KR102345741B1 - 디스플레이 패널, 이의 제조방법 및 패턴형성 방법 - Google Patents
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Abstract
발명의 실시 예에 개시된 디스플레이 패널 제조방법은, 투명한 지지부재 및 상기 투명한 지지부재의 상부에 박막트랜지스터부 및 복수의 LED 칩을 갖는 디스플레이 패널에 있어서, 상기 지지부재의 상면의 에지 영역에 형성된 상부 패드 및 하면의 에지 영역에 형성된 하부 패드 중 적어도 하나에 연결되는 배선부를 형성하는 단계를 포함하며, 상기 배선부를 형성하는 단계는, 활성화된 금속재료와 가스를 레이저 빔에 의해 발생되는 플라즈마를 이용하여 배선할 수 있다.
Description
발명의 실시 예는 마이크로 LED를 갖는 광원 모듈, 디스플레이 패널 및 그 제조방법에 관한 것이다.
발명의 실시 예는 마이크로 LED를 갖는 디스플레이 패널의 커팅 방법에 관한 것이다.
발명의 실시 예는 디스플레이 패널 및 이의 패턴 형성 방법에 관한 것이다.
발명의 실시 예는 박막트랜지스터부를 갖는 웨이퍼 또는 기판의 패턴 형성 방법에 관한 것이다.
종래의 디스플레이 장치는 주로 액정 디스플레이(LCD)로 구성된 디스플레이 패널과 백라이트로 구성되었으나, 최근에는 발광 다이오드(LED)와 같은 반도체 소자를 그대로 하나의 픽셀로서 사용하고 있다. 이러한 LED를 사용한 디스플레이 장치는 백라이트가 별도로 요구되지 않는 형태로 개발되고 있다. 또한 이러한 LED를 사용한 디스플레이 장치는 컴팩트화할 수 있을 뿐만 아니라, 기존 LCD에 비해 광효율도 우수한 고휘도 디스플레이를 구현될 수 있다. 또한, 디스플레이 화면의 종횡비를 자유롭게 바꾸고 대면적으로 구현할 수 있으므로 다양한 형태의 대형 디스플레이로 제공할 수 있다.
공공장소의 광고나, 화면표시에 있어서, 대형화면의 수요가 점점 늘고 있으며, 대형화면의 표시수단으로 LED를 사용하고 있다. 이는 종래의 액정 발광 패널을 이용한 표시수단에 비해 대형화가 용이하고, 전기 에너지의 소모가 적으며, 적은 유지보수비용으로 긴 수명을 가지기 때문이다. 최근 LED를 이용한 대형 표시수단은 TV, 모니터, 경기장용 전광판, 옥외광고, 옥내광고, 공공표지판, 및 정보표시판 등의 여러 곳에 사용되고 있으며, 그 구성방법 또한 다양하다.
발명의 실시 예는 저온에서 레이저 에칭을 이용한 단위 패널의 커팅 방법을 제공할 수 있다.
발명의 실시 예는 웨이퍼 또는 회로기판의 외곽부(상면, 하면 또는 측면)에서 상면과 하면의 패드들을 연결하는 패턴을 갖는 패널 또는 그 패턴 형성 방법을 제공할 수 있다.
발명의 실시 예는 웨이퍼 또는 회로기판의 외곽부(또는 에지)에서 상면과 하면의 패드들을 측면으로 연장된 또는/및 수직하게 관통시킨 연결 패턴을 갖는 패널 또는 그 제조 방법을 제공할 수 있다.
발명의 실시 예는 복수의 발광 다이오드 칩을 갖는 웨이퍼 또는 회로기판의 외곽부 측면에 상면과 하면의 패드를 연결하기 위해 오목한 배선 영역(즉, 개구부)을 형성하고, 상기 배선 영역에 금속 분말을 레이저로 융착시킨 패널 및 그 제조 방법을 제공할 수 있다.
발명의 실시 예는 복수의 발광다이오드 칩과 박막트랜지스터부를 갖는 웨이퍼 또는 회로기판에서 에지측 상/하부 패드 간의 연결 패턴을 갖는 배선부 및 페시베이션층을 형성한 디스플레이 패널 및 그 패턴 형성 방법을 제공할 수 있다.
발명의 실시 예에 따른 디스플레이 패널의 제조방법은, 투명한 지지부재 및 상기 투명한 지지부재의 상부에 박막트랜지스터부 및 복수의 LED 칩을 갖는 디스플레이 패널에 있어서, 상기 지지부재의 상면의 에지 영역에 형성된 상부 패드 및 하면의 에지 영역에 형성된 하부 패드 중 적어도 하나에 연결되는 배선부를 형성하는 단계를 포함하며, 상기 배선부를 형성하는 단계는, 활성화된 금속재료와 가스를 레이저 빔에 의해 발생되는 플라즈마를 이용하여 배선할 수 있다.
발명에 의하면, 상기 배선부를 형성하는 단계는 한 번의 공정으로 형성되고 상부 패드와 하부 패드를 서로 연결시켜 줄 수 있다. 상기 배선부가 형성되면, 상기 배선부의 보호 및 산화 방지를 위해 페시베이션층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
발명의 실시 예에 따른 디스플레이 패널 제조방법은, 투명한 지지부재 및 상기 투명한 지지부재의 상부에 박막트랜지스터부 및 복수의 LED 칩을 갖는 디스플레이 패널에 있어서, 상기 지지부재의 상면 및 하면의 에지 영역 및 측면 중 적어도 하나에 개구부를 형성하는 단계; 및 상기 개구부에 배선부를 형성하여, 상기 지지부재의 상부 패드와 하부 패드를 연결하는 단계를 포함하며, 상기 배선부의 형성은 활성화된 가스와 전도성 금속분말을 레이저 빔에 의해 융착하는 과정을 통해 배선을 형성할 수 있다. 이때 상기 배선부는 3차원 또는 입체적인 배선으로 구현될 수 있다. 상기 배선부의 형성은 금속분말을 패널의 표면에 직접(Direct) 융착하는 과정을 포함할 수 있다.
발명의 실시 예는 전도성 또는 금속 분말을 글라스 또는 지지부재의 표면(상면, 측면 또는 하면) 또는 패드의 표면에 3차원 설계에 따라 다이렉트(Direct)로 레이저 빔을 이용하여 융착하여, 배선패턴으로 형성해 줄 수 있다. 또한 발명의 실시 예는 배선패턴을 형성하기 전에 지지부재의 표면에 드레인(Drain)부 또는 오목한 개구부를 1차의 레이저 빔으로 형성한 다음, 상기 드레인부 또는 개구부에 전도성 또는 금속 분말을 2차의 레이저 빔으로 3차원 설계에 따라 다이렉트(Direct) 융착하여, 배선패턴으로 형성해 줄 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 지지 부재 상에 복수의 디스플레이 패널을 단위 크기로 커팅하는 단계를 포함하며, 상기 커팅 단계는 저온진공챔버에서 활성화된 가스와 레이저 빔에 의해 발생되는 플라즈마를 이용하여 커팅할 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 배선영역 형성 단계는, 상기 지지부재의 상부 패드에서 하부 패드까지 관통되는 복수의 개구부를 형성하며, 상기 배선부 형성 단계는, 상기 지지부재의 상부 패드에서 하부 패드까지 관통되는 복수의 개구부에 활성화된 금속 분말을 출사하는 단계; 및 상기 개구부 상에 분포된 금속 분말을 향해 레이저 모듈로 레이저 빔을 조사하여 상기 금속 분말을 상기 지지부재의 표면에 융착시켜 배선부를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 배선 영역 형성 단계는, 상기 지지부재의 상부 패드 및 하부 패드 중 적어도 하나에 오목한 복수의 개구부를 형성하며, 상기 배선부 형성 단계는, 상기 개구부에 활성화된 금속 분말을 출사하는 단계; 및 상기 개구부 상에 분포된 금속 분말을 향해 레이저 빔을 조사하여 상기 금속 분말을 용해시켜 배선부를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
발명의 실시 예에 따른 디스플레이 패널은, 투명한 지지부재 및 상기 투명한 지지부재의 상부에 박막트랜지스터부 및 복수의 LED 칩을 갖는 디스플레이 패널에 있어서, 상기 지지부재의 상면의 에지 영역에 형성된 상부 패드, 하면의 에지 영역에 형성된 하부 패드, 및 지지 부재의 표면(상면, 하면, 또는 측면) 중 적어도 하나에 형성된 복수의 개구부; 상기 개구부에 따라 형성되어, 상기 상부 패드와 상기 하부 패드를 연결해 주는 배선부를 포함하며, 상기 배선부는 레이저 빔에 의해 용해된 금속이 상기 지지 부재의 표면에 융착될 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 배선부는 상기 상부 패드와 상기 하부 패드의 재질과 다른 금속으로 형성되며, 상기 배선부의 폭은 상기 상부 패드의 폭보다 좁을 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 개구부는 상기 상부 패드 또는 하부 패드가 부분적으로 에칭된 영역, 상기 상부 및 하부 패드를 통해 상기 지지부재의 표면 내부에 오목한 영역을 포함할 수 있다.
발명의 실시 예에 따른 디스플레이 패널의 제조방법은, 평면이나 입체형상(3D)의 지지부재의 표면, 또는 오목하거나 관통 처리된 지지부재의 개구부에 활성화된 금속분말을 입체적으로 융착하여 배선할 수 있다. 상기 배선이 형성되면, 상기 배선의 보호 및 산화 방지를 위해 페시베이션층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
발명의 실시 예는 저온진공에서 레이저 빔에 의해 발생된 플라즈마를 이용하여 기판을 단위 크기로 커팅하여, 패널의 커팅 부분에 대한 신뢰성을 개선시킬 수 있다. 또한 커팅에 따른 부품이나 패드에 전달되는 열 충격을 최소화할 수 있으며, 챔버링(chamfering)이 불필요하고 칩핑(chipping)이나 파티클(particle)의 우려를 줄일 수 있다.
발명의 실시 예는 레이저를 이용하여 패널의 배선형성 영역 또는 패턴형성 영역을 가공함으로써, 기판 상에서 용이하고 간단하게 작업할 수 있다.
발명의 실시 예는 저온진공에서 레이저 빔을 이용한 기판 커팅 공정 후 배선이나 패턴 형성 공정을 수행할 수 있어, 공정이 간단해 질 수 있다.
발명의 실시 예는 레이저 빔과 전도성 분말을 이용하여 연결 패턴으로 웨이퍼 또는 회로기판의 상면 및 하면의 패드들을 서로 연결해 줄 수 있다.
발명의 실시 예는 금속 분말 또는 전도성 분말을 이용하여 연결 패턴을 형성해 줌으로써, 공차가 개선된 패턴을 제공할 수 있다.
발명의 실시 예는 금속 또는 전도성 분말을 레이저로 반응시켜 웨이퍼 또는 기판의 측면 또는 관통홀 내부 또는/및 기판 표면에 패턴을 형성시켜 줌으로써, 열 처리 공정을 줄일 수 있다.
발명의 실시 예는 상온 대기압 환경에서 활성화시킨 나노 사이즈의 전도성 분말을 레이저 빔으로 기판 표면에 융착해 줌으로써, 고순도, 고밀착, 저 저항의 연결 배선으로 제공할 수 있다. 또한 배선 폭을 빔 스팟으로 조절할 수 있는 효과가 있다.
발명의 실시 예는 금속 또는 전도성 분말을 레이저로 반응시켜 웨이퍼 또는 회로기판의 표면에 연결 패턴을 형성시켜 줌으로써, 추가적인 클리닝 공정이 필요하지 않을 수 있다.
