KR20080001503A - 액정표시소자 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액정패널과 상기 액정패널을 구동하기 위한 구동회로를 연결하는 COF에 한 개 이상의 홀을 형성함으로써 COF에 인가되는 하중을 줄여 COF의 단선을 방지하는 것을 특징으로 한다.

COF, COF, TCP

Description

액정표시소자{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}

도 1은 종래의 액정표시소자를 나타낸 분해사시도.

도 2a는 액정패널과 PCB기판의 연결 구조를 나타낸 평면도.

도 2b는 액정패널을 PCB기판의 연결 구조를 나타낸 단면도.

도 3a과 도 3b는 에지형 액정표시소자의 일단을 나타낸 단면도.

도 4는 COF의 단선 발생 부분을 나타낸 평면도.

도 5는 본 발명의 실시예에 의한 COF를 나타낸 평면도.

도 6은 본 발명의 실시예에 COF가 스트레스를 받았을 때를 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 TCP(11)를 매개로 구동회로 PCB(Printed cricuit board)기판(12)이 연결된다. 상기 COF 또는 TCP는 필름 등 얇은 재질의 물질에 회로 배선이 형성되어 있어 구동회로의 전기적 신호를 인가할 수 있게 되어 있다. 이러한 구동회로부분은 도시하지는 않았지만 조립하는 과정에서 부피를 줄이기 위해 서포트메인(27) 또는 커버보텀(16)의 배면으로 밀착되어 배치되므로 액정패널(10)과 PCB기판(12)을 연결하는 COF 또는 TCP는 서포트메인(27)의 바깥쪽 외곽을 따라 벤딩(bending)되어 배치되게 된다.

그런데, 액정표시소자를 조립하는 과정에서 PCB기판이 움직이지 않게 최대한 고정하는 과정을 거져 PCB기판을 고정시키게 되며, 이에 따라 PCB기판에 부착된 COF 부분은 어느 정도 고정이 되나 액정패널 부분은 진동이나 충격에 의해 유동이 있게 되어 액정패널에 접착된 COF 부분에 하중이 걸리게 되고 장력이 가해지게 된다. 이 상태에서 액정표시소자의 사용에 따른 기판의 움직임이 반복되거나 비틀림이나 충격 등 외부에서 스트레스가 가해지는 경우 COF의 선의 단락이 일어나는 문제점이 있었다.

상기한 문제점을 해결하기 위해 액정패널과 PCB기판을 연결하는 COF에 홀을 형성하여 COF의 가장자리에 걸리는 하중을 분산시켜 COF의 단선을 방지하여 좀더 신뢰성 있는 고품질의 액정표시소자를 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명은 액정패널과 상기 액정패널을 구동하기 위한 구동회로가 실장된 PCB기판 및 일측이 상기 액정패널에 부착되고 다른 일측이 상기 PCB기판에 부착된, 한 개 이상의 홀이 형성된 COF 또는 TCP을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 홀은 일정한 간격으로 형성되는 것을 특징으로 하며 상기 홀은 원형의 형태를 갖는 것을 특징으로 한다.

이하 설명에서는 COF를 예로 들어 설명하기로 한다. COF가 쓰이는 경우 TCP를 대신하여 사용이 가능하기 때문인데, COF나 TCP는 모두 구부릴 수 있는 형태로 연성을 가지며 판상의 기본 물질 상에 회로가 실장되어 있다는 면에서 공통점을 가진다. 형상은 COF는 투명한 재질의 필름이나 TCP는 불투명한 재질로 형성되어 있다는 점 등이 다르나 상기한 액정패널이나 PCB기판을 연결하는 재료로서 둘 다 사용이 가능하다. 따라서 이하 COF가 쓰일 경우 TCP를 사용해도 같은 구성, 목적 및 효과를 가지며 대체 가능할 것이다.

이하 도면을 참조하여 본 발명에 대해 설명하기로 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. 즉, 액정표시소자를 구동시키기 위한 구동회로는 액정패널의 적어도 일측면에 위치하며, COF에 연결되는 게 일반적이다. 따라서 상기 COF의 일측은 액정패널에 연결되어 있으며 다른 일측은 PCB기판에 연결되어 있다. COF과 상기 액정패널 또는 PCB기판을 잇기 위해서는 접착하는 방법을 사용할 수 있다.

