KR20060048211A - 인쇄 회로 기판을 하판으로 채용한 디스플레이 장치 - Google Patents

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KR20060048211A
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Abstract

본 발명은 인쇄 회로 기판을 하판으로 채용한 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 상기 디스플레이 장치는 비아 홀을 구비한 인쇄 회로 기판과, 픽셀 또는 세그먼트에 전기 신호를 인가하는 전극이 상기 비아 홀의 어느 일측에 접하여 장착된 디스플레이 패널과, 상기 디스플레이 패널에 전기 신호를 인가하는 구동 회로부와, 상기 비아 홀을 관통하여 상기 디스플레이 패널의 전극과 상기 구동 회로부를 전기적으로 연결시키는 배선부를 포함한다. 본 발명에 따르면, 구동 회로측에서 인가되는 전기 신호가 PCB의 비아 홀을 통하여 전극으로 직접 인가되기 때문에, 배선을 위한 전극 라인의 길이가 대폭 감소하여, 디스플레이 소자의 응답 속도를 개선할 수 있게 된다.

Description

인쇄 회로 기판을 하판으로 채용한 디스플레이 장치{DISPLAY DEVICE USING PRINTED CIRCUIT BOARD AS SUBSTRATE OF DISPLAY PANEL}
도 1은 전기 변색 소자의 디스플레이 패널의 기본 구조를 개략적으로 도시한 구성도.
도 2a는 7-세그먼트 패턴의 숫자를 표시하기 위한 전기 변색층의 레이아웃을 나타낸 도면.
도 2b는 도 2a의 전기 변색층에 전기 신호를 인가하기 위한 종래 하부 전극의 레이아웃을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 PCB 기판을 하판으로 채용한 디스플레이 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 비아 홀의 세부 구조를 개략적으로 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따라 PCB 기판을 하판으로 채용한 디스플레이 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 보호막의 구조를 나타낸 도면.
< 도면 부호의 주요 부분에 대한 설명 >
20 : 디스플레이 패널 21 : 하부 전극
22 : 전기 변색층 23 : 전해질층
24 : 이온 스토리지 25 : 상부 전극
30 : PCB 32 : 비아 홀
34 : 금속 배선 36 : 구동 회로부
50: 보호막
본 발명은 인쇄 회로 기판(PCB; Printed Circuit Board)을 하판으로 채용한 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 PCB에 비아 홀(via hole)를 형성하고 이를 통해 구동 회로와 디스플레이 패널의 픽셀 또는 세그먼트를 직접 연결시킴으로서 소자의 응답 속도 및 화질 개선을 유도하는 디스플레이 장치에 관한 것이다.
통상, 디스플레이 장치에는 CRT, PDP, LED, OLED 등과 같은 발광형 디스플레이 장치와, LCD 등과 같은 수광형 디스플레이 장치로 대별될 수 있다. 전자는 응답 속도가 빠르지만 밝은 곳에서는 영상이 희미하다는 단점이 있고, 후자는 밝은 곳에서 잘 보이지만 응답 속도가 느리다는 단점이 있다.
그 중, 전기 변색 소자(ECD; Electrochromic Display)는 LCD와 같은 수광형 표시 소자의 일종으로서 전기 신호를 인가하여 화학 반응을 조절함으로써 전기 변색 물질의 색을 조절하는 표시 소자이다.