또한 발명의 실시 예는 금속 또는 전도성 분말을 레이저로 반응시켜 웨이퍼 또는 회로기판의 측면, 내면 또는 표면에 배선 패턴을 형성시켜 줌으로써, 다양한 금속 원료를 사용할 수 있다.
또한 발명의 실시 예는 금속 또는 전도성 분말을 캐리어 가스와 혼합시켜 제공해 줌으로써, 연결 패턴의 두께 조절과 공정 시간의 제어가 가능한 효과가 있다.
또한 발명의 실시 예는 연결 패턴의 공차 조절이 용이하고, 건조한(dry) 원료를 사용하므로, 공정을 단순화시켜 줄 수 있다.
또한 발명의 실시 예는 금속 분말을 이용함으로써, 연결 배선에 있는 산화막을 제거할 수 있으며 분말에 의한 분산 효과를 줄 수 있고 금속 간의 결정화되는 것을 방지할 수 있다.
또한 발명의 실시 예는 복수의 발광다이오드 칩과 박막트랜지스터부를 갖는 기판 또는 웨이퍼에 상기와 같은 연결 패턴을 형성해 줌으로서, 디스플레이 패널의 신뢰성이 개선될 수 있다.
도 1 및 도 2는 발명의 실시 예에 따른 복수의 LED칩을 갖는 디스플레이 패널의 커팅 예를 나타낸 도면이다.
도 3은 발명의 실시 예에 따른 디스플레이 패널의 일 예를 나타낸 정면도이다.
도 4는 도 3의 디스플레이 패널의 배면도의 예이다.
도 5는 도 3에서 LED칩과 회로기판의 TFT의 예를 설명한 도면이다.
도 6a의 (A)-(C)는 발명에서 회로기판 또는 지지부재의 상면 또는 하면에 패턴을 형성하는 과정을 나타낸 제1예이다.
도 6b의 (A)-(C)는 발명에서 회로기판 또는 지지부재의 상면 또는 하면에 패턴을 형성하는 과정을 나타낸 제2예이다.
도 7의 (A)-(D)는 발명에서 회로기판 또는 지지부재의 상면 또는 하면에 패턴을 형성하는 과정을 나타낸 제3예이다.
도 8a의 (A)-(D)는 발명의 회로기판 또는 지지부재에 배선부를 형성하는 과정을 나타낸 평면도 상에서 나타낸 다른 예이다.
도 8b 의 (A)-(D)는 도 8a의 배선부를 형성하는 과정을 나타낸 사시도를 나타낸 도면이다.
도 8c의 (A)(B)는 도 8a의 배선부를 형성하는 다른 예이다.
도 9의 (A)-(D)는 발명에서 기판에 패턴을 형성하는 제4예를 나타낸 도면이다.
도 10의 (A)(B)은 발명의 실시 예에 따른 디스플레이 패널의 측 단면도 및 이들의 배열 형태를 나타낸 도면이다.
도 11의 (A)(B)은 비교 예에 따른 디스플레이 패널의 측 단면도 및 이들의 배열 형태를 나타낸 도면이다.
도 12a은 발명에서 회로기판 또는 지지부재의 경사진 표면에 패턴을 형성하는 예를 나타낸 단면도이다.
도 12b는 발명에서 회로기판 또는 지지부재의 곡면을 통해 패턴을 형성하는 예를 나타낸 단면도이다.
도 12c는 발명에서 회로기판 또는 지지부재의 경사진 상면 및 하면을 통해 관통된 배선의 예를 나타낸 단면도이다.
도 13은 발명에서 기판의 커팅과 패턴 형성 과정을 나타낸 도면이다.
도 14는 도 13에서 기판의 배선 형성 영역을 설명하는 시스템의 도면이다.
도 15는 도 13에서 기판의 패턴을 형성하는 시스템의 도면이다.
도 16은 발명에서 기판의 패턴 형성 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 발명의 실시 예에 따른 패턴이 형성된 디스플레이 패널의 일 예를 나타낸 측 단면도이다.
도 18은 도 17에서 디스플레이 패널의 에지 영역의 패턴을 나타낸 도면이다.
도 19는 발명의 실시 예에 따른 패턴이 형성된 디스플레이 패널의 다른 예를 나타낸 측 단면도이다.
도 20은 도 19에서 디스플레이 패널의 에지 영역의 패턴을 나타낸 도면이다.
도 21 내지 도 23은 비교 예의 회로기판들의 커팅에 따른 HAZ(Heat affected zone) 영역과 이로 인한 금속배선버닝(metal pattern burning) 영역을 나타낸 도면이다.
도 24 및 도 25는 비교 예의 회로기판 또는 지지부재에서 레이저 커팅에 따른 커팅 라인 주변의 버닝 영역을 나타낸 도면이다.
도 26은 발명의 실시예에 따른 회로기판의 커팅에 따른 측면을 상세하게 나타낸 도면이다.
도 3은 발명의 실시 예에 따른 디스플레이 패널의 일 예를 나타낸 정면도이다.
도 4는 도 3의 디스플레이 패널의 배면도의 예이다.
도 5는 도 3에서 LED칩과 회로기판의 TFT의 예를 설명한 도면이다.
도 6a의 (A)-(C)는 발명에서 회로기판 또는 지지부재의 상면 또는 하면에 패턴을 형성하는 과정을 나타낸 제1예이다.
도 6b의 (A)-(C)는 발명에서 회로기판 또는 지지부재의 상면 또는 하면에 패턴을 형성하는 과정을 나타낸 제2예이다.
도 7의 (A)-(D)는 발명에서 회로기판 또는 지지부재의 상면 또는 하면에 패턴을 형성하는 과정을 나타낸 제3예이다.
도 8a의 (A)-(D)는 발명의 회로기판 또는 지지부재에 배선부를 형성하는 과정을 나타낸 평면도 상에서 나타낸 다른 예이다.
도 8b 의 (A)-(D)는 도 8a의 배선부를 형성하는 과정을 나타낸 사시도를 나타낸 도면이다.
도 8c의 (A)(B)는 도 8a의 배선부를 형성하는 다른 예이다.
도 9의 (A)-(D)는 발명에서 기판에 패턴을 형성하는 제4예를 나타낸 도면이다.
도 10의 (A)(B)은 발명의 실시 예에 따른 디스플레이 패널의 측 단면도 및 이들의 배열 형태를 나타낸 도면이다.
도 11의 (A)(B)은 비교 예에 따른 디스플레이 패널의 측 단면도 및 이들의 배열 형태를 나타낸 도면이다.
도 12a은 발명에서 회로기판 또는 지지부재의 경사진 표면에 패턴을 형성하는 예를 나타낸 단면도이다.
도 12b는 발명에서 회로기판 또는 지지부재의 곡면을 통해 패턴을 형성하는 예를 나타낸 단면도이다.
도 12c는 발명에서 회로기판 또는 지지부재의 경사진 상면 및 하면을 통해 관통된 배선의 예를 나타낸 단면도이다.
도 13은 발명에서 기판의 커팅과 패턴 형성 과정을 나타낸 도면이다.
도 14는 도 13에서 기판의 배선 형성 영역을 설명하는 시스템의 도면이다.
도 15는 도 13에서 기판의 패턴을 형성하는 시스템의 도면이다.
도 16은 발명에서 기판의 패턴 형성 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 발명의 실시 예에 따른 패턴이 형성된 디스플레이 패널의 일 예를 나타낸 측 단면도이다.
도 18은 도 17에서 디스플레이 패널의 에지 영역의 패턴을 나타낸 도면이다.
도 19는 발명의 실시 예에 따른 패턴이 형성된 디스플레이 패널의 다른 예를 나타낸 측 단면도이다.
도 20은 도 19에서 디스플레이 패널의 에지 영역의 패턴을 나타낸 도면이다.
도 21 내지 도 23은 비교 예의 회로기판들의 커팅에 따른 HAZ(Heat affected zone) 영역과 이로 인한 금속배선버닝(metal pattern burning) 영역을 나타낸 도면이다.
도 24 및 도 25는 비교 예의 회로기판 또는 지지부재에서 레이저 커팅에 따른 커팅 라인 주변의 버닝 영역을 나타낸 도면이다.
도 26은 발명의 실시예에 따른 회로기판의 커팅에 따른 측면을 상세하게 나타낸 도면이다.
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 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서 상에서 언급한 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다. 구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다. 위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.
시간 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~후에', '~에 이어서', '~다음에', '~전에' 등으로 시간적 선후 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다. 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성 요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시할 수도 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
도 1 및 도 2는 발명의 실시 예에 따른 복수의 LED칩을 갖는 디스플레이 패널의 커팅 예를 나타낸 도면이며, 도 3은 발명의 실시 예에 따른 디스플레이 패널의 일 예를 나타낸 정면도이고, 도 4는 도 3의 디스플레이 패널의 배면도의 예이며, 도 5는 도 3에서 LED칩과 회로기판의 TFT의 예를 설명한 도면이고, 도 6a의 (A)-(C)는 발명에서 기판에 패턴을 형성하는 과정을 나타낸 제1예이며, 도 6b의 (A)-(C)는 발명에서 기판에 패턴을 형성하는 과정을 나타낸 제2예이고, 도 7의 (A)-(D)는 발명에서 기판에 패턴을 형성하는 과정을 나타낸 제3예이며, 도 8a 및 도 8b의 (A)-(D)는 발명의 회로기판 또는 지지부재에 배선부를 형성하는 과정을 나타낸 평면도 및 사시도 상에서 나타낸 다른 예이며, 도 8c의 (A)(B)는 도 8a의 배선부를 형성하는 다른 예이다. 도 9의 (A)-(D)는 발명에서 회로기판 또는 지지부재에 패턴을 형성하는 제4예를 나타낸 도면이고, 도 10의 (A)(B)은 발명의 실시 예에 따른 디스플레이 패널의 측 단면도 및 이들의 배열 형태를 나타낸 도면이며, 도 11의 (A)(B)은 비교 예에 따른 디스플레이 패널의 측 단면도 및 이들의 배열 형태를 나타낸 도면이고, 도 12a은 발명에서 회로기판의 경사진 표면에 패턴을 형성하는 예를 나타낸 단면도이며, 도 12b는 발명에서 회로기판의 곡면을 통해 패턴을 형성하는 예를 나타낸 단면도이고, 도 12c는 발명에서 회로기판의 경사진 상면 및 하면을 통해 관통된 배선의 예를 나타낸 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 지지부재(1)의 일면(또는 상면)에는 개별 표시 영역(A1)에 박막트랜지스터(TFT)와 LED 칩들을 탑재하고 이들의 구동을 위한 배선 패턴을 형성하며, 지지부재(1)의 타면(또는 배면)에는 상기 LED 칩이나 TFT를 구동하기 위한 드라이버 IC나 각종 부품이 탑재될 수 있다. 이러한 지지부재(1)는 커팅 라인(C1,C2)을 통해 단위 크기의 디스플레이 패널(11,12,13,14)로 커팅하게 된다.
상기 지지부재(1)는 각 디스플레이 패널(11,12,13,14)의 지지층 또는 회로기판의 지지 층으로서, 플라스틱 재질, 글라스 재질, 세라믹 재질 또는 금속 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 지지부재(1)는 투명 또는 비 투명 재질의 절연 필름으로 형성될 수 있다. 상기 지지부재(1)는 상부/하부에 패턴이 형성된 연성 기판이거나 비 연성의 기판일 수 있다.