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 COF(circuit on film)나 TCP(tape carrier package)의 형태로 형성이 가능하며 구부릴 수 있는 형태의 연성 재료(필름이나 테이프)를 사용하여 다양하게 벤딩(bending)할 수 있다. 액정표시소자에서는 상기 COF나 TCP를 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 일단을 PCB기판(112)에 부착시키게 된다. 이때 상기 액정패널(110)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 COF를 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 3a와 도 3b는 각 부품이 조립된 에지형 액정표시소자를 나타낸 단면도이다. 도 3a는 램프가 있는 일측을 나타낸 것이고 도 3b는 램프가 없는 일측을 나타낸 단면도이다.

도시한 바와 같이 액정표시소자는 두 개의 기판이 합착된 액정패널(110)과 액정패널(110)에 광을 공급하기 위해 광을 발산하는 램프(121), 램프(121)에서 나온 빛을 액정패널(110) 방향으로 인도하는 도광판(124)으로 이루어져 있다. 이러한 액정패널(110)과 도광판(124) 등을 배치시키기 위해 외곽부분을 지지해 주는 서포트메인(127)이 액정패널(110)과 도광판(124)의 바깥쪽에 위치하며, 액정패널(110)의 상면과 서포트메인(127)의 상면을 고정시키기 위해 탑케이스(127)가 가장 상부에 위치한다.

이때 상기 서포트메인(127)은 일체로 형성되는 몰드(Mold)물로서 그 내부의 측벽면이 계단형 단턱면으로 성형되고 이 단턱면에는 액정패널(110)과 액정패널에 광을 공급하기 위한 백라이트 유닛의 구성요소인 도광판(124)이나 광학시트(123) 등이 적층된다.

백라이트 유닛의 하면에는 백라이트 유닛과 백라이트 유닛의 상면에 위치하 는 부재들을 고정하고 지지하기 위한 커버보텀(129)이 장착된다. 커버보텀(129)의 상부에는 액정패널(110)쪽이 아닌 방향으로 방사되는 빛을 액정패널(110) 방향으로 반사시켜주는 반사판(122)이 적층된다.

상기 백라이트 유닛은 빛의 효율을 높이기 위해 도광판(124)의 상부에 광학시트(123)가 구비되는데, 도광판(124)과 액정패널(110) 사이의 광학시트(123)는 도광판(124)에서 나온 빛을 효율적으로 확산, 집광시켜 주는 역할을 한다. 광학시트(123)는 도광판(124)에서 나온 빛을 균일하게 확산시켜 주는 확산시트와, 상기 확산시트의 상부에 위치하여 상기 확산부에서 확산시킨 빛을 집광시켜 액정 패널로 전달하는 적어도 1개 이상의 프리즘시트와, 상기 프리즘시트 상부에서 프리즘시트를 보호하는 보호시트 등으로 구성된다. 필요에 따라 광학시트는 추가하여 적층이 가능하다.

도 3b은 액정표시소자의 램프가 구비되지 않은 쪽 일단을 나타낸 단면도이다. 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)의 바깥쪽 외곽부를 따라 벤딩시켜 도광판(124)의 하부에 PCB기판(112)을 위치시킨다.

상기한 바와 같이 COF의 특징을 구부러질 수 있다는 것이므로, 부피를 최대한 줄이기 위해서 도시한 바와 같이 서포트메인(127)의 하부 끝부분의 일측면과 PCB기판(112)의 일측면이 맞닿게 위치시킴으로써 PCB기판(112)을 고정하는 것이 일반적이었다. 이때 액정패널과 PCB기판을 연결하기 위해 COF를 사용하는 경우가 많 은데, 상기 COF는 얇은 필름의 형태로, 상기 필름상에 회로를 실장시킨 것이다. 따라서 두께가 얇고 실장된 회로의 배선 또한 미세한 얇은 동선으로 형성된다. COF는 필름 상에 형성된 회로이므로 일반 PCB기판과 다르게 쉽게 구부러지는 성질이 있어 서포트메인의 바깥쪽 외곽을 따라 쉽게 구부릴 수 있다.

