KR101499120B1 - 표시 장치 및 이의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
패드부가 형성된 표시 패널과, 상기 패드부에 접촉되는 범프들을 포함하는 구동칩 및 상기 표시 패널과 상기 구동칩 사이에 구비되며 상기 구동칩을 상기 패드부에 고정시키는 비도전성 접착 필름을 포함하는 표시 장치 및 이의 제조 방법이 개시된다. 범프들은 비도전성 고분자로 된 단차부와, 상기 단차부 상에 형성되며 그 내부에 상기 단차부의 일부를 노출시키는 미세 패턴이 형성되고 상기 패드부와 접촉하는 범프 배선을 포함한다.
구동칩, 범프, 비도전성 접착 필름
Description
본 발명은 표시 장치 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 비도전성 접착 필름을 이용하여 접착된 구동칩을 포함한 표시 장치 및 이의 제조 장법에 관한 것이다.
근래 정보 통신 분야의 급속한 발전으로 각종 정보를 표시해 주는 디스플레이 장치의 중요도가 갈수록 높아지고 있는 가운데, 기존의 표시 장치 중의 하나인 CRT(Cathode Ray Tube)로는 일정한 한계가 있어 최신의 추세인 경량화, 박형화에 부응할 수 없었다. 이에, 평판 표시 장치로서 액정 표시 장치, 전기 영동 표시 장치, 플라즈마 표시 장치 등이 개발되어 기대에 부응하고 있으며 이에 대한 연구와 개발이 활발히 진행되고 있다.
이러한 표시 장치 중 액정 표시 장치는 경량화, 박형화, 저전력 등의 장점을 가진 표시 장치로서, 노트북 컴퓨터 등의 디스플레이 장치뿐만 아니라 데스크탑 컴퓨터 및 대형 TV 등에 적용되어 광범위하게 사용되고 있으며 이에 대한 수요는 계속하여 증가하고 있는 추세이다.
액정 표시 장치는 액정의 광학적 이방성을 이용한 표시 장치로서, 전계를 이용하여 액정의 광투과율을 조절함으로써 화상을 구현하게 된다. 상기 액정 표시 장치는 액정이 형성된 표시 패널을 포함하여 구성되는 데, 상기 표시 패널에는 상기 표시 패널을 구동하기 위한 구동칩이 구비된다.
상기 구동칩은 외부로부터 인가된 영상 신호를 표시 패널에 구동하기에 적합한 구동 신호로 변환하여 적절한 타이밍에 맞추어 표시 패널에 인가하는 역할을 한다. 상기 구동칩은 이방성 도전 필름을 이용하여 상기 표시 패널에 부착되는 것이 일반적이다. 상기 이방성 도전 필름은 도전볼을 포함하고 있는 바, 상기 도전볼은 도전성 금속이 코팅된 폴리머 비드로 이루어져 구동칩과 표시 패널을 전기적으로 연결하는 역할을 수행한다.
그러나, 도전볼을 포함하는 이방성 도전 필름은 도전볼을 제조하는 별도의 공정이 추가된다. 그 뿐 아니라, 상기 도전볼이 이방성 도전 필름 내에서 불규칙적으로 분포하기 때문에 구동칩과 표시 패널과의 사이가 단선되거나 단락되는 등의 불량이 쉽게 발생한다.
본 발명은 제조 공정을 단순화하고 제조 시간 및 비용을 감소된 표시 장치 및 이의 제조 방법을 제공한다.
또한, 본 발명의 구동칩과 표시 패널 사이의 접착 신뢰도를 높인 표시 장치 및 이의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 표시 장치는 패드부가 형성된 표시 패널과, 상기 패드부에 접촉되는 범프들을 포함하는 구동칩 및 상기 표시 패널과 상기 구동칩 사이에 구비되며 상기 구동칩을 상기 패드부에 고정시키는 비도전성 접착 필름(non-conductive adhesive film, NCF)을 포함한다.
상기 범프들은 비도전성 고분자로 된 단차부와, 상기 단차부 상에 형성되며 그 내부에 상기 단차부의 일부를 노출시키는 미세 패턴이 형성되고 상기 패드부와 접촉하는 범프 배선을 포함한다.
상기 구동칩에는 구동 회로가 실장되어 있으며, 상기 범프 배선은 일단이 연장되어 상기 구동 회로에 연결된다.
상기 미세 패턴은 복수의 관통공이거나 상기 범프 배선의 연장 방향과 동일한 방향으로 형성된 복수의 슬릿일 수 있다. 상기 범프 배선이 슬릿인 경우 상기 복수의 슬릿에 의해 복수의 서브 범프 배선, 예를 들어 3개의 서브 범프 배선으로 나뉠 수 있다.
상기 범프 배선은 금, 크롬, 은, 몰리브덴, 알루미늄, 구리, 티타늄, 인듐-틴-산화물 및 인듐-아연-산화물 중 적어도 어느 하나 또는 그것의 합금으로 이루어질 수 있다.