도 1은 전기 변색 소자의 디스플레이 패널의 기본 구조를 개략적으로 도시한 구성도이다. 도 1을 참조하면, 상기 전기 변색 소자의 디스플레이 패널(1)은 하부 유리 기판(10) 위에 형성된 하부 전극(11)과, 상기 하부 전극의 상면에 형성되며 인가되는 전기 신호에 따라 색이 변하는 전기 변색 물질이 포함된 전기 변색층(12)과, 상기 전기 변색층의 상부에 형성되며 전기 변색 반응에 관여하는 이온이 포함된 전해질층(13)과, 상기 전해질층 상부에 형성되며 전기 변색 반응에 관여하는 이온과 반대 극성의 이온을 모으는 이온 스토리지(ion storage)(14)와, 상기 이온 스토리지 위에 형성된 상부 전극(15) 및 상부 유리 기판(16)으로 구성된다. 여기서, 상기 하부 전극(11) 및 상부 전극(15) 중 적어도 하나는 투명 전극, 예컨대 ITO(indium tin oxide) 전극을 채용하는 것이 일반적이다. 여기서, 상기 이온 스토리지(ion storage)(14)는 생략가능하고, 상기 전해질층(13)은 이온성 액체(Ionic Liquid)가 포함된 이온성 액체층으로 대체가능하다.
상기 디스플레이 패널(1)에 전압이 인가되어 전기 변색층에서 이온 스토리지쪽으로 전류가 흐르면 상기 전기 변색층(14)이 착색되고, 반대 방향으로 전류가 흐르면 상기 전기 변색층(14)에서 탈색이 일어난다. 한편, 전기변색층의 물질에 따라 반대 방향의 전류 흐름에서 착색 및 탈색 반응이 일어나기도 한다.
도 2a는 7-세그먼트 패턴의 숫자를 표시하기 위한 전기 변색층의 레이아웃을 나타낸 도면이고, 도 2b는 도 2a의 전기 변색층에 전기 신호를 인가하기 위한 종래 하부 전극의 레이아웃을 나타낸 도면이다.
도 2b에 도시된 바와 같이, 각 세그먼트에 대응하는 전극의 길이가 각기 상 이하며, 통상 a 세그먼트의 전극 저항값(예컨대, 200 Ω)은 d 세그먼트의 전극 저항값(예컨대, 100 Ω) 보다 2배이상 크게 된다. 이 경우, 착색 전압 1.0V가 동일하게 인가될 때 최대 전류(d, a)가 각각 10mA, 5mA가 되어 응답 속도에서 2배의 차이가 발생한다. 이는, 결국 소자 전체의 응답 속도를 떨어뜨리게 되고, 각 세그먼트의 착색 정도가 상이하게 되어 화질을 저해시키는 원인이 된다.
이러한 문제점이 단지 전기 변색 소자의 경우에만 한정되어 나타나는 것은 아니다. 예컨대, LCD, OLED, PDP 등의 디스플레이 소자의 경우에도 디스플레이 패널에 전기 신호를 인가하기 위하여 각 픽셀 전극에 배선이 형성되는데, 픽셀 수가 증가할수록 배선의 선폭(line width)이 작게 되고, 이로 인한 저항 증가로 소자의 응답 속도가 떨어지고, 픽셀 영상의 불균일성 등의 문제를 야기한다.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 그 목적은 PCB 기판에 형성된 비아 홀(via hole)을 통하여 세그먼트 또는 픽셀에 전기 신호를 직접 인가함으로써 전극의 저항을 줄여 소자의 동작 특성을 향상시킬 수 있는 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.
전술한 본 발명의 목적 및 장점 이외에 다른 목적 및 장점은 이하의 상세한 설명 및 첨부 도면을 통하여 명백해 질 것이다.
본 발명의 특징에 따르면, 인쇄 회로 기판을 하판으로 채용한 디스플레이 장치는 비아 홀을 구비한 인쇄 회로 기판과, 픽셀 또는 세그먼트에 전기 신호를 인가 하는 전극이 상기 인쇄 회로 기판의 비아 홀의 어느 일측에 접하여 장착된 디스플레이 패널과, 상기 디스플레이 패널에 전기 신호를 인가하는 구동 회로부와, 상기 비아 홀을 관통하여 상기 디스플레이 패널의 전극과 상기 구동 회로부를 전기적으로 연결시키는 배선부를 포함한다.
상기 특징에 따른 바람직한 실시예에 있어서, 상기 구동 회로부는 상기 디스플레이 패널이 장착된 인쇄 회로 기판의 타측에 형성되어 있다.