상기 각 디스플레이 패널(11,12,13,14)의 사이즈는 손목시계, 휴대폰 단말기, 혹은 타일링방식의 모니터나 TV, 혹은 대형 TV, 광고판의 단일패널 등 다양한 응용분야에 맞는 사이즈로 구현될 수 있다. 예를 들어, 상기 각 디스플레이 패널(11,12,13,14)의 사이즈는 2inch 이상일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
여기서, 인접한 디스플레이 패널(11,12,13,14) 사이의 경계 부분은 지지부재(1)가 개별 패널 크기로 커팅되는 부분으로서, 기존과 같이 상온에서 레이저 빔으로 커팅 공정을 진행할 경우, 레이저 빔에서 나오는 고열에 의해 소자나 부품에 열 충격이 가해지거나 파괴되는 문제가 있으며, 또한 커팅 라인에 인접한 각종 배선이 열화되는 문제가 발생될 수 있다.
발명의 실시 예는 저온진공챔버에서 레이저 빔에 의해 상기 커팅 라인(C1,C2)을 따라 커팅하게 된다. 이에 따라 개별 지지부재(1)의 에지 영역(A2,A3)에 열 충격이 최소화되고 TFT와 LED칩, 각종 부품이나 배선의 열화를 줄여줄 수 있다. 또한 커팅된 지지부재(1)의 측면 손상을 최소화시켜 줄 수 있으며, 패드와 측면 간의 간격을 줄여줄 수 있다.
여기서, 상기 저온진공챔버는 0도 내지 -50도의 범위의 환경의 챔버이며, 가스가 주입되면 레이저 빔을 조사하게 되며, 이때 국부적으로 플라즈마가 발생하여, 지지부재(1)의 커팅 라인(C1,C2)을 따라 커팅하게 된다. 이때 저온진공챔버 내에서 커팅 공정을 진행하게 되므로, 대기중의 산소와 같은 가스와의 반응으로 인한 문제를 줄여줄 수 있다. 상기 저온진공챔버에서 공급되는 가스는 선택되고 조절될 수 있으며, 불활성 가스 및 불소 가스 중 적어도 하나 또는 모두를 포함할 수 있다. 상기 가스는, 예컨대 N2, Ar, He, CF4, SF6, NH3, CF4/H2, CHF3, C2F6, H2, C2H4, CH4 중 적어도 하나와 O2를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 가스에서 산소의 함유량은 0.1% 이상 예컨대, 0.1% 내지 10%의 범위로 제공될 수 있다. 또한 상기 가스는 합성부를 통해 가스 종류를 선택할 수 있고 그 함량도 조절할 수 있다.
이때 저온진공챔버 내의 환경에서 레이저 빔으로 플라즈마를 발생시켜 커팅하게 되므로, 지지부재(1)의 커팅에 따른 부품, 소자, 패드, 배선 등에 열화를 줄일 수 있다. 또한 커팅 시 고온으로 인한 주변의 열 손해(HAZ)를 최소화시켜 줄 수 있고, 상기 열 손해 영역을 커팅 라인(C1,C2)으로부터 20㎛ 이하의 영역으로 줄여줄 수 있다. 따라서, 디스플레이 패널이나 기판에 대해 열에 대한 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다. 또한 저온에서 공정을 진행하게 되므로, 가공속도를 높여줄 수 있다. 또한 기판에 열에 의한 손해가 줄어들어, 크랙이나 칩핑, 습도에 의한 결로 발생을 줄여줄 수 있다. 이에 따라 저온진공챔버에서 기판들을 정밀하게 커팅하게 되므로, 패널 간의 간격을 줄여줄 수 있고, 가공 공차를 최소화할 수 있다.
도 2의 (A)(B)와 같이, 커팅된 디스플레이 패널(11)은 중앙의 표시 영역(A1)과 비 표시 영역인 에지 영역(A2,A3)으로 구분될 수 있다. 상기 에지 영역은 상면과 하면에 패드들이 배치될 수 있다. 이러한 디스플레이 패널(11)은 도 3 및 도 4와 같이, 상부 패드(31)와 하부 패드(32)를 전기적으로 연결해 주어 전원 공급이나 각종 제어를 수행할 수 있다. 이를 위해, 상부 패드(31)와 하부 패드(32)를 연결하는 패턴이나 배선을 형성하게 되는데, 기존과 같이 단순하게 지지부재(1)의 표면에 금속을 증착할 경우, 증착력이 낮고 증착 후 경화 공정을 진행하여 복잡해질 수 있다. 또는 기존에는 각 에지 영역에서 수 백개 이상의 패드마다 비아 홀을 가공하고, 그 비아 홀들 각각에 금속 물질을 디스펜싱하고 경화하여, 비아를 형성하는 복잡한 문제가 있다.
도 3 및 도 4와 같이, 디스플레이 패널(11)은 회로기판(20) 상에 TFT부와 복수의 LED칩(2A,2B,2C)을 갖는 단위 픽셀들이 매트릭스 형태로 배열될 수 있다. 상기 단위 픽셀들의 각 서브 픽셀은 LED칩(2A,2B,2C)이 각각 배치될 수 있다. 상기 단위 픽셀은 서로 다른 컬러 예컨대, 적어도 삼색 컬러를 발광하는 LED칩(2A,2B,2C)들로 구현되거나, 서로 동일한 컬러를 발광하는 LED칩과 양자점 또는 형광체와 같은 시트의 조합으로 구현될 수 있다. 상기 단위 픽셀은 적색, 녹색 및 청색의 광을 발광할 수 있으며, 예컨대 LED칩(2A,2B,2C)들은 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 LED칩을 포함할 수 있다. 예컨대 LED칩(2A,2B,2C)들은 모드 동일한 컬러를 발광하는 LED칩을 포함할 수 있다. 상기 LED칩(2A,2B,2C)은 서브 픽셀을 위해 마이크로 사이즈를 갖는 칩이며, 예컨대, 한 변의 길이는 10㎛ 내지 100㎛의 범위일 수 있다. 상기 LED칩(2A,2B,2C)의 사이즈는 LED칩의 미세제조 기술에 따라 한 변의 길이가 미세크기(≤1㎛, 또는 1㎛-50㎛)의 범위일 수도 있다. 예를 들어, 상기 LED칩(2A,2B,2C)의 사이즈는 1㎛ 내지 50㎛ Х 1㎛ 내지 50㎛의 범위일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한 여러 개의 디스플레이 패널(11)들이 밀착될 경우, 외부에서 구분되지 않도록 밀착 결합될 수 있다. 즉, 디스플레이 패널(11)들은 경계 부분에서의 암선이 발생되지 않는 배치 구조 또는 결합 구조를 가질 수 있다. 상기 디스플레이 패널(11)들을 갖는 디스플레이 장치의 사이즈는 상기 디스플레이 패널(11)의 결합 개수와 각 패널의 사이즈에 따라 달라질 수 있다. 또한 디스플레이 장치에서 각 패널들은 결합, 분리 또는 제거가 가능한 구조이다.
상기 디스플레이 패널의 회로기판(20)은 복수의 LED칩(2A,2B,2C)을 구동할 수 있는 TFT 어레이 기판을 사용하게 된다. 즉, 회로기판(20)은 복수의 LED칩(2A,2B,2C)을 구동하기 위한 박막트랜지스터(TFT)부(50)와 각종 배선들이 형성되어 있으며, 상기 박막트랜지스터가 턴-온되면, 배선을 통해 외부로부터 입력된 구동신호가 LED칩(2A,2B,2C)에 인가되고 각 LED칩이 발광하게 되어 화상을 구현하게 된다. 상기 회로기판(20)은 각 픽셀 영역(2)에 배치된 서브 픽셀 예컨대, LED칩(2A,2B,2C)들이 각각 독립적으로 구동되도록 구성된 회로 예컨대, 박막 트랜지스터를 포함할 수 있다.
상기 회로기판(20)의 각각의 픽셀 영역(2)은 적색, 녹색 및 청색의 단색 광을 발광하는 적어도 3개의 LED칩(2A,2B,2C)들이 배열되며, 외부로부터 인가되는 신호에 의해 LED칩으로부터 적색, 녹색 및 청색 컬러의 광이 발광되어 화상을 표시할 수 있게 된다.
패널의 커팅 전 또는 후에 복수의 LED칩(2A,2B,2C)은 회로기판(20)의 TFT 어레이 공정과는 별도의 공정으로 탑재될 수 있다. 즉, 회로기판(20) 상에 배치되는 박막트랜지스터와 각종 배선은 포토 공정에 의해 형성되지만, LED칩(2A,2B,2C)들은 별도의 본딩 공정이나 리플로우 공정을 통해 탑재될 수 있다.
여기서, 박막트랜지스터를 갖는 회로기판(20)과 상기 회로기판(20) 상에 배치된 복수의 LED칩(2A,2B,2C)의 구성은 광원 모듈로 정의될 수 있다. 상기 회로기판(20)은 상기 LED칩(2A,2B,2C)과 연결되는 박막트랜지스터부(50)를 포함할 수 있다. 상기 회로기판(20)은 유리와 같은 투명한 지지부재(1)로 형성될 수 있으며, 상기 박막트랜지스터부(50)는 상기 지지부재(1)의 전면(즉, 상면)에 배치될 수 있다. 상기 LED칩(2A,2B,2C)은 광을 발생하는 발광 구조물, 및 제1 및 제2전극(105,106)(도 5참조)을 포함할 수 있다. 상기 LED칩(2A,2B,2C)은 투명한 기판 또는 반도체 기판을 포함할 수 있다. 상기 지지부재(1)는 플라스틱 재질, 글라스 재질, 세라믹 재질 또는 금속 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 지지부재(1)는 투명 또는 비 투명 재질의 절연 필름으로 형성될 수 있다. 이러한 지지부재(1)는 상면 외곽부를 따라 패드들이 제공되며, 상기 제공된 패드들은 지지부재(1)의 하면에 제공된 패드들과 전기적으로 연결되는 과정을 거쳐, 상면의 패드에 전원이나 신호들이 공급될 수 있다.
도 3 및 도 4와 같이, 상기 회로기판(20)의 하면에는 드라이버 IC(19) 및 이에 연결된 하부 패드(32) 등이 배치될 수 있다. 상기 회로기판(20)은 상면과 하면의 에지 영역(A2,A3)에 상부 패드(31)와 하부 패드(32)를 후 공정을 통해 도 6 내지 도 12와 같은 배선부(30)로 연결해 주게 된다. 상기 상부 패드(31)와 상기 하부 패드(32)는 Ti, Ni, Pt, TiN, Mo, Al, W, Cu, Ag, Au 중 적어도 둘 이상을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 상부 패드(31)과 하부 패드(32)는 서로 동일한 물질이거나 서로 다른 물질로 형성될 수 있다. 상기 상부 및 하부 패드(31,32)가 다층인 경우, 최하층인 제1층은 접착층이며, Ti, Ni, TiN, Mo, Pt 중 적어도 하나 또는 상기 금속을 갖는 합금을 포함할 수 있다. 상기 제1층 위에 배치된 제2층은 열 전도 및 전기 전도를 위한 재질로 형성될 수 있으며, 예컨대 Al, Cu, W 중에서 적어도 하나 또는 선택된 금속을 갖는 합금으로 형성될 수 있다. 상기 제2층 위에 배치된 제3층은 제1층과 동일한 재질이거나 Ti, Ni, TiN, Mo, Pt 중에서 적어도 하나로 형성될 수 있다. 상기 제3층 위에 배치된 제4층은 투명한 층이거나 금속 본딩층으로 형성될 수 있으며, 예컨대 ITO, Ag, 또는 Au 중 적어도 하나 또는 상기 금속을 갖는 합금 중에서 선택될 수 있다. 상기 제4층은 산화 방지를 위한 층일 수 있다.
