KR20060119535A - 액정 표시 장치 - Google Patents

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KR20060119535A
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심병창
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로, 본 발명의 액정 표시 장치는 컬러 필터 기판과 배면에 형성되어 정면으로 연장된 전기적 연결부를 포함하는 TFT 기판을 포함하며 영상 정보를 표시하는 액정 패널 어셈블리; 및 상기 액정 패널 어셈블리에 빛을 제공하는 램프 어셈블리를 포함한다. 또한, 상기 TFT 기판은 상기 TFT 기판을 관통하는 관통홀을 포함하고, 상기 전기적 연결부는 상기 관통홀을 통해 상기 배면으로부터 상기 정면으로 연장된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 기존의 LED FPCB가 삭제되거나 또는 일부가 삭제되어 면적을 줄일 수 있게 된다.
액정표시장치, 연성인쇄회로기판, TFT 기판, LED(발광 다이오우드), LED FPCB, COG, FOG, SMT(Surface Mount Technology: 표면 실장 기술), ACF(Anisotropic Conductive Film: 이방 전도성 필름)

Description

액정 표시 장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 액정표시장치를 나타내는 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 TFT 기판을 나타내는 정면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 TFT 기판의 양면을 전기적으로 연결하는 방식을 나타내는 도면이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 TFT 기판의 배면에 LED 가 부착된 액정 표시 장치를 나타내는 배면도이다.
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 TFT 기판의 배면에 LED 가 부착된 액정 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 TFT 기판의 배면에 LED가 실장된 LED FPC를 부착한 액정 표시 장치를 나타낸 배면도이다.
도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 TFT 기판의 배면에 LED가 실장된 LED FPC를 부착한 액정 표시 장치를 나타낸 단면도이다.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)
100: 액정표시장치 110: 메인 연성인쇄회로기판
130: 액정 패널 어셈블리 131: 구동 IC
133: TFT 기판 134: 컬러필터 기판
135: 액정 패널 140: 상부 수납용기
141: 후크 151: 제1 광학시트들
152: 램프 어셈블리 153: 도광판
154: 반사 시트 155: 제2 광학시트들
170: 하부 수납용기 171: 후크 삽입공
172: 윈도우 173: 조립 가이드
183: 서브 TFT 기판 184: 서브 컬러필터 기판
185: 서브 액정 패널 190: 연성 인쇄회로기판
210: 화상 표시 영역 220: 전기적 연결부
310, 320, 330: 관통홀 410: LED(발광 다이오우드)
420: 상판 편광판 430: 하판 편광판
440: 도전성 패드 510: LED FPCP
본 발명은 디스플레이 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 액정 표시 장치에 관한 것이다.
일반적으로 사용되고 있는 표시 장치들 중의 하나인 음극선관(CRT; Cathode Ray Tube)은 텔레비전을 비롯해서 계측기기, 정보 단말기기 등의 모니터에 주로 이 용되고 있으나, 음극선관의 자체 무게와 크기로 인하여 전자 제품의 소형화, 경량화의 요구에 적극 대응할 수 없었다.
이러한 음극선관을 대체하기 위해서 소형, 경량화 및 저소비전력 등과 같은 장점을 가지고 있으며, 액정 패널의 내부에 주입된 액정의 전기적 광학적 성질을 이용하여 정보를 표시하는 액정 표시 장치(LCD)가 활발하게 개발되어 왔으며, 최근에는 평판 표시 장치로서의 역할을 수행하고 있다. 일반적으로 액정 표시 장치는 저소비 전력, 상대적으로 가벼운 무게 및 작은 부피를 갖는 디스플레이 장치로서, 컴퓨터 산업, 전자 산업, 정보통신 산업 등 산업 전반에 폭넓게 응용되고 있는 실정이다. 이와 같은 장점을 갖는 액정 표시 장치는 휴대용 컴퓨터의 디스플레이 장치 및 데스크 톱 컴퓨터의 모니터, 고화질 영상 기기의 모니터 등 폭넓은 분야에 다양하게 적용되고 있다.
액정 표시 장치는 크게 TN(Twisted Nematic) 방식과 STN(Super-Twisted Nematic) 방식으로 나뉘고, 구동 방식의 차이로 스위칭 소자 및 TN 액정을 이용한 액티브 매트릭스(Active matrix) 표시 방식과 STN 액정을 이용한 패시브 매트릭스(passive matrix) 표시 방식이 있다.