상기 비도전성 고분자는 폴리이미드, 폴리아크릴레이트, 폴리카보네이트, 에폭시 및 아크릴 중 적어도 어느 하나가 함유된 공중합체일 수 있다.
상기 비도전성 접착 필름의 탄성율과 상기 단차부의 탄성율의 차이는 0.5GPa 이하일 수 있으며, 상기 비도전성 접착 필름은 1.5GPa 내지 5.0GPa의 탄성율, 상기 비도전성 고분자는 1.5GPa 내지 5.0GPa의 탄성율을 가질 수 있다.
상기 표시 패널은 상기 구동칩이 연결되는 제1 기판과, 상기 제1 기판에 대향하는 제2 기판 및 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 형성된 액정층을 포함하는 액정 표시 패널일 수 있다.
본 발명은 상기 표시 장치를 제조하는 제조 방법을 포함한다. 본 발명에 따른 표시 장치 제조 방법은 비도전성 고분자 단차부와, 상기 단차부의 상면 상에 구비되고 그 내부를 관통하는 미세 패턴이 형성된 범프 배선들을 포함하는 범프들을 포함하는 구동칩과 도전성 패드부가 형성된 표시 패널을 준비하고, 상기 패드부에 비도전성 접착 필름을 가압착하고, 상기 비도전성 접착 필름 상에 구동칩을 가압착하고, 상기 범프들이 상기 패드들과 면접촉되도록 상기 구동칩을 본압착함으로써 수행된다.
상기 구동칩을 가압착하는 단계는 상기 미세 패턴의 내부에 상기 비도전성 접착 필름의 일부가 위치하도록 압착하는 것을 포함한다.
상기 비도전성 접착 필름은 0.1 MPa 내지 10 MPa의 압력으로 가압착된다. 여기서, 상기 비도전성 접착 필름의 탄성율(E'=Modulus)는 1.5GPa 내지 5.0GPa일 수 있다.
상기 구동칩은 0.1 MPa 내지 10 MPa의 압력으로 가압착되고, 30MPa 내지 150MPa의 압력으로 본압착될 수 있다. 이 경우, 상기 본압착은 2초 내지 15초 동안 수행된다.
상기 구동칩을 본압착하는 단계에서 상기 구동칩을 가압하는 가압기의 온도는 130℃ 내지 180℃이며, 상기 표시 패널을 지지하는 지지대의 온도는 40℃ 내지 90℃일 수 있다.
본 발명은 표시 패널의 패드와 구동칩 범프간의 전기적 접촉성이 향상되고 상기 두 구성요소 사이의 불량이 감소된 표시 장치를 제공한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 설명한다. 본 명세서의 실시예들에 대해 참조된 도면은 도시된 형태로 한정하도록 의도된 것이 아니며, 그와는 달리, 청구항에 의해 정의된 본 발명의 원리 및 범위 내에 있는 모든 변형, 등가물, 및 대안들을 포함하도록 의도된 것이다. 도면에서는 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 일부 구성요소의 스케일을 과장하거나 축소하여 나타내었다. 명세서 전체에 걸쳐 유사한 참조 부호는 유사한 구성 요소를 지칭한다.
본 발명은 구동칩이 연결되는 표시 패널에 관한 것으로, 다양한 표시 패널에 적용이 가능하다. 예를 들어, 액정 표시 패널, 플라즈마 표시 패널, 전기 영동 표시 패널 등과 같은 표시 패널에 적용될 수 있다. 본 실시예에서는 상기 표시 패널 중 액정 표시 장치를 일 예로서 설명하며, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시 패널(100)을 도시한 분해 사시도로, 표시 패널(100)에 구동칩(200)이 연결된 모습을 나타낸 것이다.
도 2는 도 1의 표시 패널(100)의 표시부(D)를 나타낸 개략도이다.
도 1을 참조하면, 상기 표시 패널(100)은 화상이 형성되어 표시되는 표시부(D)와, 상기 표시부(D)의 외측에 위치한 비표시부(ND)로 이루어진다.
상기 비표시부(ND)는 상기 표시부(D)의 서로 인접한 두 변을 따라 형성될 수 있다. 상기 비표시부(ND)에는 게이트 패드부와 데이터 패드부가 형성되어 있다. 그러나, 상기 게이트 패드부와 데이터 패드부는 필요에 따라 별도로 형성되는 것이 아니라 일 변을 따라 함께 형성될 수 있다. 본 실시예에서는 설명의 편의상 상기 게이트 패드부와 데이터 패드부가 일 변을 따라 형성된 것을 나타내기로 한다. 즉, 상기 비표시부(ND)에는 후술할 게이트라인(111)과 데이터라인(113)에서 연장되어 형성된 패드부(미도시)가 형성되어 있다. 상기 패드부는 도전성 물질로 형성된다.
도 2을 참조하면, 표시 패널(100)의 표시부(D)는 서로 대향하는 박막트랜지스터 기판(110)과 컬러필터 기판(120) 및, 두 기판 사이에 구비된 액정층(130)으로 구성된다.