상기 배선부(30)는 회로기판(20)의 상면에서 하면까지 패드들을 전기적으로 연결해 줄 수 있다. 상기 배선부(30)는 상기 회로기판(20) 또는 지지부재(1)의 적어도 한 측면 또는 서로 다른 두 측면을 따라 연장되거나, 상기 지지부재(1) 내부를 관통될 수 있다. 상기 배선부(30)는 2차원 또는 3차원 구조의 디스플레이 기판에 활성된 금속 분말을 다이렉트로 한 번의 공정으로 배선할 수 있다. 이는 기존에 3차원 배선은 2번 이상의 공정을 이용하여 배선 패턴을 형성하여, 공정이나 시간이 증가될 수 있다.
상기 배선부(30)는 픽셀의 개수에 따라 달라질 수 있으며, 수 백개 이상 배선들이 배열될 수 있으며, 예컨대 각 에지 영역에 적어도 100개 또는 200개 이상이 배열될 수 있다. 이러한 픽셀들의 개수가 증가함에 따라 보다 정밀도가 높은 배선이나 보다 신뢰성이 높은 패널이 요구되고 있어, 기존의 공정을 이용할 경우 연결을 위한 배선 패턴에 한계가 있다. 발명의 상기 배선부(30)는 레이저 빔을 금속 분말에 조사하여 회로기판(20)의 상면에 배치된 상부 패드(31)와 하면에 배치된 하부 패드(32)를 서로 연결시켜 줄 수 있다.
도 5와 같이, 상기 LED칩(2A,2B,2C)이 배치된 회로기판(20)의 상부에는 투광성 커버(7)가 배치될 수 있으며, 상기 투광성 커버(7)는 상기 LED칩(2A,2B,2C)으로부터 방출된 광이 방출될 수 있다. 상기 투과성 커버(7)는 글라스 재질 또는 연성 혹은 강성의 플라스틱 재질일 수 있으며, 페시베이션층 또는 보호 커버일 수 있다. 상기 LED칩(2A,2B,2C)과 상기 투광성 커버(7) 사이에는 투명한 층(7A)이 배치될 수 있으며, 상기 투명한 층(7A)은 실리콘 또는 에폭시와 같은 투명한 수지 재질이 배치되거나, 에어 갭일 수 있다.
상기 회로기판(20)에서 상기 박막트랜지스터부(50)는 게이트 전극(51), 반도체층(53), 소스 전극(55) 및 드레인 전극(57)으로 구성된다. 회로기판(20) 상에 게이트 전극(51)이 형성되고, 게이트 절연층(49)이 회로기판(110)의 전체 영역에 걸쳐 형성되어 게이트 전극(51)을 덮고, 반도체층(53)이 게이트 절연층(49) 위에 형성되며, 소스 전극(55) 및 드레인 전극(57)이 반도체층(53) 위에 형성된다.
상기 게이트 전극(51)은 Cr, Mo, Ta, Cu, Ti, Al 또는 Al합금 등의 금속 또는 이들의 합금으로 형성될 수 있으며, 게이트 절연층(49)은 SiOx 또는 SiNx와 같은 무기 절연물질로 이루어진 단일층 또는 SiOx 및 SiNx으로 이루어진 복수의 층으로 이루어질 수 있다. 반도체층(53)은 비정질 실리콘과 같은 비정질 반도체로 구성될 수도 있고, IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide), TiO2, ZnO, WO3, SnO2와 같은 산화물 반도체로 구성될 수 있다. 산화물 반도체로 반도체층(53)을 형성하는 경우, 박막트랜지스터(TFT)의 크기를 감소시킬 수 있고 구동 전력을 감소시킬 수 있고 전기 이동도를 향상시킬 수 있게 된다. 물론, 본 발명에서는 박막트랜지스터의 반도체층이 특정 물질에 한정되는 것이 아니라, 현재 박막트랜지스터에 사용되는 모든 종류의 반도체물질을 사용할 수 있을 것이다.
소스 전극(55) 및 드레인 전극(57)은 Cr, Mo, Ta, Cu, Ti, Al, Al합금 등과 같은 금속 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있다. 이때, 드레인 전극(57)은 LED칩(2A,2B,2C)에 신호를 인가하는 제1 연결전극으로 활용될 수 있다. 한편, 도면에서는 박막트랜지스터부(50)가 바텀 게이트(bottom gate)방식 박막트랜지스터지만, 본 발명이 이러한 특정 구조의 박막트랜지스터에 한정되는 것이 아니라 탑 게이트(top gate)방식 박막트랜지스터와 같이 다양한 구조의 박막트랜지터가 적용될 수 있을 것이다.
표시영역(A1)의 제1절연층(41) 위에는 제2연결 전극(59)이 형성된다. 이때, 제2연결전극(59)은 Cr, Mo, Ta, Cu, Ti, Al 또는 Al합금 등의 금속 또는 이들의 합금으로 형성될 수 있으며, 제2 연결전극(59)(즉, 박막트랜지스터(TFT)의 드레인 전극(57))과 동일한 공정에 의해 형성될 수 있다.
박막트랜지스터부(50)가 형성된 회로기판(20) 위에는 제1 절연층(41)이 형성되며, 표시영역의 제1 절연층(41) 위에 LED칩(2A,2B,2C)이 배치된다. 이때, 도면에서는 제1 절연층(114)의 일부가 제거되고 제거된 영역 상에 LED칩(2A,2B,2C)들이 배열될 수 있다. 상기 제1 절연층(41)은 폴리 이미드(PI) 필름, 포토아크릴과 같은 유기층으로 구성될 수도 있고, 무기층/유기층 또는 무기층/유기층/무기층 등의 복층 구조로 구성될 수도 있다.
상기 제1절연층(41)이 오픈된 영역에는 제1 및 제2패드(61,63)가 배치될 수 있다. 상기 제1패드(61)는 상기 제1연결 전극(57) 상에 배치되거나, 상기 제1연결 전극(57)의 일부 물질일 수 있다. 상기 제2패드(63)는 상기 제2연결 전극(59) 상에 배치되거나, 상기 제2연결 전극(59)의 일부 물질일 수 있다.
상기 LED칩(2A,2B,2C)의 제1전극(105)은 상기 회로기판(20)의 제1패드(61) 상에 배치되며, 제2전극(106)은 상기 제2패드(63) 상에 배치될 수 있다. 상기 제1 및 제2패드(61,63)는 상기 제1 및 제2연결 전극(57,59)을 통해 박막트랜지스터와 전기적으로 연결되며, 상기 LED칩(2A,2B,2C)의 제1 및 제2전극(105,106)에 전기적으로 연결될 수 있다. 여기서, 상기 제1 및 제2패드(61,63)는 비 금속 물질을 포함하지 않을 수 있다. 상기 제1 및 제2패드(61,63)는 Ti, Ni, Pt, TiN, Mo, Al, W, Cu, Ag, Au 중 적어도 둘 이상을 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2패드(61,63)는 다층으로 형성될 수 있다.
이러한 배선부(30)의 패턴 형성 과정은 도 6a 내지 도 12c의 예를 참조하여 설명하기로 한다. 이하 설명의 편의를 위해, 지지부재(1)의 상부 패드(31)를 기준으로 설명하며 하부 패드도 상부 패드(31)와 동일한 공정을 통해 배선부(30)가 형성될 수 있다.
도 6a의 (A)-(C)와 같이, 지지부재(1)의 상부 패드(31) 또는/및 하부 패드 상에 배선부(30)를 형성하게 된다. 상기 상기 배선부(30)가 형성될 패드의 표면에 별도로 레이저 빔에 의한 에칭없이 되거나, 패드의 크기를 조절하기 위한 에칭공정이 진행될 수 있다.
이때, 배선부가 형성될 영역이 에칭될 경우, 그 에칭 공정은 저온진공챔버 내에서 활성화된 가스와 레이저 빔에 의해 발생되는 플라즈마를 이용하여 오목하게 에칭될 수 있다. 상기 저온진공챔버는 0도 이하 예컨대, 0도 내지 -50도의 범위에서 진행되며, 챔버 내의 압력은 에칭 조건에 따라 조절되거나 변경될 수 있다. 상기 가스는 예컨대 N2, Ar, He, CF4, SF6, NH3, CF4/H2, CHF3, C2F6, H2, C2H4, CH4 중 적어도 하나와 O2를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 가스에서 산소의 함유량은 0.1% 이상 예컨대, 0.1% 내지 10%의 범위로 제공될 수 있다. 또한 상기 가스는 합성부를 통해 가스 종류를 선택할 수 있고 그 함량도 조절할 수 있다. 이러한 진공챔버내에서의 저온 환경에서 레이저 빔에 의해 에칭하게 되므로, 주변 메탈라인과 패드의 손상이 줄어들고, 버닝(컬러 변색) 등의 현상이 발생되지 않을 수 있어, 열화를 방지할 수 있다. 또한 레이저 빔에 의해 국부적으로 플라즈마가 발생하여 가공면이 매끄럽게 에칭 레이트가 향상될 수 있다.
상기 배선부(30)는 상기 상부 패드(31) 상에 형성될 수 있다. 상기 배선부(30)는 상기 상부 패드(31)의 폭보다는 작은 폭을 갖고 형성될 수 있어, 인접한 패드들 간의 간섭을 줄여줄 수 있다. 상기 배선부(30)는 상기 상부 패드(31)와 동일하거나 다른 금속 물질로 형성될 수 있다. 상기 배선부(30)의 두께는 상기 상부 패드(31)의 두께와 다른 두께일 수 있으며, 1㎛ 이상 예컨대, 1㎛ 내지 40㎛의 범위 또는 1㎛ 내지 30㎛의 범위로 형성될 수 있다. 여기서, 상기 상부 패드(31)의 두께는 1㎛ 이상으로 형성될 수 있으며, 예컨대 1㎛ 내지 100㎛의 범위로 형성될 수 있다.
이러한 배선부(30)는 상기 상부 패드(31) 상에 배치되고, 상기 상부 패드(31)에서 지지 부재의 표면으로 연장되거나, 지지부재(1)의 측면을 통해 지지부재(1)의 하면 및 하부 패드로 연장될 수 있다.
상기 배선부(30)는 상기 상부 패드(31) 상에 활성화된 금속 분말을 공급한 후 레이저 빔을 이용하여 조사함으로써, 금속 분말이 분포되는 상부 패드(31)에 평면 패턴 또는/및 입체 패턴 형태의 금속이 다이렉트 융착 또는 증착될 수 있다. 이러한 공정은 상온대기압의 챔버 내에서 수행될 수 있다.
이때 상기 금속 분말은 지지부재(1)의 상면, 하면, 측면을 통해 미리 패턴 형성 영역에 공급될 수 있어, 레이저 빔을 통해 상기와 같이 지지부재(1)에 다이렉트로 융착시켜 줄 수 있다. 이때 증착 또는 융착되는 금속은 금속 분말을 레이저로 용해시켜 형성됨으로써, 금속 분말에 포함되는 산소 성분이 금속 분말이 용해될 때, 지지부재(1) 또는 회로기판의 표면과의 접착력을 향상시켜 줄 수 있다. 상기 금속 패턴이 형성되는 표면은 회로기판이 갖는 지지부재(1)의 표면 또는/및 패드의 표면일 수 있다. 상기 배선부(30)는 지지부재(1)의 상면(Sa)와 하면(Sb), 측면에도 연장될 수 있다.
