KR101138261B1 - 액정표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 화상을 표시하는 액정패널(liquid crystal panel)과 이의 배면에서 빛을 공급하는 백라이트(back light) 그리고 상기 액정패널의 화상표시에 필요한 각종 신호전압을 생성 및 전달하는 구동부로서 복수개의 구동 IC를 구비한 액정표시장치에 있어서, 특히 상기 구동 IC의 방열효과가 현저하게 개선된 액정표시장치에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은 액정패널과; 상기 액정패널에 접속된 복수개의 구동 IC와; 상기 구동 IC 외면에 부착되며 흑연을 함유한 방열부재를 포함하는 액정표시장치를 제공한다.
이때 흑연은 열확산 특성이 매우 뛰어난 물질로 알려져 있고, 따라서 이러한 고유의 특성을 지닌 상기의 방열부재는 구동 IC로부터 발생된 열을 신속하고 효과적적으로 제거함으로써 구동 IC의 수명연장은 물론 고온열화로 인한 신호왜곡 등을 방지하는 효과가 있다.

Description

액정표시장치{liquid crystal display device}
도 1은 일반적인 액정표시장치에 대한 사시도.
도 2는 일반적인 액정표시장치의 화상표현 시 드라이버 IC의 온도분포를 나타낸 시뮬레이션 결과.
도 3은 본 발명에 따른 액정표시장치에 대한 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 액정표시장치의 액정패널에 대한 일부 분해사시도.
도 5는 본 발명의 변형예에 따른 액정표시장치에 대한 사시도.
도 6은 본 발명에 따른 액정표시장치의 화상 표현 시 드라이버 IC의 온도분포를 나타낸 시뮬레이션 결과.
도 7은 본 발명의 변형예에 따른 액정표시장치의 화상 표현 시 드라이버 IC에 대한 온도분포를 나타낸 시뮬레이션 결과.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 액정패널 110 : 제 1 기판
130 : 제 2 기판 140 : FPC
142 : 구동 IC 150 : 인쇄회로기판
160 : 백라이트 170 : 방열부재
본 발명은 액정표시장치(liquid crystal display device : LCD)에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 화상을 표시하는 액정패널(liquid crystal panel)과 이의 배면에서 빛을 공급하는 백라이트(back light) 그리고 상기 액정패널의 화상표시에 필요한 각종 신호전압을 생성 및 전달하는 구동부로서 복수개의 구동 IC를 구비한 액정표시장치에 있어서, 특히 상기 구동 IC의 방열효과가 현저하게 개선된 액정표시장치에 관한 것이다.
근래에 들어 사회가 본격적인 정보화 시대로 접어듦에 따라 각종 전기적 신호정보를 시각적으로 표현하는 디스플레이(display) 분야가 급속도로 발전해 왔고, 이에 부응하여 여러 가지 다양한 종류의 평판표시장치(Flat Panel Display device : FPD)가 소개된 바 있다.
이 같은 평판표시장치의 구체적인 예로는 액정표시장치(Liquid Crystal Display device : LCD), 플라즈마표시장치(Plasma Display Panel device : PDP), 전계방출표시장치(Field Emission Display device : FED), 전기발광표시장치(Electroluminescence Display device : ELD) 등을 들 수 있으며, 이들은 박형화, 경량화, 저소비전력화 등의 우수한 성능을 보유하고 있어 기존의 브라운관(Cathode Ray Tube : CRT)을 빠르게 대체하며 각광받고 있다.
이중 액정표시장치는 콘트라스트비(contrast ratio)가 크고 동화상 표시에 적합한 특징을 보여 노트북, 모니터, TV 분야에서 가장 활발하게 사용되고 있는데, 이는 액정의 광학적 이방성과 분극성질을 이용한 화상구현원리를 갖는다. 즉, 주지된 바와 같이 액정은 분자구조가 가늘고 길며 배열에 방향성을 갖는 광학적 이방성과 전기장 내에 놓일 경우에 그 크기에 따라 분자배열 방향이 변화되는 분극성질을 띤다.
이에 액정표시장치는 액정층을 사이에 두고 서로 마주보는 면에 투명 전계생성전극이 형성된 한 쌍의 제 1 및 제 2 기판을 합착시켜 이루어지는 액정패널(liquid crystal panel) 그리고 여기에 빛을 공급하는 백라이트(back light)를 포함하며, 액정패널의 두 전계생성전극 사이의 전기장을 제어하여 액정분자 배열방향을 인위적으로 조절함으로써 투과율 차이를 발생시키고 이 같은 액정패널에 백라이트로부터 발생된 빛을 통과시켜 상기 투과율의 차이가 외부로 발현되도록 하여 여러 가지 화상을 표시한다.
