JP4597858B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

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Description

本発明は、液晶表示装置に係り、より具体的には、画像を表示する液晶パネルと、これの背面から光を供給するバックライトユニット、また、前記液晶パネルの画像表示に必要な各種の信号電圧を生成及び伝達する駆動部として、複数の駆動集積回路を備えた液晶表示装置において、特に、前記駆動集積回路の放熱効果が著しく改善された液晶表示装置に関する。
近来、社会が本格的な情報化時代に入ることによって、各種の電気的信号情報を視覚的に表現するディスプレー分野が急速度に発展しており、これに応じて、多様な種類の平板表示装置が紹介されている。
このような平板表示装置の具体的な例としては、液晶表示装置LCD(Liquid Crystal Display device)、プラズマ表示装置PDP(Plasma Display Panel device)、電界放出表示装置FED(Field Emission Display device)、電気発光表示装置ELD(Electroluminescence Display device)等があって、これらは、薄形化、軽量化、低消費電力化等の優れた性能を保有していて、既存のブラウン管CRT(Cathode Ray Tube)を速く代替して脚光を浴びている。
このうち、液晶表示装置は、コントラスト比が大きくて、動映像表示に適合な特徴があって、ノートブック、モニター、TV分野で、最も活発に使用されているが、これは、液晶の光学的異方性と分極性質を利用した画像具現原理を有する。すなわち、主旨されたように、液晶は、分子構造が細くて長く、配列に方向性を有する光学的異方性と電場内に置かれる場合に、その大きさによって分子の配列方向が変化される分極性質を有する。
ここで、液晶表示装置は、液晶層を間に、相互に向かい合う面に、電界生成電極が形成された1組の第1基板及び第2基板を合着させて構成する液晶パネル、ここに光を供給するバックライトユニットを含み、液晶パネルの2つの電界生成電極間の電場を制御して液晶分子の配列方向を、任意的に調節することによって透過率の差を発生させ、このような液晶パネルに、前記バックライトユニットから発生された光を通過させ、前記透過率の差が外部に発現されるようにして、多様な画像を表示する。
最近は、特に、液晶パネル上に画像表現の基本単位である画素を行列方式に配列して薄膜トランジスタを利用して、これを独立的に制御する能動行列方式が色の再現性と速い映像転換に有利で注目されているが、これは、前述したように、液晶層を間に対面合着された第1基板及び第2基板を含み、第1基板の一面には、多数のデータ配線とゲート配線が縦横に交差して マトリックス状の画素を定義して、これらの交差点に、薄膜トランジスタを備えて、各画素に実装された透明画素電極と一対一対応連結される。
また、第2基板の一面には、データ配線とゲート配線、薄膜トランジスタ等の非表示要素を遮りながら画素電極だけを露出させる格子状のブラックマトリックスと、この各格子に充填された、例えば、赤色R、緑色G、青色Bのカラーフィルター、この全部を覆う透明共通電極を備える。
図1は、一般的な液晶表示装置の斜視図である。
図示しように、第1基板10と第2基板12が液晶層を間に、相互に対面合着された構造で液晶パネル2を構成して、このような液晶パネル2の背面には、照光手段であるバックライトユニットを備える。
この時、第1基板10は、第2基板12より面積が大きくて、合着時、第1基板10の相互に隣接した任意の2端側が外部に露出されるが、図面に明確に示してはないが、この両端側には、各々複数のデータパッドとゲートパッドを有して、ここには、各々データ配線とゲート配線が接続されている。
また、この複数のデータパッドとゲートパッドは、各々駆動集積回路22が搭載された柔軟性回路基板20を媒介に、外部の印刷回路基板40と連結されて、前記印刷回路基板40には、コンピュータ等の外部装置から入力された各種の信号情報を一次的に加工して、画像表現に必要な信号電圧を生成するタイミングコントローラー、電源部、ガンマ電圧生成部等が実装されて、柔軟性回路基板20に搭載された駆動集積回路22には、各々印刷回路基板40から伝達された信号電圧によって液晶パネル2のデータ配線に伝達される画像信号と、ゲート配線に伝達される走査信号を生成及び出力するデータ駆動回路とゲート駆動回路が実装されている。