상기 박막트랜지스터 기판(110)에는 복수의 게이트라인(111)과 데이터라인(113)이 서로 교차되게 매트릭스 형태로 형성되어 화소(P)를 정의한다. 각 화소의 상기 게이트라인(111)과 데이터라인(113)의 교차지점 근처에는 박막트랜지스터(T)가 형성되어 있다. 상기 박막트랜지스터(T)에는 화소 전극(115)이 연결되어 있다.
상기 컬러필터 기판(120)에는 광이 통과하면서 소정 색이 발현되도록 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 컬러필터(121)가 구비되어 있다. 상기 컬러필터(121) 상에는 상기 화소 전극(115)과 함께 상기 액정층(130)에 전계 인가하는 공통 전극(123)이 구비되어 있다.
이러한 구성을 갖는 표시 패널(100)은 화상 신호에 따라 박막트랜지스터(T)에 전원이 인가되어 박막트랜지스터(T)가 턴-온되면, 상기 화소 전극(115)과 상기 공통 전극(123) 사이에 전계가 형성된다. 상기 전계는 두 기판(110, 120) 사이에 형성된 액정층(130) 내 액정 분자들의 배열을 변화시키며, 이에 따라 상기 액정층(130)을 투과하는 광의 투과도가 변경되어 원하는 계조의 영상을 표시한다.
상기 표시 패널(100)에 화상을 표시하기 위해서는 상기 게이트라인(111)과 데이터라인(113)에 신호가 인가되어야 한다. 상기 신호는 상기 표시 패널(100)에 연결된 집적회로(Intergrated Circuit)로 이루어진 구동칩(200)으로부터 전달되는데, 상기 구동칩(200)은 비도전성 접착 필름(300)을 사이에 두고 상기 표시 패널(100)에 부착됨으로써 상기 신호를 상기 표시 패널(100)에 전달한다. 상기 구동칩(200)은 외부로부터 인가된 영상 신호를 상기 표시 패널(100)에 구동하기에 적합한 구동 신호로 변환하여 적절한 타이밍에 맞추어 상기 표시 패널(100)에 인가한다.
도 3a은 상기 표시 패널(100)과 상기 구동칩(200)이 연결되는 부분을 나타낸 단면도로, 도 1의 a 방향에 따른 단면의 일부를 도시한 것이다. 도 3b는 상기 표시 패널(100)과 상기 구동칩(200)이 연결되는 부분을 나타낸 단면도로, 도 1의 b 방향에 따른 단면의 일부를 도시한 것이다.
도 3a와 도 3b을 참조하면, 상기 표시 패널(100)에는 패드부(117)가 형성되 어 있다. 상기 패드부(117)은 상기 게이트라인(111) 또는 상기 데이터라인(113)이 연장되어 형성된 게이트 패드부 또는 데이터 패드부일 수 있다.
상기 구동칩(200)은 상기 패드부(117)에 접촉되는 범프(220)들을 구비하고 있으며, 상기 범프(220)들을 통해 상기 패드부(117)와 접촉된다.
상기 표시 패널(100)과 상기 구동칩(200) 사이에는 상기 구동칩(200)을 상기 패드부(117)에 고정시키는 비도전성 접착 필름(300)이 구비되어 있다.
상기 구동칩(200)은 몸체(210)와 범프(220)들을 포함하며, 상기 몸체(210)에는 구동 회로(211)가 실장되어 있다.
상기 몸체(210)는 절연성 물질로 형성된다. 상기 구동 회로(211)는 외부로부터 인가된 영상 신호를 상기 표시 패널(100)에 구동하기에 적합한 구동 신호로 변환하고 적절한 타이밍을 맞추기 위한 것이다. 상기 구동 회로(211)는 반도체 공정에 의해 형성된다.
상기 범프(220)들은 각각 단차부(221)와, 상기 단차부(221) 상에 형성된 범프 배선(223)을 포함한다.
상기 단차부(221)는 상기 몸체(210)로부터 상기 표시 패널(100) 방향으로 돌출되어 단차를 만든다. 상기 단차부(221)는 상기 비도전성 탄성 고분자로 이루어진다. 즉, 상기 단차부(221)는 비도전성인 절연체인 고분자로 형성되며 탄성을 가지기 때문에 탄성 한도 내의 압력이 가해지더라도 최초의 모습을 유지한다. 이러한 탄성은 상기 구동칩(200)을 상기 표시 패널(100)에 결합할 때 안정적인 결합을 돕는다. 상기 비도전성 탄성 고분자로는 폴리이미드, 폴리아크릴레이트, 폴리카보네 이트, 폴리에폭시, 폴리아크릴 등으로 이루어지거나 상기 물질을 함유한 공중합체일 수 있다. 상기 조건을 만족하는 공중합체의 탄성율은 1.5GPa 내지 5.0GPa일 수 있다.
상기 범프 배선(223)은 상기 단차부(221)의 상면 상에 구비된다. 상기 범프 배선(223)은 상기 패드부(117)에 직접적으로 접촉한다. 일 실시예에서는 상기 범프 배선(223)의 상면과 상기 표시 패널(100)의 패드부(117)의 표면이 면접촉을 이룰 수 있다.
