할 수 있다. 액정표시소자에서는 상기 COF를 통해 구동회로에 의해 액정패널에 신호가 인가되어 액정패널에 화상이 표현되게 되는 것인데, 액정패널(110)과 구동회로가 실장된 PCB기판(112)을 잇기 위해 COF(111)의 일측은 액정패널(110)에 부착시키고 다른 일측을 PCB기판(112)에 부착시키게 된다. 이때 상기 액정패널(10)에 COF(111)가 부착되는 부분은 화상이 나타나는 영역이 아닌 패드부이다.

이러한 COF나 상기 PCB기판은 액정패널과 같은 평면에 그대로 배치시킬 경우 액정표시소자의 부피가 늘어나는 문제점이 있으므로 COF의 구부릴 수 있는 성질을 이용하여 COF을 서포트메인의 바깥쪽 외곽을 따라 ㄷ자 형으로 구부린 다음 PCB기판을 액정패널의 배면에 위치시키게 된다. 즉, 액정표시소자를 조립하는 과정에서 PCB기판을 액정패널의 배면 쪽에 밀착되어 배치하게 된다. 이하 도면을 참조하여 설명해 본다.

도 3은 각 부품이 조립된 에지형 액정표시소자의 일측을 나타낸 단면도이며, 도 4는 부품이 일부 조립된 액정표시소자를 나타낸 단면 사시도이다.

도시한 바에 따르면 액정패널(110)를 구동하기 위한 PCB기판(112)은 COF(111)에 연결되어 배치되는데, 부피의 절감을 위해 액정패널(110)의 가장자리에 구비된 COF(111)를 서포트메인(127; 도 4에서는 미도시)의 바깥쪽 외곽부를 따라 벤딩시켜 도광판(124)의 하부에 PCB기판(112)을 위치시킨다.

그런데 이러한 액정표시소자에 외부에서 진동이나 충격, 또는 비틀림 스트레스가 가해지는 경우 상기한 COF(111) 부분에 하중이 걸리게 되어 COF(111) 상에 형성된 회로배선에 단선이 일어나는 경우가 생긴다. 특히 액정패널(110)과 COF(111)가 연결된 부분의 가장자리(150)에 단선이 자주 일어나게 되는데, PCB기판의 경우 배면에 고정되어 유동이 적은 반면 액정패널(110)은 진동이나 유동이 있기 때문이다. 이러한 단선은 노트북 컴퓨터의 경우 사용에 의한 비틀림 충격이 자주 일어나 게 되는데, COF(111)는 얇은 필름상에 금속으로 형성된 회로배선이 구비되어 이 금속배선이 쉽게 끊어져 회로에 결함이 생기는 문제점이 생기게 되는 것이다.

따라서 본 발명에서는 주요회로배선의 단선을 감소시키기 위해 단선이 자주 일어나는 COF의 취약한 부분에 별도의 더미패턴(dummy pattern)을 형성하는 것이 특징이다. COF는 상기한 바와 같이 액정패널과 PCB기판을 물리적, 전기적으로 연결하게 되는데, 실제로 전기적으로 연결되는 부분이 아닌 더미패턴을 추가로 형성하여 외부에서 충격이 가해지더라도 더미패턴에서 그 충격을 흡수함으로써 실제 전기적으로 연결되는 주요 회로배선의 단선을 감소시키려는 것이다.

상기 COF는 연성회로기판(Flexible Printed Circuit Board)의 일종으로 절연성 필름이나 테이프(이하, 절연필름으로 통칭한다.) 상에 전도성 물질로 회로를 형성한 것이다. 본 발명에서는 액정패널과 액정패널을 구동하는 PCB기판을 연결하기 위한 것이므로 복수 개의 이루어진 배선패턴이 상기 절연필름 상에 실장되게 된다.

본 발명에 의한 더미패턴은 상기 배선패턴이 형성된 가장자리, 즉 배선패턴의 첫번째 배선 또는 마지막번째의 배선의 바깥쪽 부분에 형성되는 것이 특징이다. COF에 걸리는 스트레스는 절연필름의 가장자리 부분에 집중되게 되므로 필름의 가장자리 부분에 더미패턴을 형성하는 것이다. 상기 더미패턴은 주요 배선패턴에 걸리는 스트레스를 받는 버퍼역할을 함으로써 주요 배선패턴을 보호하는 역할을 한다. 따라서 상기 더미패턴은 상기 절연필름의 끝단 부분에 형성되는 것이 특징이다.

상기 더미패턴은 액정패널이나 PCB기판과 전기적으로 연결되지 않는 부분에 해당한다. 상기 더미패턴은 전기적 접속을 위해서가 아니라 주요 배선패턴의 단선을 방지하기 위한 추가 구성이므로 전기적으로 접속될 필요가 없다. 상기한 바와 같이 더미패턴은 외부 스트레스가 주로 집중되는 부분에 형성되나 전기적으로 액정패널이나 PCB기판에 연결되어 있지 않기 때문에 단선이 일어난다고 할지라도 액정표시소자의 불량이나 결함과는 아무 관련이 없다.

상기 더미패턴은 배선패턴 중 첫번째 배선 및 최종번째 배선 중 적어도 어느 하나에 근접하고, 상기 절연필름의 가장자리 부분에 형성이 가능하다. 즉 배선패턴의 바깥쪽의 일측, 또는 양측에 형성이 가능하다. 또는 필요하다면 모든 측면에도 형성이 가능할 것이다.