一方、前述した構成の一般的な液晶表示装置1は、画像の表現時、各々の駆動集積回路22から徐々に高温の熱が発生されるが、このことによって、 駆動集積回路22の寿命が大変短縮されることがあり、信頼性低下と信号歪み等を伴い、これは、結局、画質低下に直結される短所である。
特に最近は、急激に進行されている表示装置の大面積化の趨勢によって、液晶表示装置もそのサイズが徐々に増加しており、このことによる価格競争力の確保のために、駆動集積回路22の集積度とチャンネル数も大変増加している。ところが、このことによって、駆動集積回路22の発熱現象も深化されて、添付された図2は、一般的な液晶表示装置で画像を表示する場合、駆動集積回路22が示す温度分布をシミュレーションした結果である。
この時、通常の液晶表示装置に使用される駆動集積回路22の定格温度85℃程度であることを勘案すると、図2に示した駆動集積回路周辺の102.7℃は、これをさらに上回る数値である。悪い場合は、熱伝導性が大変低い柔軟性回路基板20上に、各駆動集積回路22だけが配置されると、前記のさらに高温の熱が、駆動集積回路に加えられる。
本発明は、前述したような問題を解決するために案出されており、駆動集積回路から発生される高温の熱を迅速に、効果的に放熱させる具体的な方途を提示することによって、駆動集積回路の寿命延長は勿論、素子の信頼性を大変向上させて、さらに、液晶表示装置の画質低下を防ぐことを目的とする。
前述した目的を達成するために、本発明は、第1特徴において、液晶パネルと;前記液晶パネルに連結された駆動集積回路と;前記駆動集積回路上に位置する放熱パッドを含む液晶表示装置を提供する。
前記放熱パッドは、黒鉛(graphite)で構成されて、前記放熱パッドは、柔軟性コーティング層をさらに含み、前記柔軟性コーティング層は、合成樹脂を含む。
また、前記放熱パッドは、柔軟性を有することを特徴とする。
前記液晶パネルは、第1表示領域と前記第1表示領域の周辺を取り囲む第1非表示領域を有する第1基板と;前記第1基板の第1非表示領域を露出させる第2表示領域を有して、前記第1基板と向かい合う第2基板と;前記第1基板と第2基板間に介在された液晶層を含み、前記駆動集積回路は、第1基板の第1非表示領域で連結される。
前記第1基板の第1非表示領域に位置する柔軟性回路基板をさらに含み、前記駆動集積回路は、前記柔軟性回路基板に搭載される。
前記放熱パッドは、各々の前記柔軟性回路基板及び駆動集積回路を覆う。
前記柔軟性回路基板に連結される印刷回路基板をさらに含み、前記柔軟性回路基板は、前記印刷回路基板と前記液晶パネル間に位置する。
また、前記放熱パッドは、複数の放熱パッドパターンを含み、前記駆動集積回路は、複数の駆動集積回路パターンを含み、前記各々の放熱パッドパターン等は、各々の駆動集積回路パターン等に個別的に付着される。
または、前記駆動集積回路は、複数の駆動集積回路パターンを含み、前記放熱パッドは、少なくとも、2つの駆動集積回路パターンを覆う。
前記放熱パッドは、前記柔軟性回路基板上に位置して、前記駆動集積回路は、パッケージングされた半導体素子である。
前記放熱パッドの厚さは、約0.1ミリメートル(millimeter)から約0.2ミリメートルの間である。
前記放熱パッドは、約400W/mk(Watts/meter Kelvin)から約800W/mkの間の熱伝導度を有する物質で構成される。
本発明の第2特徴において、第1表示領域と前記第1表示領域の周辺を取り囲む第1非表示領域を有する第1基板と;前記第1基板の第1非表示領域を露出させる第2表示領域を有して、前記第1基板と向かい合う第2基板と、前記第1基板と第2基板間に介在された液晶層を含む液晶パネルと;前記第1基板の前記第1非表示領域で、前記液晶パネルに接続される駆動集積回路;前記駆動集積回路上に位置して、柔軟性物質で構成されたコーティング層と、実質的に前記駆動集積回路を覆う放熱パッドを含む液晶表示装置を提供する。
前記第1基板の第1非表示領域に位置する柔軟性回路基板をさらに含み、前記駆動集積回路は、前記印刷回路基板上に搭載されて、前記放熱パッドは、実質的に前記柔軟性回路基板を覆う。
前記放熱パッドは、複数の放熱パッドパターンを含み、前記駆動集積回路は、複数の駆動集積回路パターンを含み、前記各々の放熱パッドパターン等は、各々の駆動集積回路パターン等に個別的に付着される。