상기 배선부(30)는 전도성 재질 또는 금속으로 형성될 수 있으며, 예를 들면 Ti, Ta, W, Al, Cu, In, Ir, Pd, Co, Gr, CNT, Cr, Mg, Mo, Zn, Ni, Si, Ge, Ag, Au, Hf, Pt, Ru, Rh, TiN, TaN 중 적어도 하나 또는 이들의 둘 이상의 합금물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 배선부(30)의 금속은 열 전도성 및 전기 전도성이 높은 Cu이거나 CuGr을 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 분말의 사이즈는 나노 크기 예컨대 1nm 이상이거나 1nm 내지 5000nm의 범위, 1nm 내지 2000nm의 범위 또는 100nm 내지 500nm일 수 있으며, 금속 입자의 사이즈에 따라 다를 수 있다. 상기 전도성 분말은 금속 산화물의 분쇄 물이거나, 금속 탄화물, 금속 질화물의 분쇄 물이거나, 금속의 분쇄 물이거나, 금속 산화물과 다른 첨가물을 갖는 혼합물의 분쇄 물일 수 있다. 이러한 분쇄 물은 기계적 분쇄 방법으로 분쇄될 수 있다.
상기 배선부(30)의 폭은 150㎛ 이하 예컨대, 5㎛ 내지 150㎛의 범위이거나 20㎛ 내지 60㎛의 범위일 수 있다. 이러한 배선부(30)의 폭은 LED 칩에 연결된 상부 패드(31)인 단자 크기 또는 하부에 드라이버에 연결된 단자 크기에 따라 달라질 수 있다.
상기 상부 패드(31)와 배선부(30)의 경계부는 서로 다른 두 금속의 합금이 형성될 수 있다. 상기 배선부(30)는 하부 패드(32)와 접합시 서로 다른 두 금속의 합금이 형성될 수 있다.
발명의 실시 예는 패널의 표면이나, 회로기판 또는 지지부재(1)의 상면, 하면 또는 측면에 금속 분말을 이용하여 배선부(30)를 형성해 줌으로써, 도금 공정이나 디스펜싱 공정을 수행하지 않고 상부 패드(31)와 하부 패드(32)를 전기적으로 연결시켜 줄 수 있다. 또한 얇은 폭 및 얇은 두께를 갖는 배선부(30)를 높은 순도의 금속으로 형성해 줌으로써, 면 저항이 낮아질 수 있어, 전기적 효율이 개선될 수 있다. 또한 배선부(30)의 선 폭의 조절이 레이저를 지나는 회수와 분말 사이즈에 따라 달라질 수 있으므로, 각 배선부(30) 간의 공차 조절이 용이할 수 있다.
도 6a의 (C)와 같이, 상기 배선부(30)의 표면에는 페시베이션층(33)이 형성될 수 있다. 상기 페시베이션층(33)은 디스펜싱 또는 증착 고정에 의해 형성될 수 있다. 상기 페시베이션층(33)은 상기 지지부재(1)의 에지 영역에 배치된 배선부(30)와 상부 패드(31)의 표면을 보호할 수 있다. 상기 배선부(30) 및 페시베이션층(33)은 상기 지지부재(1)의 상면, 하면, 또는/및 측면을 따라 배치될 수 있다. 상기 페시베이션층(33)은 상기 배선부(30)의 표면에 형성되고, 인접한 배선부 간의 간섭이나 전기적인 쇼트 문제나, 습기 침투를 차단할 수 있다. 상기 페시베이션층(33)는 상기 상부 패드(31) 및 하부 패드(32, 도 4)의 표면까지 형성되어, 상면(Sa) 및 하면(Sb)의 에지 영역을 보호할 수 있다. 상기 페시베이션층(33)은 TiO2, SiO2, SiON, Al2O3 중 적어도 하나를 포함하거나, 산화막, 질화물 또는 유전율 막으로 형성될 수 있다.
도 6b의 (A)-(C)와 같이, 지지부재(1)의 상부 패드(31) 또는/및 하부 패드에 배선 형성 영역인 개구부(Pf1)을 형성하게 된다. 이때의 배선 형성 영역은 저온진공챔버에서 활성화된 가스와 레이저 빔에 의해 발생되는 플라즈마를 이용하여 에칭할 수 있다. 상기 배선 형성 영역은 상기 상부 패드(31)의 상면에서 하면까지 관통되는 개구부(Pf1)로 형성될 수 있다. 상기 개구부(Pf1)의 깊이는 상기 상부 패드(31)의 두께이며, 더 깊거나 얇게 할 경우, 레이저 빔의 세기와 조사 시간으로 조절할 수 있다. 상기 개구부(Pf1)는 각 패드에 하나 또는 복수일 수 있으며, 탑뷰 형상이 원 형상 또는 다각형 형상일 수 있다. 상기 개구부(Pf1)의 바닥은 상기 지지부재(1)의 상면(Sa)이 노출될 수 있다. 상기 개구부(Pf1)의 깊이는 1㎛ 이상 예컨대, 1㎛ 내지 100㎛의 범위일 수 있으며, 상기 개구부(Pf1)의 폭은 상기 개구부(Pf1)가 형성된 패드의 폭보다는 작을 수 있다.
도 6b의 (B)와 같이, 상기 개구부(Pf1)에는 배선부(30)가 형성된다. 상기 배선부(30)는 상기 개구부(Pf1) 내에 금속 분말을 공급한 후 레이저 빔을 이용하여 조사함으로써, 금속 분말이 분포되는 개구부(Pf1)에 평면 패턴 또는/및 입체 패턴 형태의 금속이 융착 또는 증착될 수 있다. 이러한 공정은 상온대기압의 챔버 내에서 수행될 수 있다. 상기 배선부(30)는 상기에 개시된 공정으로 형성될 수 있다. 이때 상기 배선부(30)는 상기 개구부(Pf1)를 통해 지지부재(1)의 상면, 상기 패드의 내면에 접착될 수 있다. 상기 배선부(30)는 상기 상부 패드(31)의 상면에도 연장될 수 있다.
도 6b의 (C)와 같이, 상기 배선부(30) 및 상부 패드(31)의 표면에 페시베이션층(33)을 형성하게 된다. 상기 페시베이션층(33)은 상기 상부 패드(31)를 덮는 형태로 제공될 수 있어, 지지부재(1)의 상면(Sa)에 접촉될 수 있다. 상기 배선부(30) 및 페시베이션층(33)은 지지부재(1)의 상면, 하면 또는/및 측면에 형성될 수 있다.
도 7의 (A)-(D)를 참조하면, 상기 지지부재(1)의 상부 패드(31) 또는/및 하부 패드는 개구부(Pf2)가 형성된다. 상기 개구부(Pf2)는 상기 지지부재(1)의 상면 또는/및 하면에 오목한 오목부로 더 함몰될 수 있다. 상기 개구부(Pf2)의 깊이는 상기 상부 패드(31)의 두께보다 더 클 수 있으며, 지지부재(1)의 상면(Sa) 또는/및 하면에서 1㎛ 이상이거나, 1㎛ 내지 50㎛의 범위의 깊이로 형성될 수 있다. 상기 개구부(Pf2)의 하부 형상은 반구형 형상이거나, 다각형 형상일 수 있다. 상기 개구부(Pf2)는 저온진공챔버에서 활성화된 가스와 레이저 빔에 의해 발생되는 플라즈마를 이용하여 상기 상부 패드(31)에서 지지부재(1)의 상부까지 에칭할 수 있다.
이러한 개구부(Pf2)는 상기 상부 패드(31)를 따라 형성되며, 상기 상부 패드(31)가 없는 에지 영역의 상부, 지지부재(1)의 측면, 지지부재(1)의 하부 에지 영역, 하부 패드로 연장될 수 있다.
도 7의 (C)와 같이, 상기 개구부(Pf2)에는 배선부(30)가 형성된다. 상기 배선부(30)는 상기 개구부(Pf2) 내에 금속 분말을 공급한 후 레이저 빔을 이용하여 조사함으로써, 금속 분말이 분포되는 개구부(Pf2)에 평면 패턴 또는/및 입체 패턴 형태의 금속이 융착 또는 증착될 수 있다. 이러한 공정은 상온대기압의 챔버 내에서 수행될 수 있다. 이러한 배선부(30)는 상부 패드(31)와 하부 패드(32)를 연결할 수 있도록 상기 개구부(Pf2)를 통해 연장될 수 있다.
도 7의 (D)와 같이, 상기 배선부(30) 및 패드(31) 상에는 페시베이션층(33)이 형성될 수 있다. 상기 배선부(30), 개구부(Pf2) 및 페시베이션층(33)은 지지부재(1)의 상면, 하면, 또는/및 측면에 형성될 수 있다.
도 8a 및 도 8b를 참조하면, 도 8a의 (A)(B) 및 도 8b의 (A)(B)와 같이, 지지부재(1)의 상면(Sa)(또는 하면)에 제공된 패드(31)는 측면(Sc)으로부터 이격되며, 상기 측면(Sc)는 저온지공챔버에서 커팅된 면이거나, 재 가공된 면일 수 있다. 상기 측면(Sc)에는 저온진공챔버에서 레이저 빔과 가스를 이용하여 소정 깊이로 개구부(Pfa)를 형성하게 된다. 상기 개구부(Pfa)는 상기 측면(Sc)에서 내측 방향으로, 측면 상단에서 하단까지 형성될 수 있다. 상기 개구부(Pfa)의 깊이는 이후 형성될 배선부의 두께와 페시베이션층의 두께 합과 같거나 그 합과 0.1mm 이하의 오차를 가지는 깊이일 수 있다.
도 8a의 (C) 및 도 8b의 (C)와 같이, 배선부(30)를 형성하게 된다. 상기 배선부(30)는 저온진공챔버에서 활성화된 금속재료와 가스를 레이저 빔에 의해 발생되는 플라즈마를 이용하여 융착시켜 줄 수 있다. 상기 배선이 융착되는 영역은 상기 패드(31)의 상면, 지지부재(1)의 상면 및 상기 개구부(Pfa)의 내면에 형성될 수 있다. 상기 개구부(Pfa)의 내면에 형성된 상기 배선부(30)의 패턴(P31)은 측면(Sc)보다 외측 방향으로 돌출되지 않도록 형성될 수 있다. 상기 배선이 융착되는 영역은 하부 패드의 표면, 지지부재(1)의 하면에 형성되어, 상기 개구부(Pfa)에 형성된 배선부와 연결될 수 있다.도 8a의 (D) 및 도 8b의 (D)와 같이, 상기 배선부(30)가 형성되면, 페시베이션층(33)을 형성하여, 상기 배선부(30)과 패드(31)의 표면을 보호할 수 있다. 이때 상기 개구부(Pfa)에 형성된 페시베이션층(33)은 측면(Sc)보다 외측으로 돌출되지 않도록 형성될 수 있다. 이에 따라 상기 개구부(Pfa)에 형성된 페시베이션층(33)의 외 측면은 상기 측면(Sc)와 같은 평면이거나, 상기 오차(즉, 0.1mm 이하) 범위로 배치될 수 있다. 상기 개구부(Pfa)에 형성된 페시베이션층(33)의 폭은 상기 배선부(30)의 패턴(P31)과 같은 폭일 수 있으며, 지지부재(1)의 상면 및 하면에 형성된 폭보다 작을 수 있다. 다른 예로서, 상기 개구부(Pfa)는 상기 지지부재(1)의 상면 또는/및 하면에 형성된 페시베이션층(33)의 폭과 같거나 작게 형성될 수 있다. 이에 따라 상기 페시베이션층(33)은 상기 배선부(30) 및 패턴(P31)의 표면을 커버하고, 상기 지지부재(1)의 측면(Sc)보다 더 외측으로 돌출되지 않을 수 있다. 이 경우, 인접한 두 디스플레이 패널을 밀착할 때, 밀착에 따른 갭을 제거하거나 최소화시켜 줄 수 있다.