최근에는 특히 액정패널 상에 화상표현의 기본단위인 화소(pixel)를 행렬방식으로 배열하고 박막트랜지스터(Thin Film Transistor : TFT)를 이용하여 이들을 독립적으로 제어하는 능동행렬방식(Active Matrix type)이 색 재현성과 빠른 영상전환에 유리하여 주목받고 있는데, 이는 앞서도 언급한 바와 같이 액정층을 사이에 두고 대면 합착된 제 1 및 제 2 기판을 포함하며, 제 1 기판 일면에는 다수의 데이터라인과 게이트라인이 종횡 교차하여 매트릭스 형태의 화소를 정의하고, 이들의 교차점에 박막트랜지스터가 구비되어 각 화소에 실장된 투명 화소전극과 일대일 대응 연결된다. 그리고 제 2 기판 일면에는 데이터라인과 게이트라인을 비롯한 박 막트랜지스터 등의 비표시요소를 가리면서 화소전극 만을 노출시키는 격자 형상의 블랙매트릭스(black martix)와, 이들 각 격자에 충진된 일례로 적(Red), 녹(Green), 청(Blue) 컬러필터(color filter) 그리고 이들 모두를 덮는 투명 공통전극이 마련되어 있다.
첨부된 도 1은 이 같은 액정패널(2)에 대한 사시도로서, 상술한 구성의 제 1 기판(10)과 제 2 기판(12)이 액정층을 사이에 두고 서로 대면 합착되어진 상태이다. 그리고 이러한 액정패널(2)의 배면에는 조광수단인 백라이트(30)가 마련된다.
이때 제 1 기판(10)은 제 2 기판(12) 보다 면적이 커서 합착 시, 제 1 기판(10)의 서로 인접한 임의의 두 가장자리가 외부로 노출되는데, 비록 도면상에 명확하게 나타나지는 않았지만 이들 두 가장자리에는 각각 복수개의 데이터패드와 게이트패드가 존재하고, 여기에는 각각 데이터라인과 게이트라인이 접속되어 있다.
그리고 이들 복수개의 데이터패드와 게이트패드는 각각 구동 IC(22)가 탑재된 FPC(20)를 매개로 외부의 인쇄회로기판(40)과 연결되는 바, 상기 인쇄회로기판(40)에는 컴퓨터 등의 외부장치에서 입력된 각종 신호정보를 일차적으로 가공하여 화상표현에 필요한 신호전압을 생성하는 타이밍콘트롤러, 전원부, 감마전압생성부 등이 실장되고, FPC(20)에 탑재된 구동 IC(22)에는 각각 인쇄회로기판(40)으로부터 전달된 신호전압을 통해서 액정패널(2)의 데이터라인으로 전달되는 화상신호와 게이트라인으로 전달되는 주사신호를 생성 및 출력하는 데이터구동회로와 게이트구동회로가 실장되어 있다.
한편, 상술한 구성의 일반적인 액정표시장치는 화상표현 시, 각각의 구동 IC(22)로부터 점차 고온의 열이 발생되는데, 이로 인해 구동 IC(22)의 수명이 크게 단축됨은 물론 신뢰성 저하가 뒤따라 신호왜곡 등의 징후를 동반하고, 이는 결국 화질저하로 직결되는 단점을 나타낸다.
특히 최근 들어 급격하게 진행되고 있는 표시장치의 대면적화 추세에 따라 액정표시장치 역시 그 사이즈가 점차로 증가하고 있으며, 이에 따른 가격 경쟁력 확보를 위해 구동 IC(22)의 직접도와 채널수 또한 크게 늘어나고 있다. 하지만 이에 따라 구동 IC(22)의 발열 현상 또한 심화되는 바, 첨부된 도 2는 일반적인 액정표시장치로 화상을 표시할 경우 구동 IC(22)가 나타내는 온도분포를 시뮬레이션 한 결과이다.