本発明の第3特徴において、液晶パネルを形成する段階と;前記液晶パネルに駆動集積回路を接続する段階と;自己の最大発熱温度を制限する物質で構成される放熱パッドを形成する段階と;前記駆動集積回路上に、前記放熱パッドを配置する段階を含む液晶表示装置の製造方法を提供する。
前記駆動集積回路上に、前記放熱パッドを形成する段階は、黒鉛シーツを形成する段階を含み、前記放熱パッドと前記駆動集積回路を付着するために、合成樹脂で構成されたコーティング層を形成する段階を含む。
また、前記駆動集積回路上に、前記放熱パッドを配置する段階は、前記駆動集積回路上に、前記放熱パッドを付着する段階を含む。
以下、図面を参照して、本発明を詳しく説明する。
本発明の液晶表示装置は、本発明で固有に提示している放熱パッドを利用することによって、駆動集積回路の放熱性能が著しく改善される。
その結果、駆動集積回路の寿命延長は勿論、高温熱化による信号歪曲を防ぎ、従って、さらに改善された画質と性能を有する液晶表示装置が具現される。
添付された図3は、本発明に一実施例による液晶表示装置の斜視図であって、液晶層を間に対面合着された第1基板110及び第2基板130で構成された液晶パネル100、駆動集積回路142が搭載された複数の柔軟性回路基板140を媒介に前記液晶パネル100の、相互に隣接した2つの端側に連結された印刷回路基板150と、前記液晶パネル100の背面から光を供給するバックライトユニットを含み、さらに、駆動集積回路142の外面に、シーツ状の放熱パッド170が付着されている。
各々を具体的に説明する。
液晶パネル100は、図4の分解斜視図に示したように、下部基板または、アレイ基板と称される第1基板110の一面には、複数のデータ配線112とゲート配線116が縦横に交差して画素Pを定義して、前記データ配線112とゲート配線116の交差地点には、薄膜トランジスタTを備えて、各画素領域Pに備えた透明画素電極120と一対一対応接続される。
また、液晶層125を間に、これと向かい合う第2基板130は、上部基板または、カラーフィルター基板と称されるが、これの一面には、第1基板110のデータ配線112とゲート配線116、薄膜トランジスタT等の非表示要素を遮りながら画素電極120だけを露出させるように、画素領域Pを取り囲む格子状のブラックマトリックス132、この格子内部で、各画素領域Pに対応するように順に繰り返して配列される、例えば、赤色R、緑色G、青色Bのカラーフィルター134a、134b、134c、この全部を覆う透明共通電極136を含む。
図面に明確に示してはないが、前記第1基板110と第2基板130、液晶層125の境界部分には、液晶の初期分子の配列方向を決定する上部配向膜と下部配向膜が介在されて、その間に充填される液晶層125の漏洩を防ぐために、前記第1基板110と第2基板130の端側に沿ってシールパターンが形成され、これによって封合されて、第1基板110と第2基板130の、少なくとも、一基板の外面には、特定の偏光だけを選択的に透過させる偏光板が付着される。
また、このうち、第1基板110は、第2基板130より大きいサイズを有していて、合着時、第1基板110が相互に隣接した2つの端側が外部に露出されるが、ここには、各々の多数のデータ配線112に連結された複数のデータパッド114、多数のゲート配線116に連結された複数のゲートパッド(図示せず)が位置する。
前記データパッド114とゲートパッド(図示せず)は、各々駆動集積回路142が搭載された柔軟性回路基板140を媒介に印刷回路基板150と連結されて、このうち、印刷回路基板150には、コンピュータ等の外部装置から入力された各種の信号情報を一次的に加工して、画像表現に必要な信号電圧を生成するタイミングコントローラー、電源部、ガンマ電圧生成部等が実装されている。また、柔軟性回路基板140に搭載された駆動集積回路142には、各々印刷回路基板150から伝達された信号電圧をによって液晶パネル100のデータ配線112に伝達される画像信号及びゲート配線116に伝達されて、薄膜トランジスタTのオン/オフ信号が含まれた走査信号を生成及び出力するデータ駆動回路とゲート駆動回路が実装されていて、結局、液晶パネル100は、ゲート配線116に走査伝達された薄膜トランジスタTのオン/オフ信号によって各ゲート配線116別に選択された薄膜トランジスタTがオンされると、該当画素電極120に、データ配線112の画像信号が伝達されて、このことによって発生される画素電極120と共通電極136間の電場によって、液晶分子の配列方向が変化され、透過率の差を有する。この時、駆動集積回路142は、各々チップ状にパッケージングされた半導体素子を含む。