상기 범프 배선(223)의 일단은 상기 구동 회로(211) 방향으로 연장됨으로써 상기 구동 회로(117)에 연결된다. 또한, 도시한 바와 같이 상기 범프 배선(223)은 상기 단차부(221)의 상면뿐만 아니라 적어도 일측의 측면에도 연장되게 형성될 수 있다.
상기 범프 배선(223)의 연장 부분과 상기 구동 회로(211) 사이에는 연결 배선(213)이 구비된다. 상기 연결 배선(213)은 상기 구동 회로(211)의 일 영역 상에 상기 구동 회로(211)와 연결되도록 형성될 수 있다. 상기 연결 배선(213)의 상부에는 상기 구동 회로(211)와 상기 연결 배선(213)을 보호하고 절연하는 보호막(215)이 형성되어 있다. 상기 보호막(215)의 일 영역에는 상기 연결 배선(213)의 일부 영역이 노출되도록 컨택홀(217)이 형성되어 있다. 상기 범프 배선(223)은 상기 컨택홀(217)의 상부까지 연장되어 상기 컨택홀(217)을 통해 상기 연결 배선(213)과 접촉되어 상기 구동 회로(211)와 상기 패드부(117)를 전기적으로 연결한다.
상기 범프 배선(223)은 상기 표시 패널(100)과의 전기적인 연결을 위해 전 도성이 우수한 금속 또는 금속 산화물로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 금, 크롬, 은, 몰리브덴, 알루미늄, 구리, 티타늄, 인듐-틴-산화물이나 인듐-아연-산화물 등으로 형성될 수 있다. 또한, 상기한 금속 중 두 종 이상의 금속이나 금속 산화물의 합금으로 형성될 수 있다.
상기 범프 배선(223)에는 상기 범프 배선(223)을 관통하는 미세 패턴이 형성되어 있다.
본 발명의 제1 실시예에 있어서, 상기 미세 패턴은 적어도 하나 이상의 슬릿(230)이다. 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 범프 배선(223)의 형태를 나타낸 사시도이다. 도 4는 편의상 범프 배선(223)이 단차부(221)의 상부에 위치하도록 도시되었다.
도시한 바와 같이, 상기 미세 패턴은 상기 범프 배선(223)을 복수 개의 영역으로 나누는 하나 이상의 슬릿(230)일 수 있는데, 본 실시예에서는 2개의 슬릿이 형성되어 상기 범프 배선(223)이 3개의 서브 범프 배선(223a, 223b, 223c)으로 나누어진 것을 표시하였다. 도시한 바와 같이, 상기 슬릿(230)은 상기 범프 배선(223)의 연장 방향과 동일한 방향으로 단부까지 연장되도록 길게 형성될 수 있다. 상기 슬릿(230)에 의해 상기 범프 배선(223)의 하부에 구비된 단차부(221)의 상면의 일부가 노출된다.
상기 슬릿(230)의 개수는 다양하게 조절할 수 있으며 특별히 한정되는 것은 아니나 상기 범프 배선(223)이 3영역으로 나누어지도록 2개로 형성할 수 있다. 슬릿이 지나치게 많이 형성되는 경우에는 상기 패드부(117)와 상기 범프 배선(223)의 접촉면의 면적이 줄어들게 되어 효과적인 접촉이 어렵게 된다.
본 발명에 따른 제2 실시예에서 있어서, 상기 미세 패턴은 적어도 하나 이상의 관통공(230')이다. 도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 범프 배선(223)의 형태를 나타낸 사시도이다. 도 4에서는 편의상 범프 배선(223)이 단차부(221)의 상부에 위치하도록 도시되었다.
상기 관통공(230')은 도시한 바와 같이 상기 범프 배선(223)을 상하로 관통하여 형성된다. 상기 관통공(230')에 의해 하부에 구비된 단차부(221)의 상면의 일부가 노출된다. 상기 관통공(230')의 모양은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 상기 관통공(230')의 모양은 원이나 사각형 등으로 형성될 수 있다.
상기 제1 및 제2 실시예에 있어서, 상기 미세 패턴의 내부에는 비도전성 접착 필름(300)이 구비되어 있으며, 상기 비도전성 접착 필름(300)에 의해 상기 구동칩(200)과 상기 표시 패널(100) 사이에 안정적인 접촉을 이루게 함으로써 불량이 감소하고 신뢰도가 높아진다. 이를 설명하면 다음과 같다.
종래의 범프들은 콘택홀을 통해 노출된 연결 배선 상에 도전성 물질, 예를 들어 금(Au)으로 범프를 형성하였다. 그러나, 콘택홀을 통해 오픈된 연결 배선 상에 범프를 형성하기 때문에 상기 형성된 범프 하부의 단차로 인하여 범프 상부에도 움푹한 형태의 딤플(dimple)이 형성되었다. 상기 딤플은 추후 범프와 표시 패널의 패드가 면접촉할 때 접촉 면적을 줄어들게 하는 문제점을 일으킨다.