이때 통상의 액정표시장치에 사용되는 구동 IC(22)의 정격온도가 85℃ 정도임을 감안하면 도 2에서 나타난 102.7℃는 이를 훨씬 상회하는 수치이며, 더 나쁘게는 열전도성이 매우 낮은 FPC(20) 상에 각 구동 IC(22)가 홀로 안착되어진 관계로, 결국 상기한 고온의 열 충격은 다시 구동 IC(22)로 가해진다.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 구동 IC로부터 발생되는 고온의 열을 신속하고 효과적으로 방열시킬 수 있는 구체적인 방도를 제시함으로써 구동 IC의 수명연장은 물론 소자 신뢰성을 크게 향상시키며, 아울러 액정표시장치의 화질저하를 방지하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 액정패널과; 상기 액정패널에 접속된 복수개의 구동 IC와; 상기 구동 IC 외면에 부착되며 흑연을 함유한 방열부재를 포함하며, 상기 방열부재의 두께는 0.1 내지 0.2mm로, 상기 방열부재는 가요성을 지닌 액정표시장치를 제공한다.
이때 상기 방열부재는 흑연으로 이루어진 흑연시트와; 상기 흑연시트 외면으로 코팅되어진 합성수지의 피복층을 포함하여 가요성을 지닌 것을 특징으로 하며, 상기 액정패널은 액정층을 사이에 두고 대면 합착된 제 1 및 제 2 기판을 포함하고, 상기 구동 IC는 상기 제 1 기판 적어도 일 가장자리를 따라 접속되는 복수개인 것을 특징으로 한다.
특히 상기 방열부재는 상기 복수개의 구동 IC 중 적어도 둘을 연결하여 부착되는 것을 특징으로 하거나 또는 상기 방열부재는 상기 복수개의 구동 IC 각각에 부착되는 것을 특징으로 한다.
아울러 상기 제 1 기판의 상기 적어도 일 가장자리를 따라 부착된 복수개의 FPC를 더욱 포함하여, 상기 복수개의 구동 IC는 상기 복수개의 FPC에 각각 탑재된 것을 특징으로 하거나 또는 상기 복수개의 구동 IC는 상기 제 1 기판의 상기 적어도 일 가장자리에 직접 탑재된 COG 구조인 것을 특징으로 하며, 상기 구동 IC는 패키징된 반도체소자인 것을 특징으로 한다.
이하 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
삭제
첨부된 도 3은 본 발명에 따른 액정표시장치에 대한 사시도로서, 액정층을 사이에 두고 대면 합착된 제 1 및 제 2 기판(110,130)으로 이루어진 액정패널(100) 그리고 구동 IC(142)가 탑재된 복수개의 FPC(140)를 매개로 상기 액정패널(100)의 서로 인접한 두 가장자리에 연결된 인쇄회로기판(150)과, 상기 액정패널(110) 배면에서 빛을 공급하는 백라이트(160)를 포함하며, 이와 더불어 구동 IC(142) 외면으로 시트형태의 방열부재(170)가 부착되어 있다.
각각을 구체적으로 설명한다.
먼저 액정패널(100)에 대해서 이의 일부 분해사시도인 도 4를 함께 참조하면, 하부기판 또는 어레이기판(array substrate)이라 불리는 제 1 기판(110)의 일면에는 복수개의 데이터라인(112)과 게이트라인(116)이 종횡 교차하여 화소(P)를 정의하고, 이들 두 라인의 교차지점에는 박막트랜지스터(T)가 구비되어 각 화소영역(P)에 마련된 투명 화소전극(120)과 일대일 대응 접속된다.
또한 액정층(125)을 사이에 두고 이와 마주보는 제 2 기판(130)은 상부기판 또는 컬러필터기판(color filter substrate)이라 불리는데, 이의 일면에는 제 1 기판(110)의 데이터라인(112)과 게이트라인(116) 그리고 박막트랜지스터(T) 등의 비표시 요소를 가리면서 화소전극(120) 만을 노출시키도록 화소영역(P)을 테두리하는 격자 형상의 블랙매트릭스(132)와, 이들 격자 내부에서 각 화소영역(P)에 대응되게 순차적으로 반복 배열되는 일례로 R(rea), G(green),B (blue) 컬러필터(134a,134b,134c) 그리고 이들 모두를 덮는 투명 공통전극(136)을 포함한다.