さらに、このような駆動集積回路142の外面には、本発明による放熱パッド170が付着されているが、前記放熱パッド170には、黒鉛が含まれて可撓性が示され、このために、黒鉛を主成分とする黒鉛シーツ、これの表面にコーティングされ可撓性を付与する合成樹脂の被覆層で構成される。
一方、本発明による液晶表示装置101は、この放熱パッド170の具体的な形態によって、いくつかの実施例に区分されるが、先ず、図3に示したように、放熱パッド170は、各々の駆動集積回路142の外面に一対一付着されるパッド状を有したり、図5に示したように、2つ以上の駆動集積回路142の外面に付着されるバー状を有することもできる。
この時、前述したように、駆動集積回路142の外面に、黒鉛を含んだ放熱パッド270を付着させる理由は、液晶パネル100の画像表示時、駆動集積回路142から発生される高温の熱を効果的に放熱させるためであって、前記放熱パッド270の主要素である黒鉛は、熱の伝導度が400W/mkないし800W/mkを示していて、通常的な放熱物質として利用されるアルミニウムの熱の伝導度が100W/mkないし200W/mk程度であることを勘案すると、これより大変優れた放熱効果を有する。
また、前述した液晶パネル100は、各種の機械的要素を動員して、バックライトユニットと共にモジュール化されるが、この時、柔軟性回路基板140の曲がる特性を利用して印刷回路基板150は、適切に曲げられて密着され、本発明による放熱パッド270のように、黒鉛シーツ表面に合成樹脂の被覆層をコーティングして、可撓性を付与する場合、各々の駆動集積回路142に緊密に付着された状態を維持しながらも、これによって曲げられて、さらに、前記放熱パッド270は、接着剤等を利用して駆動集積回路142に簡単に接着される長所を有する。
この時、放熱パッドの厚さが上昇する場合、さらに優れた放熱効果が得られる一方、モジュール化の過程で邪魔になったりするので、0.1mmないし0.2mm程度が望ましく、駆動集積回路142と各々柔軟性回路基板140全部に付着されることもできる。
また、前記図面において、放熱パッド270は、データドライバーが実装された液晶パネル100の長軸の端側に連結された駆動集積回路142にだけ付着されたように示されているが、これは、液晶表示装置の画像表現時、相対的に高温の熱が発生されるために、目的によっては、ゲートドライバーが実装された液晶パネル100の短軸の端側に連結された駆動集積回路142に付着されることも可能である。
さらに、前述したように、駆動集積回路142が柔軟性回路基板140上に搭載されるように示しているが、これとは異なり、駆動集積回路142が液晶パネル100の第1基板110上に直接配置される、所謂、COG(Chip On Glass)構造でも本発明が適用されることは、当業者には、自明な事実である。
前記放熱パッドは、前記駆動集積回路と直接的に接触されたり、または、間接的に対応するように位置したり、複数で両面に付着され放熱効果を付与することもできる。
図6は、本発明の一実施例による放熱パッドが付着された駆動集積回路の温度の第1シミュレーション図であって、図7は、本発明の一実施例による放熱パッドが付着された駆動集積回路の温度の第2シミュレーション図である。
図6に示したように、前記放熱パッド(図3の170)が各々の駆動集積回路142に一対一対応するように、独立的に付着されたパッドに関する実施例を提示しており、図7は、前記放熱パッド(図5の270)が複数の駆動集積回路142にバー状に付着された実施例を提示している。
これを参照する場合、駆動集積回路142の最大発熱温度は、各々82.9℃(図6)、71℃(図7)を示しており、これは、駆動集積回路142の定格温度の85℃に、十分低い数値であって、従って、放熱パッドの優れた放熱効果が確認できる。
また、図面に示してはないが、本発明では、液晶パネルを形成する段階と;前記液晶パネルに駆動集積回路を連結する段階と;自体の最大発熱温度を制限する物質で構成される放熱パッドを形成する段階と;前記駆動集積回路上に、前記放熱パッドを配置する段階を含む液晶表示装置の製造方法を提供する。