상기 배선부(30)의 패턴(P31)이 지지부재(1)의 측면(Sc)보다 더 내측에 배치됨으로써, 패턴(P31)을 보호할 수 있고, 또한 인접한 패널과의 밀착 시 충격을 제거할 수 있다. 상기 패턴(P31) 및 개구부(Pfa)는 연결하고자 하는 패드들 각각에 하나 이상 예컨대, 2개 또는 그 이상으로 배열되어, 패턴의 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다. 상기 개구부(Pfa)는 측 단면이 다각형 형상이거나, 반구형 형성 또는 반 타원 형상이거나, 모서리 부분이 모따기 처리된 형상일 수 있다. 상기 개구부(Pfa)의 상부는 상기 상부 패드(31)의 측면까지 오목하게 연장될 수 있으며, 또는/및 하부는 하부 패드의 측면까지 오목하게 연장될 수 있다.
도 8c의 (A) 및 (B)와 같이, 지지부재(1)의 측면(Sc)에 형성된 개구부(pfb)는 외측이 넓고 내측이 좁은 스텝 구조로 형성될 수 있다. 이러한 개구부(Pfb)의 내측에는 배선부(30)의 패턴이 형성되며, 외측에는 페시베이션층(33)이 형성될 수 있다. 상기 페시베이션층(33)은 상기 개구부(Pfb)의 외측 폭과 같거나 더 넓을 수 있고, 개구부(Pfb) 상에서 더 넓은 폭으로 배선부(30)의 패턴을 보호할 수 있다.
도 9의 (A)-(D)를 참조하면, 상기 지지부재(1)의 상부 패드(31), 하부 패드(32) 및 내부에는 개구부(Pf3)가 형성된다. 상기 개구부(Pf3)는 상기 상부 패드(31)의 상면에서 하부 패드(32)의 하면까지 수직하거나 또는 경사지게 관통될 수 있다. 상기 관통되는 개구부(Pf3) 높이는 상기 지지부재(1)의 두께보다 클 수 있다. 상기 개구부(Pf)의 탑뷰 형상은 원 형상이거나, 타원 형상 또는 다각형 형상일 수 있다. 상기 개구부(Pf3)는 저온진공챔버에서 활성화된 가스와 레이저 빔에 의해 발생되는 플라즈마를 이용하여 상기 상부 패드(31)에서 하부패드의 하면까지 에칭할 수 있다. 이러한 개구부(Pf3)는 수직한 방향으로 상부 패드(31)와 하부 패드(32)를 연결시켜 줄 수 있다.
도 9의 (C)와 같이, 상기 개구부(Pf3)에는 배선부(30)가 형성된다. 상기 배선부(30)는 상기 개구부(Pf3) 내에 금속 분말을 공급한 후 레이저 빔을 이용하여 조사함으로써, 금속 분말이 분포되는 개구부(Pf3)에 평면 패턴 또는/및 입체 패턴 형태의 금속이 융착 또는 증착될 수 있다. 이러한 공정은 상온대기압의 챔버 내에서 수행될 수 있다. 이러한 배선부(30)는 상기 개구부(Pf3)를 통해 상부 패드(31)와 하부 패드(32)를 연결할 수 있다. 상기 배선부(30)는 상기 지지부재(1)의 내면에 접촉되고, 상부 패드(31) 및 하부 패드(32)에 접합될 수 있다. 상기 배선부(30)는 지지부재(1)의 상면(Sa)을 통해 돌출되고 하면(Sb)을 통해 돌출될 수 있다.
도 9의 (D)와 같이, 상기 배선부(30) 및 상부 패드(31)와 하부 패드(32) 상에는 페시베이션층(33,34)이 각각 형성될 수 있다.
발명은 도 10의 (A)와 같이, 지지부재(1)의 측면(Sc)에 상기 페시베이션층(33) 및 배선부(30)가 돌출되지 않는 형태로 제공되며, 이때 수직한 직선(V1)과 측면(Sc) 및 페시베이션층(33)의 외측면이 같은 선상에 배치될 수 있다. 도 10의 (B)와 같이 인접한 두 디스플레이 패널(B11,B12)를 밀착할 때, 지지부재(1)의 측면(Sc)은 서로 밀착될 수 있다. 이에 반해, 비교 예는 도 11의 (A)와 같이, 지지부재(1)의 측면(Sc)의 외측에 배선부(30)와 페시베이션층(33)이 형성되므로, 수직한 직선(V1) 또는 측면(Sc)의 외측으로 돌출된 형태로 제공된다. 이에 따라 도 11의 (B)와 같이, 비교 예에서 인접한 두 디스플레이 패널(B11,B12)를 밀착할 때, 소정의 갭(G2)에 의해 패널 간의 간격 또는 표시 영역 간의 간격이 이격되는 문제가 발생될 수 있다. 상기 갭(G2)은 배선부의 두께의 2배 및 페시베이션층의 두께의 2배의 합들에 해당하는 간격일 수 있다. 이러한 갭(G2)에 의해 마이크로 디스플레이 장치의 신뢰성이 저하될 수 있다.
도 12a와 같이, 레이저 빔은 지지부재(1)의 표면이 경사진 면(Sa1)이나, 1단 또는 다단으로 단차진 면을 향해 조사될 수 있다. 또한 상기 지지부재(1)의 경사진 면(Sa1)에 형성된 패드에 대해 조사되어, 개구부(Pf2)를 형성할 수 있고, 개구부(Pf2) 또는/및 지지부재(1)의 표면에 배선부(30)를 형성할 수 있다. 다른 예로서, 상기 지지부재(1)의 표면은 평면, 경사진 면, 또는 입체 형상의 면일 수 있으며, 이러한 표면을 따라 레이저 빔으로 직접 개구부를 형성하거나, 또는 금속 분말을 레이저 빔으로 직접 융착시켜 줄 수 있다.
도 12b와 같이, 레이저 빔은 지지부재(1)의 표면이 곡면(Se) 예컨대, 볼록한 곡면이거나 오목한 곡면으로 조사될 수 있다. 또한 상기 지지부재(1)의 곡면(Se)에 형성된 패드에 대해 조사되어, 개구부(Pf2)를 형성할 수 있고, 개구부(Pf2) 또는/및 지지부재(1)의 표면에 배선부(30)를 형성할 수 있다.
도 12c와 같이, 레이저 빔은 지지부재(1)의 경사진 상면(Sa1) 및 하면(Sb1)에 조사되거나 상기 경사진 상면(Sa1) 및 하면(Sb1)에 형성된 패드를 향해 조사될 수 있다. 또한 상기 지지부재(1)의 경사진 패드에 대해 조사되어, 수직하게 관통되는 개구부(Pf3)를 형성할 수 있고, 개구부(Pf3) 또는/및 지지부재(1)의 경사면에 배선부(30)를 형성할 수 있다.
도 13과 같이, 지지부재(1) 상에 형성되는 TFT 셀을 단위 패널 크기로 커팅하게 된다(S31). 이때 단위 패널 크기의 커팅 공정은 저온진공챔버에서 활성화된 가스와 레이저 빔에 의해 발생되는 플라즈마를 이용하여 단위 패널의 커팅 라인을 따라 커팅하게 된다. 이후, 저온진공챔버에서 활성화된 가스와 레이저 빔을 이용하여 배선 형성 영역을 형성하게 된다(S33). 이때의 공정은 상기 커팅 공정과 같은 챔버 내에서 진행될 수 있으며, 도 6a 내지 도 12c와 같이 상기 배선 형성 영역은 상기 개구부(Pf1,Pf2,Pf3,Pfa,Pfb)를 형성하는 공정을 포함할 수 있다.
그리고, 상기 배선 영역에 금속 분말과 레이저 빔을 조사하여, 배선부(30)를 형성하게 된다(S35). 이때의 배선부(30)를 형성하는 공정은 상온 대기압환경에서 활성화시킨 나노 크기의 금속 분말을 공급하고 레이저 빔의 열로 상기 금속 분말을 용해시켜 리드 패턴을 형성해 줄 수 있다. 이러한 공정은 탈산화(Deoxidation)된 상태의 고순도 금속이 융착될 수 있어, 지지부재(1) 또는/및 패드의 표면에 고밀착될 수 있고, 저저항의 배선 형성이 가능할 수 있다. 이때의 빔 스팟의 크기로 배선 폭은 조절할 수 있으며, 흡입 공정을 통해 용해되지 않은 상기 금속 분말을 흡입하여 고정밀 패턴을 형성할 수 있다.
이후, 상기 배선부(30)와 패드 상에 페시베이션층을 형성하는 공정을 수행하게 된다(S37). 상기 페시베이션층은 배선부의 산화 방지 및 보호를 위해 형성될 수 있다.
도 14를 참조하면, 챔버(210)의 가스 활성화부(214)는 가스 합성부(212)를 통해 공급된 가스를 저장하고 마이크로 웨이브를 통해 활성화시켜 공급하게 된다. 상기 가스 합성부(212)에서 공급되는 가스는 불활성 가스 및 불소 가스 중 적어도 하나 또는 모두를 포함할 수 있으며, 예컨대 N2, Ar, He, CF4, SF6, NH3, CF4/H2, CHF3, C2F6, H2, C2H4, CH4 중 적어도 하나와 O2를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 가스에서 산소의 함유량은 0.1% 이상 예컨대, 0.1% 내지 10%의 범위로 제공될 수 있다. 또한 상기 가스 합성부(212) 내에서 가스의 선택 또는 함량은 조절될 수 있다.
저온진공챔버(220)는 가스 주입기(202)와 레이저 모듈(204)을 포함하며, 상기 가스 주입기(202)는 상기 가스 활성화부(214)로부터 공급된 활성화 가스(G1)를 주입구를 통해 지지부재(1) 상의 배선 형성 영역으로 제공하며, 이때 상기 레이저 모듈(204)의 레이저 빔(L0)이 조사되면, 상기 레이저 빔(L0)에 의해 발생되는 플라즈마에 의해 에칭되는 공정을 통해 배선 형성 영역이 형성될 수 있다. 이러한 에칭 공정은 커팅 공정, 오목한 개구부(Pf)의 형성 공정 또는 관통되는 개구부(Pf2)의 형성 공정을 포함할 수 있다.
도 15 및 도 16을 참조하면, 챔버(201A)에는 가스 합성부(211), 금속 분말 공급부(213), 물질 저장탱크(215) 및 활성부(217)를 포함할 수 있다. 이러한 챔버(201A)에서 금속 분말의 공급은 가스 합성부(211)로부터 공급된 가스와 금속 분말 공급부(213)로부터 전도성 재질의 분말을 공급하게 된다(S11). 이러한 가스와 금속 분말은 물질 저장탱크(215)에 저장될 수 있다. 상기 가스는 불활성 가스 및 불소 가스 중 적어도 하나 또는 모두를 포함할 수 있으며, 예컨대 N2, Ar, He, CF4, SF6, NH3, CF4/H2, CHF3, C2F6, H2, C2H4, CH4 중 적어도 하나와 O2를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 가스에서 산소의 함유량은 0.1% 이상 예컨대, 0.1% 내지 10%의 범위로 제공될 수 있다. 또한 상기 가스 합성부(211) 내에서 가스의 선택 또는 함량은 조절될 수 있다.