또한, 다양한 연성 기판(flexible display)에 돌출 부분 전체를 범프 전체를 금과 같은 금속을 이용하여 형성하는 벌크 타입 범프는 습도나 열에 취약한 문 제가 있었다. 예를 들어, 플라스틱 기판은 열이나 습도에 의해 변형이 용이하나, 금과 같은 금속은 플라스틱 기판에 비해 변형량이 작아 접촉부가 틀어지거나 탈착된다.
본원 발명의 경우에는 비도전성 탄성 고분자를 이용하여 단차부를 형성한 후 그 상부에 범프 배선을 형성함으로써, 종래 발명과 같은 딤플의 형성을 감소시킨다. 또한, 플라스틱 기판과 같이 열이나 습도에 변형이 용이한 기판 상에 곧바로 벌크 타입의 금속 범프를 형성하는 것이 아니라, 먼저 비도전성 탄성 고분자를 이용하여 단차부를 형성한 후 그 상부에 금속으로 형성된 범프 배선을 형성함으로써, 기판에 변형이 있더라도 범프 배선에 끼치는 영향을 최소화하였다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 미세 패턴이 형성되지 않은 관통공에 비도전성 접착 필름이 위치함으로써 구동칩과 표시 패널과의 접촉 신뢰성을 최대한 확보할 수 있다. 상기한 바와 같이 상기 단차부의 상면 일부가 미세 패턴에 의해 노출되는 데, 상기 미세 패턴의 내부에 비도전성 접착 필름이 구비됨으로써 상기 범프 배선과 상기 패드부의 접착력을 증가시키기 위함이다. 이는, 구동칩을 표시 패널에 접착할 때, 상기 패드부에 접착하는 범프 배선의 접착면이 넓은 금속면으로만 되어 있을 경우, 금속 자체는 접착력이 없기 때문에 상기 패드부와 범프 배선간의 접착면이 단단하게 고정되지 않는 문제점을 해결하기 위한 것이다. 이에 따라, 본 발명의 실시예에 따르면 상기 미세 패턴 내부의 비도전성 접착 필름에 의해 상기 범프 배선과 상기 패드부의 접착력이 향상된다.
상기 범프(220)들이 형성되어 있지 않은 부분에는 상기 구동칩(200)과 표시 패널(100) 사이에 비도전성 접착 필름(300)이 형성되어 있다.
상기 비도전성 접착 필름(300)은 상기 구동칩(200)과 상기 표시 패널(100)을 접착시킨다. 상기 비도전성 접착 필름(300)은 상기 표시 패널(100)과 구동칩(200)을 효과적으로 접착시킬 수 있도록 일정 정도의 탄성을 가지는 바, 예를 들어, 1.5GPa 내지 5.0GPa의 탄성율을 갖다. 상기 비도전성 접착 필름(300)에 상기한 정도보다 탄성이 작은 경우에는 상기 구동칩(200)을 상기 표시 패널(100)에 가압할 때 상기 구동칩(200)과 상기 표시 패널(100)의 충돌에 의해 불량이 발생할 수 있다. 이와 반대로 상기한 범위보다 탄성이 큰 경우에는 상기 구동칩(200)을 상기 표시 패널(200)에 적절한 정도로 부착하기 어렵다. 상기 비도전성 접착 필름(300)은 고분자 수지로 형성될 수 있다.
상기 수지는 외부에서 가해지는 열에 의해 경화되는 열 경화성 수지인 것이 바람직하다. 따라서, 상기 구동칩(200)을 상기 표시 패널(100)에 접착하는 과정에서는 소정의 유동성을 띠며, 후속 공정에서 열에 의해 경화됨으로써 상기 구동칩(200)과 표시 패널(100)을 단단하게 고정하게 된다.
일반적으로, 구동칩과 표시 패널을 접착시키기 위한 접착 필름으로는 도전성 도전볼이 함유된 접착 필름을 사용하나, 본 발명의 실시예에서는 전도성을 띠지 않아도 되므로 도전볼을 함유할 필요가 없다.
상술한 바와 같이, 상기 구동 회로(211)로부터 제공된 신호가 연결 배선(213) 및 범프 배선(223)을 통해 표시 패널(100)로 전달되고 최종적으로 화상을 형성하게 되는 바, 종래 발명에 비해 구동칩(200)과 표시 패널(100) 사이의 전기적 연결의 신뢰도가 높은 표시 장치를 제공할 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 실시예에서는 액정 표시 패널을 일 예로 하여 설명하였으나 이에 한정되는 것은 아니며, 표시 패널은 이 이외에도 플라즈마 디스플레이 패널, 전기 영동 표시 패널 등 다양한 표시 패널이 사용될 수 있음은 물론이다.
본 발명은 상기한 구조를 갖는 표시 장치를 제조하는 방법을 포함한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치의 제조 과정을 나타낸 순서도이다. 도 7은 도 6의 제조 과정 중 구동칩을 가압착하는 단계를 나타낸 단면도이다.