상기 특징에 따른 다른 바람직한 실시예에 있어서, 상기 디스플레이 장치는 상기 전극 상부에 형성되어 인가되는 전기 신호에 따라 색이 변하는 전기 변색층과, 상기 전기 변색층의 상부에 형성되며 전기 변색 반응에 관여하는 이온이 포함된 전해질층과, 상기 전해질층 상부에 형성되며 전기 변색 반응에 관여하는 이온과 반대 극성의 이온을 모으는 이온 스토리지와, 상기 이온 스토리지 상부 형성된 제2 전극을 더 포함한다. 상기 이온 스토리지(ion storage)(14)는 생략가능하고, 상기 전해질층은 이온성 액체(Ionic Liquid)가 포함된 이온성 액체층으로 대체가능하다.
또한, 상기 특징에 따른 또다른 바람직한 실시예에 있어서, 상기 비아 홀은 외주부에 형성된 금속 배선부를 포함하고, 그 내부는 금속 또는 상기 인쇄 회로 기판의 적층 재질로 채워지거나, 빈공간으로 남겨진다.
또한, 상기 특징에 따른 다른 바람직한 실시예에 있어서, 상기 디스플레이 장치는 상기 인쇄 회로 기판 및 상기 전극의 연결 부위에 형성된 보호막(passivation layer)을 더 포함하며, 상기 보호막은 산화막 또는 질화막으로 형성된다.
본 발명에 따르면, 구동 회로측에서 인가되는 전기 신호가 PCB의 비아 홀을 통하여 전극으로 직접 인가되기 때문에, 배선을 위한 전극 라인의 길이가 대폭 감소하여, 디스플레이 소자의 응답 속도를 개선할 수 있게 된다.
이제, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 PCB 기판을 하판으로서 채용한 디스플레이 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, PCB(30)에 전기 변색 소자의 디스플레이 패널(20)이 장착되어 있다. 상기 PCB(30)는 양면 PCB로서, 그 밑면에 구동 회로부(36)가 장착되어 있고, 상기 구동 회로부(36)로부터 발생된 구동 전기 신호는 배선(34) 및 비아 홀(32)을 경유하여 디스플레이 패널의 하부 전극(21)으로 직접 인가된다.
상기 구동 회로부(36)는 전자부품이 직접 PCB(30)에 접촉되지 않고 별개의 PCB 등에 구성되어 배선(34)으로만 전기적으로 연결될 수도 있다. 이 경우도 본 발명의 범주에 포함된다.
상기 디스플레이 패널(20)의 구조는 도 1에 도시된 디스플레이 패널(1)의 구조에 대응하는 것이다. 즉, 도 3의 하부 전극(21), 전기 변색층(22), 전해질층(23), 이온 스토리지(24), 상부 전극(25) 및 상부 유리 기판(26)은 도 1의 그것들에 각각 대응하는 것이다.
그러나, 본 발명의 경우 디스플레이 패널(20)과 PCB(30) 사이에 하부 유리 기판(도 1의 10) 없이, 하부 전극(21)이 비아 홀(32)과 직접 접촉되어 있고, 상기 비아 홀(32)은 배선(34)과 전기적으로 도통되어 있다.
이와 같은 구조에서, 상기 하부 전극은 전기 변색층과 동일한 형상으로 형성될 수 있다. 예컨대, 7-세그먼트 디스플레이 경우, 종래의 전기 변색층은 도 2a의 형상을 갖는 반면, 하부 전극은 배선을 고려하여 도 2b와 같은 형상을 갖고 있었다. 그러나, 도 3과 같은 구조에서 배선은 비아 홀(32)을 통해 PCB(30) 저면에서 상면의 하부 전극(21)에 직접 연결되기 때문에 하부 전극(21)은 전기 변색층과 동일한 형상(즉, 도 2a)을 가질 수 있게 된다. 그 결과, 전극 배선의 길이 감소로 저항값이 줄어들어 소자의 응답 속도가 빨라지고, 각 세그먼트 전극이 동일하게 되어 착색 및 탈색의 균일성이 개선될 수 있다.