이 두 방식의 큰 차이점을 설명하면, 액티브 매트릭스 표시 방식은 TFT-LCD에 사용되며, 이것은 TFT를 스위치로 이용하여 LCD를 구동하는 방식이며, 패시브 매트릭스 표시방식은 트랜지스터를 사용하지 않기 때문에 이와 관련한 복잡한 회로를 필요로 하지 않는다. TFT를 이용한 LCD는 최근에 휴대용 컴퓨터와 모바일 단말 장치의 보급에 따라 널리 사용되고 있다.
액정 패널 어셈블리는 두 개의 기판, 즉, TFT 기판 및 컬러필터(C/F) 기판이 합착되고 그 사이에 이방성 유전율을 갖는 액정 물질이 주입되어 형성된 액정 패널과, COG(chip on glass) 방식에 의해 액정 패널 상에 실장되며 액정 패널에 형성된 게이트 라인 및 데이터 라인에 각각 구동 신호를 인가하는 구동 IC와, 구동 IC에 소정의 데이터 및 제어 신호를 전송하는 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board)과 구동 IC를 서로 연결하기 위한 연성 인쇄 회로 기판(Flexible Printed Circuit Board) 등을 포함한다. 이러한 액정 패널 어셈블리는 램프 어셈블리 및 각종 광학시트들과 함께 소정의 수납 용기에 수납되어 액정 표시 장치를 구성하게 된다.
종래의 액정 표시 장치의 경우, TFT 기판의 양면 중에서 액정을 향하는 정면에만 전기적 배선을 하는 공정을 진행함으로써 LED FPCB(Light Emitting Diode Flexible Printed Circuit Board)를 실장하는 작업에 있어서 별도로 커넥터를 사용해야 하는 등 좁은 면적을 사용해야 하는 공간적 제약이 많았다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, TFT 기판의 일부 면적에 관통홀 식각을 하고 도전체를 증착하여 TFT 기판의 배면과 정면을 전기적으로 연결함으로써 TFT 기판의 배면을 공간적으로 활용할 수 있는 액정 표시 장치를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치(100)는, 컬러필터 기판(134)과 배면에 형성되어 정면으로 연장된 전기적 연결부(220)를 포함하는 TFT 기판(133)을 포함하며 영상 정보를 표시하는 액정 패널 어셈블리(130); 및 상기 액정 패널 어셈블리(130)에 빛을 제공하는 램프 어셈블리(152)를 포함한다.
또한, 상기 TFT 기판(133)은 상기 TFT 기판(133)을 관통하는 관통홀(310, 320, 330)을 포함하고, 상기 전기적 연결부(220)는 상기 관통홀을 통해 상기 배면으로부터 상기 정면으로 연장된다.
또한, 상기 TFT 기판(133)은 상기 TFT 기판(133)의 배면에서 상기 전기적 연결부(220)와 연결되는 도전성 패드(440); 및 상기 도전성 패드(440) 상에 직접 연결되어 상기 TFT 기판(133)의 배면에 부착된 램프 어셈블리를 포함한다.
또한, 상기 TFT 기판(133)은 상기 TFT 기판(133)의 배면에서 상기 전기적 연결부(220)와 연결되는 도전성 패드(440); 및 상기 도전성 패드(440) 상에 직접 연결된 연성인쇄회로기판(LED FPCB)(510)을 개재하여 상기 TFT 기판(133)의 배면에 부착된 램프 어셈블리를 포함한다. 여기서, 상기 연성인쇄회로기판(510)은 일방향으로만 신장된 형태이고, 램프 어셈블리는 발광 다이오우드(410)이다. 그리고, 상기 도전성 패드(440)는 ITO, Cr, Al, Au 및 Sn 중 적어도 하나의 성분을 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 발명에 사용되는 액정 표시 장치로는 PMP(Portable Multimedia Player), PDA(Personal Digital Assistant), 휴대용 DVD(Digital Versatile Disk) 플레이어, 휴대폰(cellular phone), 노트북 등이 있다. 이하, 설명의 편의상 휴대폰을 이용하여 본 발명의 액정표시장치를 설명한다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 앞서 언급한 액정 표시 장치들을 포함한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 액정 표시 장치를 나타내는 분해 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 의한 액정표시장치(100)는 전체적으로 보아 액정 패널 어셈블리(130), 램프 어셈블리(152), 액정 패널 어셈블리(130)와 램프 어셈블리를 수납하는 상부 수납용기(140), 상부 수납용기(140)와 결합하는 하부 수납용기(170) 및 하부 수납용기에 접합되는 서브 액정 패널(185)을 포함한다.