도 1, 도 5 내지 도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 표시 장치의 제조 과정은 크게 구동칩(200)과 표시 패널(100)을 각각 준비하는 단계(S101)와 상기 구동칩(200)과 표시 패널(100)을 접착시키는 단계(S103, S105, S107)를 포함한다. 상기 구동칩(200)과 표시 패널(100)을 준비하는 단계(S101)는 시간적으로 한정되지 않으며, 어느 한 단계가 먼저 수행되거나 두 단계가 동시에 수행될 수 있다.
상기 구동칩(200)을 형성하기 위해서는 몸체(210)에 구동 회로(211)를 형성하고, 상기 구동 회로(211)와 연결된 범프(220)들을 형성한다.
상기 구동 회로(211)는 복수 회의 포토리소그래피 등을 이용한 반도체 공정으로 형성할 수 있다. 상기 구동 회로(211) 상에는 상기 구동 회로(211)와 연결된 연결 배선(213)을 도전성 물질로 형성하며, 상기 연결 배선(213) 상에는 절연체로 보호막(215)을 형성한다. 상기 보호막(215)의 일 영역에는 상기 연결 배선(213)의 일부 영역이 노출되도록 컨택홀(217)을 형성한다. 상기 컨택홀(217)은 포토리소그 래피 등의 방법을 이용하여 형성할 수 있다.
상기 범프(220)들을 형성하기 위해서는 상기 구동 회로(211)가 형성된 몸체(210) 상에 비도전성 탄성 고분자로 단차부(221)를 형성한다. 상기 단차부(221)는 프린팅이나 포토리소그래피 등 다양한 방법으로 형성할 수 있으며 형성 방법에 있어 특별히 한정되는 것은 아니다.
상기 비도전성 탄성 고분자로는 폴리이미드, 폴리아크릴레이트, 폴리카보네이트, 폴리에폭시, 폴리아크릴 등으로 이루어지거나 상기 물질을 함유한 공중합체일 수 있다. 상기 조건을 만족하는 공중합체의 탄성율은 1.5GPa 내지 5.0GPa일 수 있다.
다음으로 상기 단차부(221) 상에 범프 배선(223)을 형성한다. 상기 범프 배선(223)은 상기 몸체(210)의 전면에 도전성 물질을 증착한 후 포토리소그래피를 이용하여 패터닝함으로써 형성할 수 있다. 상기 범프 배선(223)을 패터닝 할 때, 상기 범프 배선(223)이 연장되어 상기 컨택홀(217)을 통해 상기 연결 배선(213)과 접촉하도록 범프 배선(223)을 패터닝한다. 상기 범프 배선(223)은 상기 표시 패널(100)과의 전기적인 연결을 위해 전도성이 우수한 금속 또는 금속 산화물로 형성할 수 있다. 예를 들어, 금, 크롬, 은, 몰리브덴, 알루미늄, 구리, 티타늄, 인듐-틴-산화물이나 인듐-아연-산화물 등으로 형성할 수 있다. 또한, 상기한 금속 중 두 종 이상의 금속이나 금속 산화물의 합금으로 형성할 수 있다.
패드부(117)가 형성된 표시 패널(100)은 포토리소그래피 등을 공정을 이용하여 준비한다(S101).
다음으로 상기 표시 패널(100)의 패드부(117)에 비도전성의 접착 필름(300)을 가압착한다(S103). 비도전성의 접착 필름(300)의 가압착 공정은 약 0.1MPa ~ 약 10MPa의 압력으로 진행된다. 이때, 비도전성의 접착 필름(300)은 약 1.5GPa ~ 약 5.0GPa의 탄성율을 갖는다.
이때, 상기 비도전성 접착 필름(300)의 탄성률과 상기 단차부(221)의 탄성률은 0.5GPa 이하의 값을 가질 수 있다. 만약 0.5GPa을 초과할 경우에는 탄성률 차이로 인해 실장 후 추후 공정 및 사용 과정에서 탈착되는 현상이 발생할 수 있기 때문이다.
이후, 도 7에 도시된 바와 같이, 가압착된 비도전성의 접착 필름(300) 상에 구동칩(200)을 가압착한다(S105). 상기 구동칩(200)의 가압착 공정은 비도전성의 접착 필름(300)의 가압착 공정과 마찬가지로, 약 0.1MPa ~ 약 10MPa의 압력으로 진행된다. 이때, 상기 미세 패턴(230)의 내부에 상기 비도전성 접착 필름(300)의 일부가 위치하게 된다.
비도전성의 접착 필름(300) 또는 구동칩(200)의 가압착 공정시, 0.1MPa 이하의 압력으로 공정을 진행하면 비도전성의 접착 필름(300)과 표시 패널(100)간의 접착 결합력이 저하되는 문제가 발생할 수 있으며, 10MPa 이상의 압력으로 공정을 진행하면 가중한 압력으로 인해 비도전성의 접착 필름(300)의 기본 물성이 변화되어 변형이 발생하거나, 불량이 생기는 문제가 야기될 수 있다. 따라서, 비도전성의 접착 필름(300) 및 구동칩(200)의 가압착 공정은 약 0.1MPa ~ 약 10MPa의 압력으로 진행되는 것이 바람직하다.