아울러 비록 도면상에 명확하게 나타나지는 않았지만 이들 두 기판(110,130) 과 액정층(125)의 경계부분에는 액정의 초기 분자배열 방향을 결정하는 상, 하부 배향막이 개재되고, 그 사이로 충진되는 액정층(125)의 누설을 방지하기 위해 양 기판(110,130)의 가장자리 따라 씰패턴(seal pa)이 형성되어 이를 통해 봉합(封函)되며, 제 1, 제 2 기판(110,130)의 적어도 하나 외면으로는 특정 편광만을 선택적으로 투과시키는 편광판이 부착될 수 있다.
그리고 이중 제 1 기판(110)은 제 2 기판(130) 보다 큰 사이즈를 가지고 있어 이들의 합착 시 제 1 기판(110)이 서로 인접한 두 가장자리가 외부로 노출되는데, 여기에는 각각 다수의 데이터라인(112)과 연결된 복수개의 데이터패드(114) 그리고 다수의 게이트라인(116)과 연결된 복수개의 게이트패드(미도시)가 위치한다.
다음으로 이들 데이터패드(114)와 게이트패드(미도시)는 각각 구동 IC(142)가 탑재된 FPC(140)를 매개로 인쇄회로기판(150)과 연결되며, 이중 인쇄회로기판(150)에는 컴퓨터 등의 외부장치에서 입력된 각종 신호정보를 일차적으로 가공하여 화상표현에 필요한 신호전압을 생성하는 타이밍콘트롤러, 전원부, 감마전압생성부 등이 실장되어 있다. 그리고 FPC(140)에 탑재된 구동 IC(142)에는 각각 인쇄회로기판(150)으로부터 전달된 신호전압을 통해서 액정패널(100)의 데이터라인(112)으로 전달되는 화상신호 및 게이트라인(116)으로 전달되며 박막트랜지스터(T)의 온/오프신호가 포함된 주사신호를 생성 및 출력하는 데이터구동회로와 게이트구동회로가 실장되어 있는 바, 결국 액정패널(100)은 게이트라인(116)으로 주사 전달된 박막트랜지스터(T)의 온/오프 신호에 의해 각 게이트라인(116) 별 선택된 박막트랜지스터(T)가 온(on) 되면 해당 화소전극(120)으로 데이터라인(112)의 화상신호가 전 달되고, 이로 인해 발생되는 화소전극(120)과 공통전극(136) 사이의 전기장에 의해 액정분자의 배열방향이 변화되어 투과율의 차이를 나타낸다.
이때 구동 IC(142)는 각각 칩(chip) 형태로 패키징(packing)된 반도체소자를 포함할 수 있다.
아울러 이러한 구동 IC(142)의 외면으로는 본 발명에 따른 방열부재(170)가 부착되어 있는데, 상기 방열부재(170)에는 흑연이 함유되며 가요성을 나타날 수 있고, 이를 위해 흑연을 주성분으로 하는 흑연시트 그리고 이의 표면에 코팅되어 가요성을 부여하는 합성수지의 피복층으로 이루어질 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 액정표시장치는 이들 방열부재(170)의 구체적인 형태에 따라 몇 가지 실시예로 구분될 수 있는데, 먼저 도 3에 나타낸 바와 같이 방열부재(170)는 각각의 구동 IC(142) 외면에 일대일 부착되는 패드 형태를 나타낼 수 있고, 달리 도 5에 나타낸 바와 같이 두 개 이상의 구동 IC(142) 외면에 부착되는 띠 형상을 나타내는 것도 가능하다.
이때 상기한 바와 같이 구동 IC(142)의 외면으로 흑연을 함유한 방열부재(170)를 부착시키는 이유는 액정패널(100)의 화상 표현 시, 구동 IC(142)로부터 발생되는 고온의 열을 효과적으로 방열시키기 위한 것으로, 상기 방열부재(170)의 주 요체를 이루는 흑연은 열전도도가 400 내지 800W/mk를 나타내는 바, 통상적인 방열물질로 이용되는 알루미늄의 열전도도가 100 내지 200W/mk 정도임을 감안하면 이보다 월등히 우수한 보다 방열효과를 나타낸다.
또한 상술한 액정패널(100)은 각종 기계적 요소를 동원하여 백라이트(160)와 함께 모듈화 되는데, 이때 FPC(140)의 휨 특성을 이용해서 인쇄회로기판(150)은 적절하게 젖혀 밀착되는 바, 본 발명에 따른 방열부재(170)와 같이 흑연시트 표면에 합성수지의 피복층을 코팅하여 가요성을 부여할 경우 각각의 구동 IC(142)에 긴밀하게 부착된 상태를 유지하면서도 이를 따라 휘어질 수 있고, 아울러 상기 방열부재(170)는 접착제 등을 이용해서 구동 IC(142)에 간단하게 접착될 수 있는 장점을 나타낸다.