따라서 도시한 도면과 같이 COF를 구부려 도광판의 하부 방향에 PCB기판을 배치시킬 수 있게 되는 것이다.

이때 PCB가 유동하는 것을 막기 위해 고정을 해야 하므로 서포트메인의 가장자리의 일측면에 PCB기판의 일측면이 맞대어 접촉되게 배치시킨다.

그런데, 액정패널이나 PCB기판을 도시한 바와 같이 배치하여 조립하는 경우 상기 액정패널과 상기 PCB기판을 연결하는 COF의 길이가 제한적이므로 COF에 하중이 걸리게 된다. 즉 액정패널과 PCB기판을 연결하는 COF에 장력이 걸리게 되고 팽팽하게 유지되어 외부의 충격이나 유동이 있을 경우 스트레스에 의한 단선이 생기게 되는 문제가 생긴다. 액정패널이나 PCB기판의 경우도 고정시킨다고 할지라도 유동에 의한 스트레스가 계속해서 생길 수 있다. 이에 따라 상기한 COF와 같이 회로의 배선이 매우 미세한 경우 자주 일어나게 된다.

게다가 에지형 액정표시소자의 경우 노트북 등 소형의 평판표시장치로 사용되는 경우가 많은데, 사용에 의한 비틀림 스트레스나 진동 스트레스가 가해지게 되면 상기 COF에 무리가 가게 된다.

상기한 스트레스가 가해지게 되면 COF의 부분 중 특히 액정패널이나 PCB기판에 부착된 일단에서 단선이 일어나는 경우가 많다. 상기 스트레스가 가해지는 경우 COF의 가운데 보다는 가장자리 부분에 하중이 크게 실리기 때문이다. 또한 액정표시소자의 신뢰성을 위한 진동테스트를 실시할 경우 이미 장력과 하중이 걸려 있는 COF에 추가로 진동충격을 주게 되어 쉽게 회로배선이 단선이 되는 문제점이 있었다.

도 4는 COF에서 단선이 잘 일어나는 부분을 나타낸 평면도이다. COF가 액정패널 또는 PCB기판에 부착된 부분의 끝단(113)은 상기한 스트레스가 가해지면 하중이 크게 걸려 쉽게 단선이 일어나게 되는 부분이다. 특히 액정패널의 유동시에 액정패널쪽의 COF가 쉽게 단선이 일어나는 경향이 있다. 도시한 바와 같이 PCB기판(112)은 COF(111)에 의해 액정패널(110)에 연결되어 있으며 COF(111)의 연결부위의 이러한 단선은 액정표시소자 자체의 불량을 야기하게 된다.

따라서 본 발명에서는 상기한 문제점을 해결하기 위해 액정패널과 PCB기판을 연결하는 COF 상에 COF에 걸리는 하중을 감소시키기 위한 홀을 형성하는 것을 특징으로 한다. 상기 홀은 COF의 가장자리의 단선을 줄이기 위해서는 COF에 가해지는 하중, 즉 스트레스를 줄이기 위한 것으로 적어도 한 개 이상 형성할 수 있다.

COF은 액정패널의 크기나 기타 상황에 따라 한 개 또는 여러 개가 부착되어 액정패널과 PCB기판을 연결한다. 따라서 COF의 크기에 따라 또는 용도에 따라 상기 홀의 개수는 조절이 가능하다. 예를 들어 COF의 면적이 좁고 짧게 형성되어 있다면 홀이 한두 개 형성되어도 될 것이며 연성회로 기판이 액정패널의 한변의 길이 방향으로 길게 부착되어 있다면 여러 개의 홀을 형성하는 것도 가능할 것이다.

상기 홀은 원형으로 형성하는 것이 바람직하다. COF에 가해지는 하중을 줄이 기 위한 것이므로 다양한 모양의 홀이 가능할 것이지만 원형의 홀은 어느 방향으로도 같은 하중을 받게 되는 이점이 있으므로, 상기 홀은 원형으로 형성하는 것이 바람직하다.