여기서, 액정 패널 어셈블리(130)는 TFT 기판(133), 컬러필터 기판(134)을 포함하는 액정 패널(135), 액정(미도시), 구동 IC(131) 및 메인 연성인쇄회로기판(110) 등으로 구성된다.
액정 패널(135)은 인가되는 전압의 세기에 따라 액정층(미도시)을 통과하는 광의 투과율이 조절됨으로써 문자, 숫자, 임의의 아이콘 등의 영상 정보를 표시하는 장치로서, TFT 기판(133), 컬러필터 기판(134) 및 액정(미도시)을 포함한다.
TFT 기판(133)은 다수 개의 게이트 라인, 데이터 라인, 화소 전극을 포함한다. 게이트 라인은 행 방향으로 뻗어 있어 게이트 신호를 전달하고, 데이터 라인은 열 방향으로 뻗어 있고 데이터 신호를 전달한다. 화소는 게이트 라인과 데이터 라인에 연결되며, 스위칭 소자와 유지 커패시터를 포함한다.
여기서 스위칭 소자는 게이트 라인과 데이터 라인의 교차점에 형성되며, 스위칭 소자의 출력 단자에는 유지 커패시터 및 액정 커패시터가 연결된다. 또한, 스위칭 소자는 비결정질 실리콘(amorphous silicon), 다결정 실리콘(poly-silicon)을 채널층으로 하는 박막 트랜지스터로 구현된다.
유지 커패시터의 다른 단자는 공통 전압(common voltage)에 연결되거나, 바로 위의 게이트 라인(previous gate line)과 연결된다. 여기서, 전자의 연결 방식은 독립 배선 방식(separate wire type)이라고 하며, 후자의 연결 방식은 전단 게이트 방식(previous gate type)이라 한다.
컬러필터 기판(134)은 TFT 기판(133) 상에 위치하며 각 화소마다 색상이 표시될 수 있도록 화소 전극에 대응하는 영역에 적색, 녹색, 또는 청색의 컬러 필터를 구비한다. 여기서 컬러 필터는 화소 전극의 상부 또는 하부에 형성될 수 있다. 또한, 컬러 필터 상에는 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide) 등과 같은 투명 도전 물질로 이루어진 공통 전극이 형성된다.
액정층(미도시)은 컬러필터 기판(134)과 TFT 기판(133) 사이에 채워지며, 유전율 이방성을 가진다. 액정층(미도시)의 두께는 5 ㎛정도이며 TN(Twisted Nematic) 배열을 한다. 액정층(미도시)은 외부에서 인가되는 전압에 의해 배열 방향이 변화되어 액정층(미도시)을 통과하는 광의 투과율을 조절한다.
한편, 액정 패널(135)을 구성하는 TFT 기판(133), 컬러필터 기판(134) 및 액정층(미도시)은 액정 커패시터를 구성하며, 이와 같이 구성된 액정 커패시터는 스위칭 소자의 출력 단자와 공통 전압 또는 기준 전압(reference voltage)과 연결된다.
구동 IC(131)는 입력 단자를 통해 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board; PCB)으로부터 게이트 제어 신호, 데이터 제어 신호 및 이와 관련된 데이터 신호 등을 수신하고, 출력 단자를 통해 게이트 구동 신호 및 데이터 구동 신호를 TFT 기판(133) 상에 형성된 게이트 라인과 데이터 라인에 각각 제공하기 위한 집적 회로이다. 이로써, 액정 패널(135) 상에 원하는 이미지가 구현될 수 있다.
이와 같은 구동 IC(131)는 TFT 기판(133)의 컬러필터 기판(134)과 대응하는 화상 표시 영역 외의 TFT 기판(133) 상에 실장되며, 이때 그 출력 단자가 화상 표시 영역으로부터 연장되어 나온 게이트 라인 및 데이터 라인에 각각 연결되도록 COG(chip on glass) 방식 등에 의해 실장된다. 이에 따라 앞서 설명한 바와 같이, 구동 IC(131)에서 생성된 게이트 구동 신호 및 데이터 구동 신호가 TFT 기판(133) 의 화상 표시 영역에 형성된 각 화소에 전달된다.