본 실시예에서 상기 상부전극(25)은 소위 공통 전극의 역할을 하는데, PCB(30) 상면에 배치된 하부 전극(22)을 공통 전극으로서 채용하는 것도 물론 가능하다.
상기 하부 전극(21)으로는 금속 전극이 채용되는 것이 바람직하나, 투명 전극(예컨대, ITO막)을 사용해도 무방하다. 다만, 금속 전극을 채용할 경우 저항값이 낮아 소자의 응답 속도가 더욱 빨라질 수 있다.
상기 PCB(30)의 재질로는 FR4, GETEX, Teflon, 세라믹 등이 채용됨이 바람직하나, 반드시 이에 한정될 필요는 없고 전해질과의 반응성이 작고, 디스플레이 장치의 공정 온도에 대한 내열성을 갖는 것이면, 어떠한 것이라도 무방하다. 고온 공정이 이루어지는 경우는 세라믹 재질의 PCB를 채용하는 것이 바람직하고, 플렉서블 디스플레이(Flexible display)용으로는 플렉서블(Flexible) PCB를 사용할 수 있다.
상기 배선(34)의 재질로는 금속이 바람직하나, 전도성 물질이기만 하면 제한이 없다.
상기 비아 홀(32)은 하부 전극(21)과 배선(34)을 전기적으로 연결시키기 위한 것으로, 그 세부 구조는 도 4에 도시된 것과 같다. 도 4를 참조하면, 상기 비아 홀(32)은 외주부(40)와 내주부(42)로 구분되어 있다. 외주부(40)는 금속 배선부로서 PCB(30)의 밑면에서 형성되는 배선(34)과 하부 전극(22)을 전기적으로 연결시킨다. 또한, 내주부(42)는 빈공간으로 남겨지거나, Cu, Au, Pt 등과 같은 금속 재질 또는 PCB 적층(laminate) 재질로 채워지는 것이 바람직하다. 여기서, 상기 비아 홀(32)에 채워지는 재질은 온도 변화에 따라 수축 및 팽창이 반복될 경우 PCB(30) 및 하부 전극(21)과의 열팽창 계수 차로 인해 결함이 발생하지 않아야 하고, 또한 전해질과 반응성이 없어야 한다. 상기와 같이 내주부(42)를 금속 재질 또는 PCB 적층(laminate) 재질로 채워지는 경우 전해질의 일부가 새는 것을 방지할 수 있다.
한편, PCB(30)와 전해질과의 화학 반응을 막기 위하여 그 사이에 보호막(passivation layer)을 형성할 수도 있다.
도 5는 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따라 PCB를 하판으로서 채용한 디스플레이 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 도 4에 도시된 구성에 추가하여 전해질(23)과 PCB(30) 사이에 보호막(30)이 개재되어 있다. 상기 보호막은 PCB 및 하부 전극의 연결 부위가 드러나지 않도록 산화막(예컨대, SiO2), 질화막(예컨대, SiN) 등으로 형성되는 것이 바람직하다. 도 6은 보호막(50)이 형성된 세부 구조를 나타낸 것이다.
이상은 전기 변색 소자를 예로 들어 설명하였으나, 본 발명은 다른 종류의 디스플레이 장치에도 적용될 수 있다. 즉, LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), LED(Light Emitting Diode), EL(Electroluminescent Display), OLED(Organic LED), 전기영동 디스플레이(Electrophoretic Display) 등을 비롯하여, 각 픽셀 전극에 전기 신호를 인가하여 영상을 구현하는 디스플레이 장치에는 모두 적용 가능하다.
예컨대, 본 발명이 패시브 매트릭스(passive matrix) 디스플레이 장치에 적용될 경우, 배선이 PCB 하부에서 관통하여 PCB 상부면에 배치된 하부 전극과 직접 연결되기 때문에, 전극 배선의 길이가 상당량 감소하게 됨은 물론 각 픽셀 전극간의 저항값 차도 줄어든다.