상기한 홀의 위치는 COF의 모양이나 위치에 따라 달라질 수 있을 것이나 COF의 단선이 자주 일어나는 영역의 주변에 형성하는 것이 바람직하다. 홀의 주된 기능은 COF의 일부에 가중된 하중을 감소시키기 위한 것이므로 하중이 크게 걸리는 영역에 형성하는 것이 바람직하다. 예를 들어 도 4에 도시한 바처럼 COF의 액정패널과 PCB기판에 부착된 부분 근처 양 옆 가장자리가 단선이 쉽게 일어나는 경향이 있으므로 COF의 양 가장자리에 홀을 형성할 수 있을 것이다. 홀은 상기 COF 상에 형성되어야 하므로 양 가장자리에서 소정거리 이격되어 안쪽에 형성할 수 있다. 이때 이격거리는 COF에 걸리는 하중에 양에 따라 적절하게 정할 수 있다.

도 5는 본 발명에 대한 일 실시예로서, 상기한 바대로 COF의 양측에 홀(214)을 형성한 것을 나타낸 것이며, 도 6은 상기한 홀(214)을 형성한 COF가 화살표 방향으로 비틀림 스트레스(F)를 받았을 때 홀이 하중을 분산하는 것을 나타낸 평면도이다. 도시한 바와 같이 홀(214)을 형성하고 비틀림 스트레스가 있다고 하면, COF에 특정 방향(F)으로 하중이 걸린다고 할지라도 상기 홀(214) 주위에 걸리는 하중은 홀 주위의 COF로 분산되게 된다. 도면에서는 하중이 분산되는 모양을 화살표로 표시하였다.

상기한 홀을 COF 상에 형성할 때는 회로의 배선이 지나가지 않는 곳에 형성하는 것이 바람직하다. 상기한 바와 같이 COF에는 전자회로가 실장되어 있으므로 전기적 신호를 전달하기 위한 수많은 배선이 있으며 이러한 배선이 있는 곳에는 홀을 형성할 수가 없다. 따라서 상기 홀은 COF에 배선이 형성된 곳을 피해 배선이 없는 영역에 형성하는 것이 바람직하다.

또한 상기한 홀을 형성하기 위해 배선의 디자인을 바꾸어 홀이 형성되지 않는 영역에 배선을 형성하는 방법도 가능할 것이다. 하중을 줄일 수 있는 최선의 홀의 위치를 정한 다음, 홀 형성을 위한 COF을 디자인하여 홀이 형성된 부분을 피해 배선을 실장할 수 있다.

본 발명에서는 상기한 COF(Circuit On Film)대신 TCP(Tape Carrier Package)로 사용하는 것을 포함한다. 상기한 것이 아니더라도 회로를 실장할 수 있는 구부러질 수 있는 회로기판이라면 적용이 가능할 것이다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 사상의 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당연하다. 따라서, 본 발명의 권리 범위는 상세한 설명에 기재된 내용이 아니라 청구 범위에 기재된 범위에 의해 정해져야 할 것이다.

본 발명에 의하면 액정패널과 액정패널을 구동하는 회로가 실장된 PCB기판 사이를 연결하는 COF 또는 TCP에 하중을 감소시키기 위한 홀을 형성함으로써 COF 또는 TCP의 단선을 감소시켜 액정표시소자의 불량을 방지할 수 있다. 따라서 신뢰도가 높은 액정표시소자를 제공할 수 있다.

Claims (4)

1. 액정패널;

   상기 액정패널을 구동하기 위한 구동회로가 실장된 PCB기판; 및

   상기 액정패널과 상기 PCB기판에 연결되고 한 개 이상의 홀이 형성된 COF 또는 TCP를 포함하는 액정표시소자.
2. 제1항에 있어서,

   상기 COF 또는 TCP는 일측이 상기 액정패널에 부착되고 다른 일측이 상기 PCB기판에 부착된 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
3. 제1항에 있어서,

   상기 홀은 COF 또는 TCP의 양 가장자리에서 소정의 간격으로 이격되어 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
4. 제1항에 있어서,

   상기 홀은 원형의 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.

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