메인 연성인쇄회로기판(Flexible Printed Circuit Board; FPCB)(110)은 인쇄 회로 원판에 전기 배선의 회로 설계에 따라 각종 전자 부품을 연결하거나 부품을 지지해주는 인쇄 회로 기판(PCB)의 일종으로서, 종래의 인쇄 회로 기판과 달리 연성을 가진다. 이와 같은 메인 연성인쇄회로기판(110)은 일반적으로 베이스 필름과, 베이스 필름의 양단에 금속 박판 패턴들이 리드 단자로서 배열된 단자 영역과, 베이스 필름의 양단에 배열된 단자 영역이 서로 연결되도록 금속 박판 패턴이 전기 배선으로서 형성되고, 전기 배선의 보호 및 절연을 위한 커버레이가 형성된 인터페이스 영역을 포함한다. 또한, 인터페이스 영역에는 다수개의 관통홀이 형성될 수 있으며 다수개의 관통홀을 통해 실장된 전자 부품이 전기 배선과 연결되어 소정의 전자 회로가 형성되는 영역을 더 포함할 수 있다.
이와 같이 형성된 메인 연성인쇄회로기판(110)의 일단은 인쇄회로 기판(미도시)에 연결되고 그 타단은 구동 IC(131)의 입력 단자와 연결되어 있다. 이에 따라 인쇄회로기판(PCB)으로부터 게이트 구동신호, 데이터 구동신호 및 이와 관련된 데이터 신호 등을 구동 IC(131)에 전달한다.
그리고, 백라이트 유닛(BLU)은 제1 광학시트들(151), 램프 어셈블리(152), 도광판(153), 반사 시트(154) 및 제2 광학시트들(155)을 포함한다.
여기서, 도광판(153)은 램프 어셈블리(152)로부터 발산되는 빛을 안내(guide)하는 역할을 한다. 도광판(153)는 아크릴과 같은 플라스틱 계열의 투명한 물질의 패널로 형성되어 램프 어셈블리(152)로부터 발생한 광을 도광판(153) 상부 에 안착되는 액정 패널(135) 쪽으로 진행되도록 한다. 따라서, 도광판(153)의 배면에는 도광판(153) 내부로 입사한 광의 진행 방향을 액정 패널(135) 쪽으로 변환시키기 위한 각종 패턴이 인쇄되어 형성될 수 있다.
램프 어셈블리(152)는 상부 수납용기(140) 내의 도광판(153)의 일측에 삽입된다. 램프 어셈블리(152)에 사용되는 램프로는 LED(Light Emitted Diode; 발광 다이오우드), CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp), EEFL(External Electrode Fluorescent Lamp) 등을 사용할 수 있으나 본 발명에서는 LED가 바람직하다.
반사 시트(154)는 도광판(153)의 하부면에 설치되어 도광판(153)의 하부로 방출되는 빛을 상부로 반사한다. 도광판(153)의 하부면에 위치하는 반사 시트(154)는, 도광판(153) 배면의 미세한 도트 패턴에 의해 반사되지 않은 광을 다시 도광판(153)의 출사면 쪽으로 반사시킴으로써, 액정 패널(135)에 입사되는 광의 광손실을 줄임과 동시에 도광판(153)의 출사면으로 투과되는 광의 균일도를 향상시키는 역할을 한다.
그리고, 제 1 광학시트들(151)은 도광판(153)의 상부면에 안착되어 도광판(153)로부터 전달되는 빛을 확산하고 집광하는 역할을 한다. 제1 광학시트들(151)은 확산 시트, 프리즘 시트, 보호 시트 등을 포함한다.
도광판(153)과 프리즘 시트 사이에 위치한 확산 시트는 도광판(153)로부터 입사되는 광을 분산시킴으로써 광이 부분적으로 밀집되는 것을 방지한다. 프리즘 시트는 상부면에 삼각 기둥 모양의 프리즘이 일정한 배열을 갖고 형성되어 있으며, 통상 2장의 시트로 구성되어 각각의 프리즘 배열이 서로 소정의 각도로 엇갈리도록 배치되어 확산 시트로부터 확산된 광을 액정 패널(135)에 수직한 방향으로 집광하는 역할을 수행한다. 이에 따라서, 프리즘 시트를 통과하는 광은 거의 대부분 수직하게 진행되어 보호 시트 상의 휘도 분포는 균일하게 얻어진다. 한편, 프리즘 시트 위에 형성되는 보호 시트는 프리즘 시트의 표면을 보호하는 역할을 수행할 뿐만 아니라, 광의 분포를 균일하게 하기 위하여 광을 확산시키는 역할을 수행한다. 또한 보호 시트는 액정 패널(135)의 표시 영역의 가장자리에서 발생되는 휘선이나 빛샘을 방지하기 위하여 가장자리를 따라 블랙 라인(black line)(미도시)이 형성될 수 있다.