상기 구동칩(200)의 가압착 공정 후, 상기 구동칩(200)의 범프(220)들, 좀더 상세하게는 상기 범프 배선(223)들이 패드부(117)와 면접촉되도록 구동칩(200)을 본압착한다(S107).
상기 구동칩(200)의 본압착 공정은 약 30MPa ~ 약 150MPa의 압력으로 진행된다. 또한, 상기 구동칩(200)의 본압착 공정은 약 2초 ~ 약 15초의 시간동안 진행된다.
상기 구동칩(200)의 본압착 공정시, 30MPa 이하의 압력으로 공정을 진행하면 상기 구동칩(200)의 범프(220)가 상기 표시 패널(100)의 패드부(117)에 접촉되는 속도 및 압력이 낮아진다. 이로 인해, 비도전성의 접착 필름(300)의 수지가 패드부(117)의 외각으로 흐르기 전에 경화가 진행되어 범프(220)와 패드부(117) 사이에 잔존하는 비도전성의 접착 필름(300)의 수지로 인해 접속에 문제가 발생할 수 있다. 한편, 150MPa 이상의 압력으로 상기 구동칩(200)의 본압착 공정을 진행하면 압력의 가중함으로 인하여 범프(220)의 금속층에 변형이 발생될 수 있다. 따라서, 상기 구동칩(200)의 본압착 공정은 약 30MPa ~ 약 150MPa의 압력으로 진행되는 것이 바람직하다.
상기 구동칩(200)의 본압착 공정은 상기 구동칩(200)을 일정 온도로 가압하는 가압기(미도시)에 의하여 진행된다. 이때, 가압기의 온도 즉, 상기 구동칩(200)의 상부에 가해지는 온도는, 약 130℃ ~ 180℃로 설정된다.
상기 구동칩(200)의 본압착 공정에서, 상기 구동칩(200)의 상부에 가해지는 온도가 130℃ 이하이면, 비도전성의 접착 필름(300)을 구성하는 고분자 자체의 물 성상 경화되는 경화율의 저하로 인해 접착력이 떨어지는 문제가 발생될 수 있다. 한편, 구동칩(200)의 본압착 공정에서, 구동칩(200)의 상부에 가해지는 온도가 180℃ 이상이면, 이미 경화가 포화되는 현상이 발생된다. 따라서, 구동칩(200)의 본압착 공정에서, 구동칩(200)의 상부에 가해지는 온도는 약 130℃ ~ 약 180℃인 것이 바람직하다.
또한, 구동칩(200)의 본압착 공정에서, 표시 패널(100)을 지지하는 지지대(미도시)의 온도 즉, 표시 패널(100)에 전달되는 온도는, 약 40℃ ~ 약 90℃로 설정된다.
표시 패널(100)에 전달되는 온도가 90℃ 이상이면, 표시 패널(100)의 기판의 변형이 심하게 발생될 수 있으며, 표시패널(100)에 포함된 액정 고분자의 물성이 변형되는 현상이 발생될 수 있다. 따라서, 표시 패널(100)에 전달되는 온도는 약 40℃ ~ 약 90℃인 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 표시 장치 및 이의 제조 방법에 따르면, 도전볼을 포함하지 않는 비도전성의 접착 필름을 통해 마이크로 구조화 된 고분자 구동칩과 표시 패널을 결합함으로써, 제조 비용을 절감하며, 품질 불량을 제거할 수 있다. 도전볼은 복잡한 형성 공정과 추가 시간 및 비용을 요구하기 때문에 도전볼의 형성 과정을 제거함으로써 표시 패널의 제조 공정을 단순화하고 제조 시간 및 비용을 감소시킨다.
또한, 본 발명의 표시 장치 및 이의 제조 방법에 따르면, 구동 칩과 표시 패널 사이에 면접촉을 이루는 범프 배선에 관통공을 형성하여 그 사이에 비도전성 접착 필름이 구비되게 함으로써 구동칩과 표시 패널 사이의 전기적 연결의 신뢰도를 높인다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 상기한 실시예들은 액정 표시 패널과 구동칩을 연결하는 방식을 설명하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 집적 회로와 전극을 연결시키는 다른 방식에도 적용될 수 있음은 물론이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시 패널을 도시한 분해 사시도로, 표시 패널에 구동칩이 연결된 모습을 나타낸 것이다.
도 2는 도 1의 표시 패널의 표시부를 나타낸 개략도이다.
도 3a은 표시 패널과 구동칩이 연결되는 부분을 나타낸 단면도로, 도 1의 a 방향에 따른 단면의 일부를 도시한 것이다.
도 3b는 표시 패널과 구동칩이 연결되는 부분을 나타낸 단면도로, 도 1의 b 방향에 따른 단면의 일부를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 범프 배선의 형태를 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 범프 배선의 형태를 나타낸 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치의 제조 과정을 나타낸 순서도이다.