본 발명에 따르면, 구동 회로측에서 인가되는 전기 신호가 PCB의 비아 홀을 통하여 전극으로 직접 인가되기 때문에, 배선을 위한 전극 라인의 길이가 대폭 감소하여, 디스플레이 소자의 응답 속도를 개선할 수 있게 된다.
또한, 각 픽셀(또는 세그먼트) 전극이 균일하게 형성될 수 있어 각 픽셀간 착색 및 탈색 정도가 균일하게 나타나 화질을 개선할 수 있게 된다.
이상으로, 본 발명을 바람직한 실시예를 중심으로 살펴보았으나, 이 분야의 당업자라면 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않는 한도에서 변경될 수 있음을 이해할 것이다. 즉, 본 발명은 첨부된 청구 범위 내에서 변경 가능하므로, 전술한 예시적인 실시예로 제한되는 것으로 간주되어서는 안 된다.

Claims (10)

  1. 비아 홀을 구비한 인쇄 회로 기판과,
    픽셀 또는 세그먼트에 전기 신호를 인가하는 전극이 상기 인쇄 회로 기판의 비아 홀의 어느 일측에 접하여 장착된 디스플레이 패널과,
    상기 디스플레이 패널에 전기 신호를 인가하는 구동 회로부와,
    상기 비아 홀을 관통하여 상기 디스플레이 패널의 전극과 상기 구동 회로부를 전기적으로 연결시키는 배선부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄 회로 기판을 하판으로 채용한 디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 구동 회로부는 상기 디스플레이 패널이 장착된 인쇄 회로 기판의 타측에 형성된 것을 특징으로 하는 인쇄 회로 기판을 하판으로 채용한 디스플레이 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전극에 접하여 형성되어 인가되는 전기 신호에 따라 색이 변하는 전기 변색층과,
    상기 전기 변색층에 접하여 배치되며 전기 변색 반응에 관여하는 이온이 포함된 전해질층과,
    상기 전해질층에 접하여 형성된 제2 전극
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄 회로 기판을 하판으로 채용한 디스플레이 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전극에 접하여 형성되어 인가되는 전기 신호에 따라 색이 변하는 전기 변색층과,
    상기 전기 변색층에 접하여 배치되며 전기 변색 반응에 관여하는 이온이 포함된 이온성 액체층과,
    상기 이온성 액체층에 접하여 형성된 제2 전극
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄 회로 기판을 하판으로 채용한 디스플레이 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 전해질층에 접하여 형성되며, 전기 변색 반응에 관여하는 이온과 반대 극성의 이온을 모으는 이온 스토리지를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄 회로 기판을 하판으로 채용한 디스플레이 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 이온성 액체층에 접하여 형성되며, 전기 변색 반응에 관여하는 이온과 반대 극성의 이온을 모으는 이온 스토리지를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄 회로 기판을 하판으로 채용한 디스플레이 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 비아 홀은 외주부에 형성된 금속 배선부를 포함하고, 그 내부는 금속 또는 상기 인쇄 회로 기판의 적층 재질로 채워지는 것을 특징으로 하는 인쇄 회로 기판을 하판으로 채용한 디스플레이 장치.
  8. 제1항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 비아 홀은 외주부에 형성된 금속 배선부를 포함하고, 내주부는 빈공간으로 남겨지는 것을 특징으로 하는 인쇄 회로 기판을 하판으로 채용한 디스플레이 장치.
  9. 제 1항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 인쇄 회로 기판 및 상기 전극의 연결 부위에 형성된 보호막(passivation layer)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄 회로 기판을 하판으로 채용한 디스플레이 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 보호막은 산화막 또는 질화막으로 형성되는 것을 특징으로 하는 인쇄 회로 기판을 하판으로 채용한 디스플레이 장치.
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