여기서, 소형의 액정표시장치(100)의 경우 도광판(153)의 측면에 보통 하나의 램프가 설치되지만, 액정표시장치(100)가 대형화될수록 충분한 휘도를 얻기 위하여 하나의 램프 어셈블리(152)에 복수의 램프들을 설치할 수 있다.
액정 패널 어셈블리(130)는 제1 광학시트들(151) 위에 설치되며, 제1 광학시트들(151)과 함께 도광판(153)과 상부 수납 용기(140)가 형성하는 공간 내에 안착된다.
상부 수납용기(140)는 직사각형 형상의 개구부의 가장자리를 따라 측벽이 형성되고, 측벽 내에 소정의 걸림 돌출부(미도시)가 형성되어 액정 패널 어셈블리(130) 및 램프 어셈블리를 수용하여 고정시키는 역할을 수행하며, 다수의 시트들이 휘어지는 것을 방지한다. 그리고, 액정 패널 어셈블리(130)의 연성 인쇄회로기판(110)은 상부 수납용기(140)의 일측벽을 중심으로 절곡하게 된다. 여기서, 램프 어셈블리 또는 액정 패널 어셈블리(130)를 상부 수납용기(140)에 수용하는 방법에 따라서 상부 수납용기(140)의 형상은 다양하게 변형될 수 있다.
상부 수납용기(140)는 하부 수납용기(160)와 후크 결합을 할 수 있는데, 예를 들어 상부 수납용기(140) 측벽의 외측면을 따라 후크(141)가 형성되고, 이러한 후크(141)와 대응하는 후크 삽입공(171)이 하부 수납용기(170)의 측면에 형성될 수 있다. 따라서, 상부 수납용기(140)의 아래로부터 하부 수납용기(170)가 올라와 결합함으로써, 상부 수납용기(140)에 형성된 후크(141)가 하부 수납용기(170)의 후크 삽입공(171)으로 들어가서 상부 수납용기(140)와 하부 수납용기(170)가 체결될 수 있다. 이러한 후크(141)의 위치는 하부 수납용기(170)에 위치하고 후크 삽입공(171)이 상부 수납용기(140)에 형성될 수도 있다. 이외에도 상부 수납용기(140)와 하부 수납용기(170)의 결합은 다양한 형태로 변형될 수 있다.
또한, 하부 수납용기(170)의 배면에는 윈도우(172)가 형성되고, 윈도우(172)의 하부로부터 서브 액정 패널(185)이 올라와 윈도우(172)의 가장자리와 접합하게 된다. 램프 어셈블리(152)로부터 발산되어 도광판(153)에 의해 전달되는 빛은 대부분 상부에 위치하는 액정 패널(135)로 향하고, 일부는 도광판(153) 하부에 위치하는 서브 액정 패널(185)로 향하게 된다. 이와 같이 서브 액정 패널(185)로 향하는 빛을 집광하기 위해 도광판(153)과 하부 수납용기(170) 사이에 개재되는 제2 광학시트들(155)을 배치할 수 있다. 제2 광학시트들(155)은 제1 광학시트들(151)과 같이 확산 시트, 프리즘 시트, 보호 시트 등을 포함할 수 있고, 제품에 따라서는 확산 시트를 제외한 프리즘 시트, 보호 시트 등을 포함할 수도 있다.
서브 액정 패널(185)은 서브 TFT 기판(183)과 서브 컬러필터 기판(184)을 포 함한다. 여기서, 서브 TFT 기판(183) 및 서브 컬러필터 기판(184)은 각각 앞서 설명한 TFT 기판(133) 및 컬러필터 기판(134)과 동일한 역할을 수행할 수 있다. 서브 액정 패널(185)의 일측에 형성된 입력 단자(미도시)에는 연성 인쇄회로기판(190)이 형성되고, 연성 인쇄회로기판(190)을 통하여 서브 액정 패널(185)에 각종 구동신호가 전달된다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 TFT 기판의 정면을 나타내는 정면도이다.