도 7은 도 6의 제조 과정 중 구동칩을 가압착하는 단계를 나타낸 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>
100 : 표시 패널 117 : 패드부
200 : 구동칩 210 : 몸체
211 : 구동 회로 213 : 연결 배선
220 : 범프 221 : 단차부
223 : 범프 배선 300 : 비도전성 접착 필름
230 : 슬릿 230 : 관통공
Claims (18)
- 패드부가 형성된 표시 패널;상기 패드부에 접촉되는 범프들을 포함하는 구동칩; 및상기 표시 패널과 상기 구동칩 사이에 구비되며 상기 구동칩을 상기 패드부에 고정시키는 비도전성 접착 필름을 포함하며,상기 범프들은비도전성 고분자로 된 단차부와,상기 단차부 상에 제공되어 상기 패드부와 접촉하되, 그 내부에 상기 단차부의 일부를 노출시키는 미세 패턴을 가지는 범프 배선을 포함하며,상기 비도전성 접착 필름은 상기 미세 패턴의 내부에 제공되는 표시 장치.
- 제1항에 있어서,상기 구동칩은 구동 회로를 더 포함하며, 상기 범프 배선은 일단이 연장되어 상기 구동 회로에 연결된 것을 특징으로 하는 표시 장치.
- 제1항에 있어서,상기 미세 패턴은 복수의 관통공인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
- 제3항에 있어서,상기 미세 패턴은 상기 범프 배선의 연장 방향과 동일한 방향으로 형성된 복수의 슬릿이며, 상기 범프 배선은 상기 복수의 슬릿에 의해 복수의 서브 범프 배선으로 나뉘는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
- 제1항에 있어서,상기 범프 배선은 금, 크롬, 은, 몰리브덴, 알루미늄, 구리, 티타늄, 인듐-틴-산화물 및 인듐-아연-산화물 중 적어도 어느 하나 또는 그것의 합금으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
- 제1항에 있어서,상기 비도전성 고분자는 폴리이미드, 폴리아크릴레이트, 폴리카보네이트, 에폭시 및 아크릴 중 적어도 어느 하나가 함유된 공중합체인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
- 제1항에 있어서,상기 비도전성 접착 필름의 탄성율과 상기 단차부의 탄성율의 차이는 0.5GPa 이하인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
- 제7항에 있어서,상기 비도전성 접착 필름은 1.5GPa 내지 5.0GPa의 탄성율을 갖는 것을 특징 으로 하는 표시 장치.
- 제7항에 있어서,상기 비도전성 고분자는 1.5GPa 내지 5.0GPa의 탄성율을 갖는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 표시 패널은상기 구동칩이 연결되는 제1 기판;상기 제1 기판에 대향하는 제2 기판; 및상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 형성된 액정층을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
- 비도전성 고분자 단차부와, 상기 단차부의 상면 상에 구비되고 그 내부를 관통하는 미세 패턴이 형성된 범프 배선들을 포함하는 범프들을 포함하는 구동칩을 준비하는 단계;도전성 패드부가 형성된 표시 패널을 준비하는 단계;상기 패드부에 비도전성 접착 필름을 가압착하는 단계;상기 비도전성 접착 필름 상에 구동칩을 가압착하는 단계; 및상기 범프들이 상기 패드부와 접촉되고 상기 미세 패턴 내에 상기 비도전성 접착 필름이 구비되도록 상기 구동칩을 본압착하는 단계를 포함하는 표시 장치 제조 방법.
- 제11항에 있어서,상기 구동칩을 가압착 하는 단계는 상기 미세 패턴의 내부에 상기 비도전성 접착 필름의 일부가 위치하도록 압착하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
- 제11항에 있어서,상기 비도전성 접착 필름의 가압착 단계는 0.1 MPa 내지 10 MPa의 압력으로 수행되는 것을 특징으로 하는 표시 장치 제조 방법.
- 제11항에 있어서,상기 비도전성 접착 필름의 탄성율는 1.5GPa 내지 5.0GPa인 것을 특징으로 하는 표시 장치 제조 방법.
- 제11항에 있어서,상기 구동칩을 가압착하는 단계는 0.1 MPa 내지 10 MPa의 압력으로 수행되는 것을 특징으로 하는 표시 장치 제조 방법.
- 제15항에 있어서,상기 구동칩을 본압착하는 단계는 30MPa 내지 150MPa의 압력으로 수행되는 것을 특징으로 하는 표시장치 제조 방법.
- 제16항에 있어서,상기 본압착은 2초 내지 15초 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 표시 장치 제조 방법.
- 제16항에 있어서,상기 구동칩을 본압착하는 단계에서 상기 구동칩을 가압하는 가압기의 온도는 130℃ 내지 180℃이며, 상기 표시 패널을 지지하는 지지대의 온도는 40℃ 내지 90℃인 것을 특징으로 하는 표시 장치 제조 방법.
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