상기 전도성 재질의 분말은 금속성 재질이며, 예컨대 Ti, Ta, W, Al, Cu, In, Ir, Pd, Co, CNT, Cr, Mg, Mo, Zn, Ni, Si, Ge, Ag, Au, Hf, Pt, Ru, Rh, TiN, TaN 중 적어도 하나 또는 둘 이상이 혼합된 물질로 제공될 수 있다. 상기 분말의 사이즈는 나노 크기 예컨대 1nm 이상이거나 1nm 내지 5000nm의 범위, 1nm 내지 2000nm의 범위 또는 100nm 내지 500nm일 수 있으며, 금속 입자의 사이즈에 따라 다를 수 있다. 상기 전도성 분말은 금속 산화물의 분쇄 물이거나, 금속 탄화물, 금속 질화물의 분쇄 물이거나, 금속의 분쇄 물이거나, 금속 산화물과 다른 첨가물을 갖는 혼합물의 분쇄 물일 수 있다. 이러한 분쇄 물은 기계적 분쇄 방법으로 분쇄될 수 있다. 상기 금속 분말 공급부(213) 내에서 분말의 함량이나 주입 물질은 조절될 수 있다.
상기 물질 저장 탱크(215)는 상기 가스와 금속 분말이 저장되며, 금속 분말을 갖는 물질을 활성화부(216)로 공급하게 된다(S12). 상기 활성화부(216)는 상기 분말을 갖는 물질을 활성화 탱크(217)에 공급받아 저장하며, 마이크로 웨이브 장치(218)에 의해 상기 저장된 금속 분말을 갖는 물질을 활성화시켜 줄 수 있다. 이러한 마이크로 웨이브 장치(218)를 이용하여 상기 금속 분말을 활성화시켜 줌으로써, 활성화된 금속 물질이 분말 공급부(201)를 통해 공급될 수 있다(S13).
챔버(220A)는 상온 대기압 챔버로서, 분말 공급부(201) 및 레이저 모듈(203)을 포함할 수 있다. 상기 분말 공급부(201)는 미리 정해진 회로기판(20)의 개구부(Pf)의 내부 또는 지지부재(1)의 표면에 출사시켜 줄 수 있으며, 레이저 모듈(203)은 상기 활성화된 금속 분말(Pm)과 가스가 출사되면, 해당 영역으로 레이저 빔(L1)을 조사하게 된다(S14). 이때 금속 분말(Pm)는 레이저 빔(L1)의 연속적인 조사를 통해 소정 두께 및 폭을 갖는 배선부(30)로 형성될 수 있다.
이때 상기 활성화된 금속이 분말 형태로 가스와 함께 제공되고 레이저 빔에 의해 용해되고 회로기판(20)의 개구부(Pf2) 내부 또는/및 표면에 융착됨으로써, 순수한 금속 물질 즉, 산화물이나, 질화물, 탄화물인 경우, 상기 금속 이외의 물질이 제거된 금속 입자가 용해 및 증착될 수 있다. 즉, 상기 활성화부(216)는 금속 분말에 포함된 산화막, 탄화막, 또는 질화막을 제거할 수 있다. 이에 따라 금속 분말의 순도가 향상될 수 있다. 예컨대, 텅스텐 재질인 경우, 산화물이 제거되면, 기판 표면에 부착성이 더 높을 수 있다. 또한 산화 그래핀 또는 산화 구리 재질의 경우, 산화물이 제거된 경우, 그래핀 또는 구리 재질이 융착될 수 있다. 예컨대, 산화 그래핀과 같은 물질은 마이크로 웨이브를 이용하여 환원된 그래핀으로 제공될 수 있다.
발명의 실시 예는 분말 형태로 지지부재의 내부 또는/및 패드 표면에 출사되므로, 더 넓은 영역으로 분산시켜 줄 수 있고 원가 절감 효과가 있다. 따라서, 지지부재의 표면 또는/및 패드 표면, 개구부에 증착된 금속 물질의 배선부(30)는 50mΩ 이하로 면 저항이 낮고 레이저를 이용한 증착에 의해 표면 접착력이 증가될 수 있다. 또한 레이저 빔의 이동 속도는 초당 1미터 이상으로 속도와 높은 온도(10000도 이상)으로 진행되므로, 원료 입자를 최소화하고 레이저 빔 폭을 최소화하여, 균일한 분포의 연결패턴으로 형성할 수 있다. 또한 상기 금속 분말을 출사하고 레이저 빔을 조사할 때, 흡착 장비를 이용하여 흡착시켜 줌으로써, 융착되지 않는 분말은 흡착될 수 있어, 클리닝 공정을 별도로 진행하지 않을 수 있다. 또한 레이저를 이용하여 건조한 분말을 융착시켜 줌으로써, 별도의 열 처리 공정을 필요하지 않게 된다. 또한 가스와 금속 재료를 다양화할 수 있어, 재료 선택의 폭이 넓어질 수 있다. 배선부(30)의 두께나 높이 제어가 용이할 수 있다. 또한 패드 표면에 형성되는 패턴의 공차 조절이 용이할 수 있다. 또한 도포성 잉크나 액상의 페이스트를 사용하지 않고 되므로, 공정이 빠르게 단순해 질 수 있다.
도 17 및 도 18과 같이, 상기 회로기판(20)의 하면에는 드라이버 IC(19) 및 이에 연결된 하부 패드(32) 등이 배치되며, 상면과 하면의 에지 영역(A2,A3)에 배선부(30)를 포함하며, 상기 배선부(30)는 회로기판(20)의 상면에서 하면까지 전기적으로 연결해 줄 수 있다. 상기 배선부(30)는 상기 회로기판(20) 또는 지지부재(1)의 적어도 한 측면(Sc) 또는 서로 다른 두 측면의 인접 영역을 따라 배열될 수 있다. 상기 배선부(30)는 회로기판(20)의 상면(Sa)에 배치된 상부 패드(31)와 하면에 배치된 하부 패드(32)를 서로 연결시켜 줄 수 있다. 상기 상부 패드들(31)은 복수의 LED 칩(2A,2B,2C)와 배선(La)을 통해 전기적으로 연결되거나, 상기 배선(La)의 단부에 배치될 수 있다. 상기 하부 패드(32)는 상기 회로기판(20)의 하면(Sb)에서 상기 상부 패드(31)와 대응되는 위치에 배치될 수 있다. 이러한 상부 패드(31)들과 하부 패드(32)들은 각각 복수의 배선부(30)에 각각 연결될 수 있다. 상기 배선부(30)가 배치된 회로기판(20)의 에지 영역에는 페시베이션층(33)에 의해 보호될 수 있다. 상기 회로기판(20)의 외측 둘레에 도전성 재질의 배선부(30)를 통해 상부 패드(31)들 및 하부 패드(32)들 각각을 서로 연결시켜 줌으로써, 회로기판(20)을 관통하는 홀들을 형성하지 않아도 된다. 상기 페시베이션층(33)은 상기 배선부(30)의 표면에 형성되고, 인접한 연결부 간의 간섭이나 전기적인 쇼트 문제나, 습기 침투를 차단할 수 있다. 상기 페시베이션층(33)는 상기 상부 패드(31) 및 하부 패드(32)의 표면까지 형성되어, 상면(Sa) 및 하면(Sb)의 에지 영역을 보호할 수 있다. 상기 페시베이션층(33)은 산화막, 질화물 또는 유전율 막으로 형성될 수 있다.
기존에는 상기 회로기판(20)의 측면(Sc)에 패턴을 형성하여, 상부 패드(31)와 하부 패드(32)를 연결할 때, 디스펜싱 공정을 이용하여 패턴을 형성하게 된다. 또한 박막트랜지스터부를 갖는 패널에서는 도금 방식을 이용하여 측면 패턴을 형성할 경우, 도금 공정 시 박막트랜지스터부가 전기적인 손해가 발생될 수 있어, 도금 공정을 이용할 수 없는 문제가 있다. 따라서, 기존에는 디스펜싱 공정을 이용하여 회로기판(20) 또는 지지부재(1)의 측면 패턴을 형성할 경우, 미세 패턴을 형성하는 데 어려움이 있다. 즉, 인접한 측면 패턴 간의 간격 확보를 위해, 미세 패턴은 100㎛ 이하 예컨대, 20㎛ 내지 60㎛의 패턴 폭이 요구되고 있으나, 디스펜싱 공정을 통해 상기한 미세 패턴 폭의 확보는 어렵고 패턴의 공차 조절이 어려울 수 있다.
또한 기존에는 디스펜싱 공정에 의한 측면 패턴을 형성해 줌으로써, 패턴 물질의 순도가 낮고 면 저항 값이 높아지는 문제가 있다. 또한 디스펜싱에 의해 측면 패턴을 회로기판(20) 또는 지지부재(1)의 측면(Sc)에 증착시켜 줄 때, 접착력이 낮고, 증착 후 경화 공정을 진행할 수 있다.
발명은 회로기판(20)은 복수의 에지 영역 중 적어도 하나 또는 둘 이상의 영역에 배선부(30)를 포함할 수 있다. 상기 배선 연결부(30)는 상부 패턴(P1), 하부 패턴(P2) 및 연결 패턴(P3)을 포함할 수 있다. 상기 상부 패턴(P1)은 상부 패드(31)의 일부이거나 상부 패드(31)로부터 측면 상단으로 연장될 수 있다. 상기 하부 패턴(P2)은 하부 패드(32)의 일부이거나 하부 패드(32)로부터 측면 하단으로 연장될 수 있다. 상기 연결 패턴(P3)은 상기 회로기판(20) 또는 지지부재(1)의 측면(Sc)에 배치될 수 있다. 상기 연결 패턴(P3)은 서로 대면하는 상기 상부 패드(31)와 하부 패드(32)의 외측 단부를 서로 연결시켜 줄 수 있다. 예컨대, 상기 연결 패턴(P3)은 상기 상부 패턴(P1)과 상기 하부 패턴(P2)에 연결될 수 있다. 상기 연결 패턴(P3)은 상기 상부 패턴(P1)과 하부 패턴(P2)을 서로 연결시켜 줄 수 있다. 여기서, 상기 상부 패턴(P1) 및 상기 하부 패턴(P2)은 상기 상부 패드(31) 및 하부 패드(32)와 동일한 물질로 형성될 수 있다.
상기 배선부(30)의 상부 패턴(P1)과 하부 패턴(P2)은 상기 상부 및 하부 패드(31,32)와 동일한 다층 구조로 형성될 수 있다. 상기 연결 패턴(P3)은 상기 상부 패턴(P1)에서 하부 패턴(P2)까지 형성될 수 있으며, 전도성 재질로 형성될 수 있다. 상기 연결 패턴(P3)은 상기 상부 패턴(P1)과 하부 패턴(P2)과 다른 층 구조를 갖고, 단일 금속 또는 복합 금속(예, 합금)으로 형성될 수 있다. 상기 연결 패턴(P3)은 평면 패턴 및 입체(3D) 패턴을 포함할 수 있다. 상기 연결 패턴(P3)은 단층 구조로 형성될 수 있다. 상기 연결 패턴(P3)은 상기 상부 패드(31) 및 하부 패드(32)와 다른 물질로 형성될 수 있다. 상기 연결 패턴(P3)은 상기 하부 패드(32)와 상기 하부 패드(32)의 두께와 다른 두께를 가질 수 있다. 상기 상부 및 하부 패턴(P1,P2)의 두께는 1㎛ 이상으로 형성될 수 있으며, 예컨대 1㎛ 내지 100㎛의 범위로 형성될 수 있다. 상기 연결 패턴(P3)의 두께는 측면(Sc)에서 외측 표면까지의 거리로서, 1㎛ 이상 예컨대, 1㎛ 내지 40㎛의 범위 또는 1㎛ 내지 30㎛의 범위로 형성될 수 있다. 이러한 연결 패턴(P3)의 두께는 면 저항 값과 금속 분말의 사이즈에 따라 달라질 수 있다.