상기 TFT 기판(133)은 화상 표시 영역(210), 구동 IC(131) 및 전기적 연결부(220)를 포함한다. 상기 화상 표시 영역(210)은 TFT 기판(133) 중 칼라 필터 기판(134)이 차지하는 영역에 해당하는 부분으로, 이 두 기판 사이에는 액정이 존재하며 이러한 액정은 외부에서 인가되는 전압에 의해 배열 방향이 변화되어 액정층을 통과하는 광의 투과율을 조절함으로써 이 화상 표시 영역(210)에 화면이 표시된다. 구동 IC(131) 영역은 상술하였듯이, TFT 기판(133)의 화상 표시 영역(210) 외의 TFT 기판(133) 상에 실장되며, 이때 그 출력 단자가 화상 표시 영역(210)으로부터 연장되어 나온 게이트 라인 및 데이터 라인에 각각 연결되도록 COG(chip on glass)/FOG(FPCB on glass) 방식 등에 의해 실장된다. 이에 따라 앞서 설명한 바와 같이, 구동 IC(131)에서 생성된 게이트 구동 신호 및 데이터 구동 신호가 화상 표시 영역(210)에 형성된 각 화소에 전달된다. 그리고, 전기적 연결부(220)는 구동 IC(131)와 메인 연성 인쇄회로기판(110)을 연결하기 위한 역할을 하는 곳으로서, 본 발명의 일 실시예에 따르면, TFT 기판(133)의 배면과 정면을 관통하는 관통홀을 식각하여 그 관통홀 표면을 따라 도전성 물질을 증착하는 공정을 한 후 이 관 통홀을 따라 구동 IC(131)와 메인 연성인쇄회로기판(110)을 연결하는 역할을 한다. 이러한 전기적 연결을 하기 위해선 설명하였듯이 먼저 TFT 기판(133)의 정면에 배면과 연결하기 위한 관통홀(hole)을 식각하여 형성하여야 하는바 이러한 공정 과정에 대해 도 3을 참조하여 설명한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 TFT 기판의 양면을 전기적으로 연결하는 방식을 나타내는 도면이다.
먼저, TFT 기판(133)의 정면의 구동 IC(131) 영역의 아래 부분에 원이나 다각형 모양의 패턴이 형성된 마스크(mask)로 사진 공정을 진행한 후 관통홀을 식각하는 공정이다. 사진 공정이란 포토리소그래피(photolithography)라고도 하며 일정 모양의 패턴을 형성시키는 공정이다. 이러한 사진공정에는 UV 소스를 이용한 것과 E-beam 소스를 이용한 공정이 있다. 사진 공정은 마스크(mask) 상에 설계된 패턴을 공정제어 규격 하에 웨이퍼(wafer) 상에 구현하는 기술로서, 이를 위해 패턴이 형성된 마스크를 통하여, 특정한 파장을 갖고 있는 빛을 광감응제가 도포 되어 있는 웨이퍼 상에 노광시켜 광화학 반응이 일어나게 되며, 현상(develop) 공정시 화학 반응에 의해 패턴형성을 하게 된다. 본 발명의 실시예에서는 도 2의 그림처럼 원이나 사각형 등의 다각형 형태의 패턴을 형성한 것을 보여주고 있으나 관통홀의 모양은 원이나 사각형으로 한정되지 않는다. 이러한 사진 공정을 한 후 관통홀 식각(etching)을 함으로써 관통홀을 형성하게 된다. 식각 과정은 널리 알려져 있기에 식각 내용에 대한 설명은 생략한다.
다음 공정으로, TFT 기판(133)의 배면의 관통홀 주위 영역에서부터 TFT 기판 (133)의 정면과 관통된 관통홀의 표면을 따라 도전 물질을 증착하는 공정을 수행한다. 도전 물질은 ITO 나 Cr, Al, Au 및 Sn 등의 금속 물질 중 적어도 하나의 성분을 포함하는 것을 말하며, 관통홀의 모양에는 제한이 없으며 배선을 연결하기 위해 가장 적합한 형태로 형성할 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 가운데가 오목한 아령 모양의 관통홀(310)과 아래로 내려갈수록 좁아지는 관통홀(320) 및 네모 형태의 관통홀(330)을 보여 주고 있으나 이 모양에 한정되지는 않는다.