상기 더미패턴은 얇은 회로배선의 모양으로 복수 개의 배선을 촘촘히 정렬시키는 방법으로 형성이 가능하며, 또는 단일한 형태의 면으로도 형성이 가능하다. 이밖에 복수 개의 배선과 단일한 면의 형태로 복합적으로 형성하는 것도 가능할 것이다.

도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 실시예에 의한 COF의 모양을 나타낸 것이다. 본 실시예는 도 4b의 액정패널과 COF의 연결 부위 중 단선이 자주 일어나는 부분(150)에 더미패턴을 형성한 것을 나타낸 평면도이다. 도 5a는 복수 개의 배선을 촘촘히 정렬시켜 형성한 모습으로 주요 배선패턴(201)의 바깥쪽에 복수 개의 배선으로 된 더미패턴(202)이 절연필름(211) 상에 형성되어 있다. 도 5b는 단일한 형태의 면으로 된 더미패턴(302)이 주요 배선패턴(301)의 바깥쪽 절연필름(311) 상에 형성되어 있다. 도 5c는 복수 개의 배선과 단일한 면의 형태로 복합적으로 만들어 진 더미패턴(402b, 402a)이 주요 배선패턴(401)의 바깥쪽 절연필름(411) 상에 형성되어 있다.

상기 더미패턴은 외부 스트레스에 취약한 부분을 보강하기 위한 것이므로 상기 액정패널 또는 상기 PCB기판에 연결되는 방향으로 면의 더 넓어지는 것을 포함한다. 특히 COF의 연결 부위 중 액정패널과 COF가 연결되는 부분은 액정패널의 유동이나 비틀림으로 인해 특히 스트레스가 많이 걸려 단선이 쉽게 일어나는 부위이므로 액정패널에 가까운 연결부위 방향으로 더미패턴을 추가로 넓게 형성할 수 있다. 추가로 넓게 형성하기 위한 모양은 필요에 따라 여러 가지가 가능할 것이다. 도 6은 더미패턴의 끝부분의 면을 넓게 형성한 실시예를 나타낸 것이다. 본 실시예에서는 액정패널(510)에 부착되는 부분의 더미패턴(02)은 추가로 더욱 면이 넓게 형성되어 액정패널(510)과 부착되지 않는 부분의 더미패턴보다 두껍게 형성되는 것이 특징이다. 이러한 경우 스트레스에 의한 내성이 더욱 강화되기 때문에 주요 배선패턴(501)의 단선을 방지하는 효과가 커질 수 있다.

상기 더미패턴은 상기 배선패턴을 이루는 재료 및 두께가 동일한 것을 포함한다. COF는 절연필름 상에 회로배선을 실장하여 만드는 것이므로 더미패턴을 회로배선패턴과 함께 형성하는 것이 바람직하다. 따라서 배선패턴을 이루는 재료 및 두께가 동일한 것으로 형성할 수 있다. COF에 사용되는 배선패턴용 물질은 전도성이 있는 물질이어야 하며 금속이 사용될 수 있다. 특히 구리는 전도성이 좋고 값이 저렴하여 COF에 많이 쓰인다. 따라서 상기한 물질로 더미패턴을 형성하는 것이 가능하다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 사상의 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당연하며, 상기 열거한 실시예에만 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 특히 상세한 설명에서는 COF를 예로 설명하였으나 본 발명에는 절연필름 상에 회로를 형성한 연성회로기판(Flexible Printed Circuit Board)라면 TCP 등과 같은 것도 포함된다. 따라서, 본 발명의 권리 범위는 상세한 설명에 기재된 내용이 아니라 청구 범위에 기재된 범위에 의해 정해져야 할 것이다.

본 발명은 액정패널과 액정패널을 구동하는 PCB기판을 연결하는 COF에 있어서 배선패턴 이외에 추가로 전기적으로 연결되지 않는 더미패턴을 추가하는 방법으로 COF에 걸리는 외부스트레스에 의한 단선을 감소시켜 액정표시소자의 결함을 줄일 수 있다. 따라서 좀더 신뢰성있는 고품질의 액정표시소자를 제공할 수 있게 된다.

Claims (5)

1. 액정패널;

   상기 액정패널을 구동하기 위한 구동회로가 실장된 PCB기판; 및

   일단은 상기 액정패널에 부착되고, 타단은 상기 PCB기판에 부착되어 연결되는 COF(Circuit On Film) 또는 TCP(Tape Carrier Package)로 구성되며, 상기 COF 또는 TCP는,

   플렉서블 절연필름;

   상기 절연필름 상에 형성되고 복수 개의 배선으로 이루어진 배선패턴; 및

   상기 배선패턴 중 첫 번째 배선 및 마지막 번째 배선 중 적어도 하나의 배선에 근접하여 바깥쪽에 상기 절연필름의 가장자리 부분에 형성되어 상기 배선패턴에 걸리는 스트레스를 받는 버퍼역할을 하는 더미패턴을 포함하며,

   상기 더미패턴은 상기 액정패널에 부착되는 상기 액정패널에 가까운 연결부분이 상기 액정패널에 부착되지 않는 부분보다 면이 더 넓게 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
2. 제1항에 있어서,

   상기 더미패턴은 상기 액정패널 또는 PCB기판에 전기적으로 접속되지 않는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
3. 제1항에 있어서,

   상기 더미패턴은 단일한 형태의 면으로 이루어진 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
4. 제1항에 있어서,

   상기 더미패턴은 상기 배선패턴을 이루는 재료 및 두께가 동일한 것으로 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
5. 삭제

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