상기 연결 패턴(P3)은 하기에 설명한 바와 같이, 금속 분말을 레이저를 이용하여 조사함으로써, 금속 분말이 분포되는 표면에 평면 패턴 또는/및 입체 패턴 형태의 금속이 융착 또는 증착될 수 있다. 이때 증착 또는 융착되는 금속은 금속 분말을 레이저로 용해시켜 형성됨으로써, 금속 분말에 포함되는 산소 성분이 금속 분말이 용해될 때, 지지부재(1) 또는 회로기판(20)의 표면과의 접착력을 향상시켜 줄 수 있다. 상기 금속 패턴이 형성되는 표면은 회로기판(20)이 갖는 지지부재(1)의 표면 또는/및 패드의 표면일 수 있다.
상기 연결 패턴(P3)은 전도성 재질 또는 금속으로 형성될 수 있으며, 예를 들면 Ti, Ta, W, Al, Cu, In, Ir, Pd, Co, Gr, CNT, Cr, Mg, Mo, Zn, Ni, Si, Ge, Ag, Au, Hf, Pt, Ru, Rh, TiN, TaN 중 적어도 하나 또는 이들의 둘 이상의 합금물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 연결 패턴(P3)의 금속은 열 전도성 및 전기 전도성이 높은 Cu이거나 CuGr을 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 연결 패턴(P3)의 높이는 상기 지지부재(1)의 두께(T1) 이상일 수 있다. 상기 연결 패턴(P3)의 폭은 150㎛ 이하 예컨대, 5㎛ 내지 150㎛의 범위이거나 20㎛ 내지 60㎛의 범위일 수 있다. 이러한 연결 패턴(P3)의 폭은 LED 칩에 연결된 상부 패드(31)인 단자 크기나 하부에 드라이버에 연결된 단자 크기에 따라 달라질 수 있다.
발명의 실시 예는 패널의 측면, 회로기판(20) 또는 지지부재(1)의 측면(Sc)의 연결 패턴(P3)을 금속 분말을 이용하여 형성해 줌으로써, 도금 공정이나 디스펜싱 공정을 수행하지 않고 상부 패드(31)와 하부 패드(32)를 전기적으로 연결시켜 줄 수 있다. 또한 얇은 폭 및 얇은 두께를 갖는 연결 패턴(P3)을 형성해 줌으로써, 면 저항이 낮아질 수 있어, 전기적 효율이 개선될 수 있다. 또한 연결 패턴(P3)의 선 폭의 조절이 레이저를 지나는 회수와 분말 사이즈에 따라 달라질 수 있으므로, 각 연결 패턴(P3) 간의 공차 조절이 용이할 수 있다.
여기서, 상기 패턴(P3)는 도 8a,8b 및 8c에 형성된 개구부(Pfa,Pfb) 내에 형성될 수 있다. 또한 페시베이션층(33)은 도 8a,8b 및 8c에 형성된 개구부(Pfa,Pfb) 내에 형성될 수 있다. 이에 따라 패턴(P3)와 페시베이션층(33)은 지지부재(1)의 측면보다 더 외측으로 돌출되지 않을 수 있다.
도 19 및 도 20을 참조하면, 상부 패드(31)들과 하부 패드(32)들은 각각 지지부재(1)를 관통시킨 배선부(30)에 각각 연결될 수 있다. 상기 배선부(30)는 지지부재(1)의 상면, 하면 및 관통 홀에 배치된 패턴(P1,P2,P3)을 포함할 수 있다. 상기 패턴(P1,P2,P3)은 상기 지지부재(1)의 두께보다 큰 높이로 형성되고, 상부 패드(31)의 내주면과 연결되거나 접촉되고, 하부 패드(32)의 내주면과 연결되거나 접촉될 수 있다.
기존에는 상기 회로기판(20)에 관통 홀을 형성한 다음, 디스펜싱 공정을 통해 각 관통 홀에 페이스트를 채워 형성하게 된다. 즉, 상부 패드(31)와 하부 패드(32)를 연결할 때, 디스펜싱 공정을 이용하여 패턴을 형성하게 된다. 또한 박막트랜지스터부를 갖는 패널에서는 도금 방식을 이용하여 측면 패턴을 형성할 경우, 도금 공정 시 박막트랜지스터부가 전기적인 손해가 발생될 수 있어, 도금 공정을 이용할 수 없는 문제가 있다. 따라서, 기존에는 디스펜싱 공정을 이용하여 회로기판(20) 또는 지지부재(1)의 내부 홀에 패턴을 형성할 경우, 홀 사이즈가 디스펜싱 공정이나 페이스트 재질에 따라 커지는 문제가 있다. 즉, 인접한 홀 간의 간격 확보가 어려운 문제가 있으며, 공차 조절이 어려울 수 있다.
또한 기존에는 디스펜싱 공정에 의한 홀 패턴을 형성해 줌으로써, 패턴 물질의 순도가 낮고 면 저항 값이 높아지는 문제가 있다. 또한 디스펜싱에 의해 홀 패턴을 회로기판(20) 또는 지지부재(1)의 내부에 증착시켜 줄 때, 접착력이 낮고, 증착 후 경화 공정을 진행하여 복잡해 질 수 있다.
발명은 회로기판(20)의 외곽부에 복수의 관통 홀을 레이저 빔이 조사되는 정도의 크기 또는 금속 분말이 삽입될 수 있는 정도의 크기로 형성해 주고, 상기 관통 홀에 금속 분말을 주입한 다음 상기 금속 분말에 레이저 빔을 조사하여, 패턴을 형성할 수 있다. 이때 금속 분말이 홀 하부에서 용해되고 관통 홀 내면에 융착됨으로써, 홀 하부에서 상부를 향해 패턴이 형성될 수 있다. 또한 상부 패드(31)의 표면 또는/및 하부 패드(32)의 표면 일부에 대해 금속 분말을 출사하고, 레이저 빔을 조사하여, 관통 홀의 상부 및 하부 패턴을 형성해 줄 수 있다. 이러한 공정을 통해 배선부(30)가 형성될 수 있다.
상기 배선부(30)의 최소 폭은 상기 관통홀의 폭과 동일하며, 최대 폭은 상기 상부 패드의 폭보다 작을 수 있다. 상기 관통홀의 폭은 최소 10㎛ 이상 예컨대, 10㎛ 내지 40㎛의 범위 또는 20㎛ 내지 40㎛의 범위로 형성될 수 있다. 상기 관통홀은 상부에서 볼 때, 원 형상, 타원 형상, 또는 다각형 형상 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예컨대, 관통홀의 깊이는 지지부재(1)의 두께 이상으로서, 5㎛ 내지 2000㎛의 범위로 형성될 수 있다.
도 21 내지 도 23는 기존의 레이저 빔의 커팅에 따른 문제를 나타낸 도면으로서, 도 21과 같이 인접한 두 기판이나 패널(B1,B2)의 배선 영역1,2 사이의 커팅 라인에는 금속 버(Burr) 영역이 형성되어 이를 제거하는 공정이 추가될 수 있고, HAZ 영역이 에지 영역까지 형성되는 문제가 있다. 상기 금속 버 영역은 커팅 라인을 기준으로 18㎛ 부근에 형성되어, 에지 영역을 손상시키게 되며, HAZ 영역은 커팅 라인을 기준으로 50㎛까지 형성되어 패드나 배선부에 영향을 주는 문제가 있다. 도 22와 같이, 커팅된 기판이나 패널(B3)에서 HAZ 영역은 커팅 라인으로부터 86㎛ 부근까지 영향을 주어, 패드를 열화시키는 문제를 줄 수 있다. 도 23과 같이, 커팅된 기판이나 패널(B4)에서 HAZ 영역은 커팅 라인을 기준으로 최대 300㎛ 이상까지 연장되어, 에지 영역을 넘어 표시 영역까지 영향을 주거나, 패드 영역까지 영향을 주는 문제가 있다.
또한 도 24와 같이, 실리콘 웨이퍼를 사용할 경우, 기존 레이저 빔 커팅에 의해, HAZ 영역의 폭(Wb)은 61.3㎛ 주변까지 영향을 주어, 커팅 폭(Wa)인 24.2㎛를 넘어 커팅 주변 소자 또는 주변 영역까지 버닝 영향을 주는 문제가 있다. 도 25와 같이 CIS 웨이퍼를 사용하더라도, 기존 레이저 빔의 공정을 사용할 경우, 커팅 라인의 주변에 표시 영역과 다른 오렌지색 컬러와 같이 변색 문제가 발생될 수 있다.
발명은 도 26과 같이, 저온진공챔버에서 레이저 빔에 의해 커팅할 경우, 지지부재의 고유의 재질 예컨대, 글라스 고유의 결정 구조를 유지하는 면으로 제공되고, 다른 배선 영역이나 에지 영역에 크게 손해를 주지 않을 수 있다.
상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 특허청구범위에 기재된 도면번호는 설명의 명료성과 편의를 위해 기재한 것일 뿐 이에 한정되는 것은 아니며, 실시예를 설명하는 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있으며, 상술된 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로, 이러한 용어들에 대한 해석은 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
1: 지지부재
2: 픽셀 영역
2A,2B,2C: LED칩
11,12,13,14: 디스플레이 패널
20: 회로기판
41: 제1절연층
50: 박막트랜지스터부
61,63: 패드
30: 배선부
31: 상부 패드
32: 하부 패드
33: 페시베이션층
2: 픽셀 영역
2A,2B,2C: LED칩
11,12,13,14: 디스플레이 패널
20: 회로기판
41: 제1절연층
50: 박막트랜지스터부
61,63: 패드
30: 배선부
31: 상부 패드
32: 하부 패드
33: 페시베이션층
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- 투명한 지지부재 및 상기 투명한 지지부재의 상부에 박막트랜지스터부 및 복수의 LED 칩을 갖는 디스플레이 패널의 제조방법에 있어서,
상기 지지부재의 측면에 내측으로 오목한 개구부를 형성하는 단계; 및
상기 오목한 개구부 내에 배선부를 형성하여 상기 지지부재의 상부 패드와 하부 패드를 연결하는 단계; 및
상기 오목한 개구부의 내에 배치되도록 상기 배선부 상에 페시베이션층을 형성하는 단계;를 포함하며,
상기 오목한 개구부는 상기 지지부재의 측면 상단에서 측면 하단까지 오목하게 형성되며,
상기 배선부는 상기 지지부재의 측면보다 내측에 배치되며,
상기 페시베이션층의 표면은 상기 지지부재의 측면보다 외측으로 돌출되지 않으며,
상기 배선부를 형성하는 단계는 산화막, 탄화막 또는 질화막이 제거된 활성화된 금속재료와 가스를 이용하고 레이저 빔을 조사하여 배선공정이 진행되며,
상기 배선부를 형성하는 단계는, 상기 지지부재의 상기 오목한 개구부에 산화막, 탄화막 또는 질화막이 제거된 활성화된 금속 분말과 가스를 출사하는 단계 및 상기 지지부재의 오목한 개구부 상에 분포된 상기 활성화된 금속 분말을 향해 레이저 빔을 조사하여 상기 금속 분말을 용해시켜 배선부를 형성하는 단계를 포함하는,
디스플레이 패널의 제조 방법. - 제4항에 있어서,
상기 지지 부재 상에 복수의 디스플레이 패널을 단위 크기로 커팅하는 단계를 포함하며,
상기 커팅 단계는 영하(-) 50℃ 내지 0℃인 저온진공챔버에서 활성화된 가스와 레이저 빔에 의해 발생되는 플라즈마를 이용하여 커팅하는, 디스플레이 패널의 제조 방법. - 삭제
- 제4항에 있어서,
상기 지지부재의 상부 패드 및 하부 패드 중 적어도 하나에 오목한 복수의 개구부를 형성하는 단계를 더 포함하는, 디스플레이 패널의 제조 방법. - 삭제
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