前記駆動集積回路上に、前記放熱パッドを形成する段階は、黒鉛シーツを形成する段階を含み、前記放熱パッドと前記駆動集積回路を付着するために、合成樹脂で構成されたコーティング層を形成する段階を含む。
また、前記駆動集積回路上に、前記放熱パッドを配置する段階は、前記駆動集積回路上に、前記放熱パッドを付着する段階を含むことを特徴とする。
一般的な液晶表示装置の斜視図である。 一般的な液晶表示装置用駆動集積回路を示すシミュレーション図である。 本発明の一実施例による液晶表示装置の斜視図である。 本発明による液晶表示装置の分解斜視図である。 本発明の一実施例による液晶表示装置の斜視図である。 本発明の一実施例による放熱パッドが付着された駆動集積回路の温度の第1シミュレーション図である。 本発明の一実施例による放熱パッドが付着された駆動集積回路の温度の第2シミュレーション図である。
100:液晶パネル
101:液晶表示装置
110:第1基板
130:第2基板
140:柔軟性回路基板
142:駆動集積回路
150:印刷回路基板
170:放熱パッド

Claims (7)

  1. 複数のデータパッドを有する液晶表示パネルと、
    前記液晶表示パネルに接続された複数の駆動集積回路と、
    前記複数の駆動集積回路上およびデータパッド上にそれぞれ配置された複数の放熱パッドであって、その各々が前記複数の駆動集積回路の各々に独立に付着されている複数の放熱パッドとを備える液晶表示装置であって、
    前記放熱パッドは、黒鉛で構成され、合成樹脂を含む柔軟性コーティング層を備え
    前記液晶パネルは、第1表示領域と前記第1表示領域の周辺を取り囲む第1非表示領域を有する第1基板と;前記第1基板の第1非表示領域を露出させる第2表示領域を有して、前記第1基板と向かい合う第2基板と;前記第1基板と第2基板間に介在された液晶層とを含み、
    前記駆動集積回路は、第1基板の第1非表示領域で接続され、
    前記第1基板の第1非表示領域に位置する柔軟性回路基板をさらに含み、
    前記駆動集積回路は、前記柔軟性回路基板に搭載されることを特徴とする液晶表示装置。
  2. 前記放熱パッドは、柔軟性を有することを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
  3. 前記柔軟性回路基板に連結される印刷回路基板をさらに含み、前記柔軟性回路基板は、前記印刷回路基板と前記液晶パネル間に位置することを特徴とする請求項に記載の液晶表示装置。
  4. 前記駆動集積回路は、パッケージングされた半導体素子であることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
  5. 前記放熱パッドの厚さは、約0.1ミリメートルから約0.2ミリメートルの間であることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
  6. 前記放熱パッドは、約400W/mk(Watts/meter Kelvin)から約800W/mkの間の熱伝導度を有する物質で構成されることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
  7. 第1表示領域と前記第1表示領域の周辺を取り囲む第1非表示領域を有し、前記第1非表示領域内に複数のデータパッドが配置されている第1基板と、前記第1基板の第1非表示領域を露出させる第2表示領域を有して、前記第1基板と向かい合う第2基板と、前記第1基板と第2基板間に介在された液晶層とを含む液晶表示パネルと、
    前記第1基板の前記第1非表示領域で、前記液晶表示パネルに連結される複数の駆動集積回路と、
    前記複数の駆動集積回路上およびデータパッド上に配置される複数の放熱パッドであって、その各々が黒鉛で構成され合成樹脂を含む柔軟性物質で形成されたコーティング層を含み、前記複数の駆動集積回路の各々を覆う複数の放熱パッドとを備え、前記複数の放熱パッドの各々が、前記複数の駆動集積回路の各々に対して独立に付着され、
    前記第1基板の第1非表示領域に位置する柔軟性回路基板をさらに含み、前記駆動集積回路は、前記柔軟性回路基板上に搭載され、前記放熱パッドは、実質的に前記柔軟性回路基板を覆うことを特徴とする液晶表示装置。
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