이때 방열부재의 두께가 상승할 경우 보다 뛰어난 방열효과를 얻을 수 있는 반면 모듈화 과정에서 방해가 될 수 있으므로 0.1 내지 0.2 mm 정도가 바람직하며, 구동 IC(142)를 비롯한 각각의 FPC(140) 모두에 부착되는 것도 가능하다.
그리고 상기의 도면에 있어서 방열부재(170)는 데이터드라이버가 실장된 액정패널(100)의 장축 가장자리로 연결된 구동 IC(142)에만 부착된 것으로 나타내었지만, 이는 액정표시장치의 화상 표현 시 상대적으로 고온의 열이 발생되기 때문이며, 목적에 따라서는 게이트드라이버가 실장된 액정패널(100)의 단축 가장자리에 연결된 구동 IC(142)에 부착되는 것도 가능함은 물론이다.
또한 앞서의 설명에서는 구동 IC(142)가 FPC(140) 상에 탑재된 것으로 나타내었지만, 이와 달리 구동 IC(142)가 액정패널(100)의 제 1 기판(110) 상에 직접 안착되는 이른바 COG(Chip On Glass) 구조에서도 본 발명이 적용될 수 있음은 당업자에게는 자명한 사실일 것이다.
첨부된 도 6과 도 7은 각각 본 발명과 같이 흑연을 포함한 방열부재(170)가 부착된 액정표시장치의 화상 표현 시, 구동 IC(142)의 온도를 나타낸 시뮬레이션 결과로서, 도 6은 상기 방열부재(170)가 각각의 구동 IC(142)에 일대일 대응 부착된 패드 형태인 경우에 대한 것이고, 도 7은 상기 방열부재(170)가 복수개의 구동 IC(142)에 부착된 띠 형상인 경우에 대한 것이다.
이들을 참조할 경우 구동 IC(142)의 최대 발열온도는 각각 71℃, 82.9℃를 나타내고 있으며, 이는 구동 IC(142)의 정격온도인 85℃에 월등히 못미치는 수치인 바, 이로써 방열부재(170)의 뛰어난 방열효과를 확인할 수 있다.
이상에서 설명한 액정표시장치는 본 발명에서 고유하게 제시하고 있는 방열부재를 이용함에 따라 구동 IC의 방열성능이 현저하게 개선되는 장점을 나타낸다.
그 결과 구동 IC의 수명연장은 물론 고온열화에 따른 신호왜곡을 방지하고, 이를 통해서 보다 개선된 화질과 성능을 지닌 액정표시장치를 구현할 수 있다.

Claims (10)

  1. 액정패널과;
    상기 액정패널에 접속된 복수개의 구동 IC와;
    상기 구동 IC 외면에 부착되며 흑연을 함유한 방열부재
    를 포함하며, 상기 방열부재의 두께는 0.1 내지 0.2mm로, 상기 방열부재는 가요성을 지닌 액정표시장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 방열부재는 흑연으로 이루어진 흑연시트와;
    상기 흑연시트 외면으로 코팅되어진 합성수지의 피복층을 포함하는 액정표시장치.
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 액정패널은 액정층을 사이에 두고 대면 합착된 제 1 및 제 2 기판을 포 함하고, 상기 구동 IC는 상기 제 1 기판 적어도 일 가장자리를 따라 접속되는 복수개인 액정표시장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 방열부재는 상기 복수개의 구동 IC 중 적어도 둘을 연결하여 부착되는 액정표시장치.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 방열부재는 상기 복수개의 구동 IC 각각에 부착되는 액정표시장치.
  7. 제 4항에 있어서,
    상기 제 1 기판의 상기 적어도 일 가장자리를 따라 부착된 복수개의 FPC를 더욱 포함하여, 상기 복수개의 구동 IC는 상기 복수개의 FPC에 각각 탑재된 액정표시장치.
  8. 제 4항에 있어서,
    상기 복수개의 구동 IC는 상기 제 1 기판의 상기 적어도 일 가장자리에 직접 탑재된 COG 구조인 액정표시장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 구동 IC는 패키징된 반도체소자인 액정표시장치.
  10. 삭제
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