한편, 기판(133)의 배면에 도전 물질을 증착하기 전에 반대면인 정면이 영향을 받지 않도록 보호 물질로 코팅할 수 있다. 이러한 코팅 방법으로는 PR 코팅을 예로 들 수 있다. PR(Photo Resist)은 자외선을 쪼이면 특성이 변하는 성질을 이용한 것으로, 특정 파장대의 빛을 받으면(Photo Exposure: 노광) 반응을 하는 일종의 감광 고분자 화합물(photosensitive polymer)이다. 이때, 반응이라 함은 PR의 일정 부분이 노광되었을 때 노광된 부분의 polymer 사슬이 끊어지거나 혹은 더 강하게 결합하는 것을 말한다. 또한, PR 코팅이라 함은 분사된 액상의 PR을 높은 회전수로 회전시켜 균일한 얇은 막의 형태로 기판 전체를 도포시킨 후 일정 온도에서 베이킹(baking)하여 PR의 용제(solvent)를 기화 또는 제거시켜 단단하게 만드는 과정을 말한다.
한편, TFT 기판(133)의 정면과 배면을 연결하는 배선이 관통하는 관통홀 영역과 그 주변 영역을 식각할 때는 건식(dry)이나 습식(wet) 방식 모두 가능하다. 또한, 양면을 동시에 식각하는 것도 가능하고, 어느 한 면을 먼저 식각한 다음 반대면의 식각을 진행할 수도 있다. 습식 식각을 하면 등방성(isotropic)으로 동시 에 식각이 되고, 건식 식각을 하게 되면 이방성(anisotropic)으로 식각이 된다.
다음 공정으로는 상기 증착된 도전 물질 상에 전기적 연결부(220)를 형성하는 공정이다. 전기적 연결부(220)의 형성은 공지의 기술에 따라 이루어지며 이 전기적 연결부(220)에는 LED나 LED FPCB를 부착하기 위한 도전성 패드(440)도 함께 설치될 수 있다. 한편, 이러한 공정 과정에 대해 TFT 기판(133)의 정면 부분의 공정을 진행하여 관통홀을 식각한 후 배면 부분의 공정을 진행하는 순서로 설명하였으나, 반대 순서로 배면을 먼저 공정한 후 관통홀을 식각하고 정면 부분을 공정하여 배선을 형성하는 방식도 본 발명의 범주에 속함은 당업자에게 자명하다.
이제 본 발명의 실시예에 따라 TFT 기판(133)의 배면과 정면을 관통하는 관통홀을 따라 도전성 물질을 증착하여 정면 부분과 배면 부분을 전기적으로 연결한 후, 배면에는 발광 다이오우드(LED)같은 램프 어샘블리를 부착하는 응용 과정의 실시예를 도 4a 및 도 4b를 참조하여 설명한다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 TFT 기판(133)의 배면에 LED(410)가 부착된 액정 표시 장치를 나타내는 배면도 및 단면도이다. 컬러 필터(134)위에는 상판 편광판(420)이 있고 TFT 기판(133) 아래에는 하판 편광판(430)이 위치해 있다. TFT 기판(133)의 배면에 형성된 전기적 연결부에 도전성 패드(440)를 설치한 후 램프 어셈블리를 부착한다. 본 발명에서는 램프 어셈블리의 실시예로 LED(Light Emitted Diode; 발광 다이오우드)를 부착한 모습을 나타내었으나 LED에만 한정되는 것이 아니라 CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp), EEFL(External Electrode Fluorescent Lamp) 등을 이용할 수도 있음은 당연하나 본 발명의 실시예 에선 모바일 디바이스의 특성상 LED를 가지고 설명한다. LED(410)란 반도체의 p-n 접합구조를 이용하여 주입된 소수 캐리어(전자 또는 양공)를 만들어내고 이들의 재결합에 의하여 발광시키는 일종의 다이오우드이다. 이러한 LED(410)는 SMT(Surface Mount Technology: 표면 실장 기술)나 ACF(Anisotropic Conductive Film: 이방 전도성 필름) 방식으로 부착을 한다. SMT는 전자부품을 인쇄회로기판(PCB)에 접속할 때 부품 구멍에 의하지 않고 표면의 접속 패턴에 솔더링(Soldering)을 통해 접속하는 기술을 의미한다. 또, ACF는 금속 코팅된 플라스틱 또는 금속입자 등이 전도성 입자를 분산시킨 필름상의 접착제로 LCD 패널과 TCP (Tape Carrier Package) 또는 PCB와 TCP등의 전기적 접속에 널리 이용되고 있다. 이러한 기술들에 의해 부품의 미소화가 가능해져 고밀도 실장이 용이해진다. 그런데, 이러한 LED(410)의 부착 위치는 구동 IC(131)와 전기적 연결부(220) 근처 영역에 해당하는 부분의 배면 부분이며, 설치높이는 BLU(Back Light Unit)나 각종 시트들의 디자인을 고려해서 조절해야 하며, 반대 방향으로의 빛의 누출을 막기 위한 차폐를 고려해서 설치한다. 그리고, 이러한 LED(410)를 구동하기 위한 전원 등의 배선은 상기 TFT 기판(133)의 정면의 배선에서 나오며 이는 메인 연성인쇄회로기판(FPCB)(110)에 연결된다. 따라서, 이 실시예에 따르면 LED가 실장된 LED FPCB를 설치할 필요가 없게 된다.
본 발명의 또 다른 실시예로 TFT 기판(133)의 배면에 도전성 물질을 증착하여 정면 부분과 전기적 연결을 한 후, 배면에는 LED(410)가 실장된 LED FPCB(510)를 부착하는 응용 과정의 실시예를 도 5a, 5b를 참조하여 설명한다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 TFT 기판의 배면에 LED(410)가 실장된 LED FPCB(510)를 부착한 액정 표시 장치를 나타낸 배면도 및 단면도이다. 이 실시예는 도 4a 및 도 4b의 실시예와 달리 LED FPCB(510)를 도전성 패드(440)에 접촉시키는 방법으로서, LED(410)가 직접 도전성 패드(440)에 부착되는 것이 아니라 LED가 실장된 FPCB(510)가 FOG(FPCB On Glass) 방식으로 도전성 패드(440)에 부착되는 것으로 ACF나 Conductive Tape을 이용한다. 이렇게 도전성 패드(440)에 FPCB(510)를 먼저 부착하는 도 5a 및 도 5b의 실시예는 도 4a 및 도 4b의 실시예에서 LED FPCB(510)를 TFT 기판(133)과 LED(410) 사이에 삽입하면 된다. 그런데, 종래의 LED FPCB가 기역(ㄱ)자 모양으로 되어 있는 것과 달리 본 발명의 실시예에서는 기역자의 세로획 부분이 삭제되고 가로의 일방향으로 신장된 형태의 LED FPCB(510)를 사용하게 된다. 그리고, 이를 메인 연성인쇄회로기판(110)에 연결하기 위해선 커넥터나 솔더링 작업이 필요하다. 따라서, 메인 연성인쇄회로기판(110)의 면적이 좁은 경우에 본 실시예를 이용하면 효과적일 수 있다.
한편, 도 4a 및 도 4b의 실시예에 따르면 LED FPCB(510)가 불필요하게 되며, 도 5a 및 도 5b의 실시예에 따르면 기역(ㄱ)자의 LED FPCB의 면적 중 세로 획 부분이 삭제되어 LED FPCB의 전체 면적이 가로방향으로 신장된 모양으로 줄어들게 되는 것이다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 액정표시장치에 의하면, 기존의 LED FPCB가 삭제되거나 또는 일부가 삭제되어 면적을 줄일 수 있으므로 LED FPCB의 공정을 간소화하고 원가 절감을 가져올 수 있는 액정표시장치를 제공할 수 있다.

Claims (7)

  1. 컬러 필터 기판과 배면에 형성되어 정면으로 연장된 전기적 연결부를 포함하는 TFT 기판을 포함하며 영상 정보를 표시하는 액정 패널 어셈블리; 및
    상기 액정 패널 어셈블리에 빛을 제공하는 램프 어셈블리를 포함하는 액정 표시 장치.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 TFT 기판은,
    상기 TFT 기판을 관통하는 관통홀을 포함하고, 상기 전기적 연결부는 상기 관통홀을 통해 상기 배면으로부터 상기 정면으로 연장되는 액정 표시 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 TFT 기판은,
    상기 TFT 기판의 배면에서 상기 전기적 연결부와 연결되는 도전성 패드; 및
    상기 도전성 패드 상에 직접 연결되어 상기 TFT 기판의 배면에 부착된 램프 어셈블리를 포함하는 액정 표시 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 TFT 기판은,
    상기 TFT 기판의 배면에서 상기 전기적 연결부와 연결되는 도전성 패드; 및
    상기 도전성 패드 상에 직접 연결된 연성인쇄회로기판을 개재하여 상기 TFT 기판의 배면에 부착된 램프 어셈블리를 포함하는 액정 표시 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 연성 인쇄 회로 기판은 일방향으로만 신장된 형태인 액정 표시 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 램프 어셈블리는 발광 다이오우드인 액정 표시 장치.
  7. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 도전성 패드는 ITO, Cr, Al, Au 및 Sn 중 적어도 하나의 성분을 포함하는 액정 표시 장치.
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