KR20090029084A - 이방성 전도 필름 및 그를 포함하는 표시 장치 - Google Patents

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최병철
나형민
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명은 이방성 전도 필름 및 그를 포함하는 표시 장치에 관한 것이다. 본 이방성 전도 필름은 절연 수지, 절연 수지에 포함되는 도전 입자, 및 도전 입자보다 작게 형성되는 열전도 입자를 포함한다. 본 발명에 따르면 도전 입자보다 작은 열전도 입자를 형성함으로써 도전 입자를 통한 전기적 흐름을 방해하지 않고 열 전도율을 향상시켜 경화밀도 및 열압착 효율을 높일 수 있다.
이방성 전도 필름, 열전도 입자, 질화 알루미늄(AlN)

Description

이방성 전도 필름 및 그를 포함하는 표시 장치{Anisotropic conductive film and display device having the same}
본 발명은 이방성 전도 필름 및 그를 포함하는 표시 장치에 관한 것으로서, 표시 장치의 패널 및 구동부를 연성 회로 기판과 부착하는 이방성 전도 필름에 열전도 입자를 포함함으로써 이방성 전도 필름의 경화밀도를 향상시키고 열전도 효율을 높일 수 있는 이방성 전도 필름 및 그를 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.
평판 디스플레이 기술이 발달하면서, 액정표시장치(Liquid Crystal Display, LCD), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel, PDP), 유기전계발광표시장치(Organic Light Emitting Device, OLED) 등과 같은 여러 종류의 평판 디스플레이 장치가 개발되고 있다. 평판 디스플레이 장치는 화상을 표시하는 패널, 패널을 구동하는 구동부, 및 패널과 구동부를 연결하는 회로 기판을 포함한다.
구동부는 패널에 화상 데이터를 입력하기 위한 모듈로서, TCP(Tape Carrier Package) 실장 방식 및 칩-온-글라스(Chip-On-Glass, COG) 실장 방식에 따라 패널과 연결될 수 있다. COG 실장 방식은 별도로 TCP를 형성할 필요가 없어 제조 단가를 감소할 수 있으나 표시 장치 제조에 필요한 유리 기판의 크기가 증가하는 단점 을 갖는다.
TCP는 절연 필름 및 금속 박막을 포함하는 연성 필름 상에 구동 IC를 실장하는 방식으로서, 금속 박막에는 구동 IC와 연결되는 회로 패턴이 형성된다. 구동 IC가 실장된 TCP는 구동부 및 패널과 이방성 전도 필름으로 연결된다.
이방성 전도 필름은 절연 수지 내에 금속으로 형성되는 도전 볼을 포함하여 TCP를 구동부 및 패널과 전기적으로 연결한다. 패널 및 구동부의 가장자리에 이방성 전도 필름을 부착하고 이방성 전도 필름 상에 TCP를 배치한 후, 이방성 전도 필름을 가열 압착함으로써 TCP를 구동부 및 패널과 연결한다.
이방성 전도 필름을 가열 압착하여 TCP를 패널 및 구동부와 연결하는 경우, 이방성 전도 필름의 낮은 열전도성으로 인해 오랜 공정 시간이 필요하며, 충분한 공정 시간을 거치지 않는 경우, 낮은 경화밀도로 인해 접착력이 낮아짐으로써 제품의 신뢰성이 저하할 수 있다.
따라서, 본 발명의 목적은, 구동부 및 패널과 연성 회로 기판을 연결하는 이방성 전도 필름에 열전도성이 우수한 질화 알루미늄(AlN)을 열전도 입자로 포함함으로써, 열압착에 소요되는 공정 시간을 단축하고, 경화밀도를 높일 수 있는 이방성 전도 필름 및 그를 포함하는 표시 장치를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 이방성 전도 필름은, 접착성을 갖는 절연 수지, 상기 절연 수지 내에 포함되는 도전 입자, 및 상기 절연 수지 내에 포함되는 열전도 입자를 포함하고, 상기 열전도 입자는 질화 알루미늄(AlN)이고, 상기 열전도 입자는 상기 도전 입자보다 작게 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 표시 장치는, 화상을 표시하는 패널, 상기 패널을 구동하는 구동부, 상기 패널과 상기 구동부 사이에 배치되는 연성 회로 기판, 및 상기 연성 회로 기판을 상기 패널 및 상기 구동부와 부착하는 이방성 전도 필름을 포함하고, 상기 이방성 전도 필름은 접착성을 갖는 절연 수지, 상기 절연 수지에 포함되는 도전 입자, 및 열전도 입자를 포함하고, 상기 열전도 입자는 상기 도전 입자보다 작게 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 이방성 전도 필름은 도전 입자보다 작은 열전도 입자를 포함한다. 따라서, 패널 및 구동부와 연성 회로 기판을 열압착하는 공정에 필요한 시간을 줄일 수 있고, 경화밀도가 증가함으로써 접착력을 높이고 제품의 신뢰성을 향상할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도면을 참조하여 설명한다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일실시예에 따른 이방성 전도 필름을 포함하는 표시 장치를 도시한 도이다. 도 1a를 참조하면, 본 발명에 따른 표시 장치(100)는, 패널(400), 구동부(500, 600), 패널과 구동부를 연결하는 연성 회로 기판(300), 및 연성 회로 기판(300)을 패널 및 구동부와 접착하는 이방성 전도 필름(200)을 포함한다.
패널(400)은 화상을 표시하는 화소가 형성되는 기판으로서, 유리 기판으로 형성될 수 있다. 표시 장치(100)는 패널(400)에 형성되는 화소를 구동하는 방법에 따라 수동 매트릭스(Passive-Matrix) 방식, 및 능동 매트릭스(Active-Matrix) 방식으로 구분할 수 있다. 수동 매트릭스 방식의 표시 장치(100)는 하나의 수평 전극(scanning electrode)이 선택되고, 동작할 화소에 연결되는 수직 전극(signal electrode)에 신호가 인가된다. 반면에 능동 매트릭스 방식의 표시 장치(100)는 각각의 화소가 스위칭 소자를 포함하여 화소 별 구동이 가능하다.
구동부(500, 600)는 데이터 드라이버(500), 및 스캔 드라이버(600)를 포함한다. 스캔 드라이버(600)는 화상 데이터를 인가할 수평 전극을 선택하고, 데이터 드라이버(500)는 스캔 드라이버(600)에 의해 선택된 수평 전극에 대응하는 수직 전극에 화상 데이터를 인가한다. 스캔 드라이버(600), 및 데이터 드라이버(500)는 연성 회로 기판(300)을 통해 패널(400)과 연결된다.
연성 회로 기판(300)은 절연 필름 및 절연 필름 상에 형성되는 금속 박막을 포함하는 연성을 갖는 기판으로서, 금속 박막에 소정의 회로 패턴이 인쇄됨으로써 전기 신호를 전달할 수 있다. 최근에는 회로 패턴 뿐만 아니라 금속 박막 상에 집적회로를 형성하는 칩-온-필름(Chip-On-Film, COF) 기술도 사용된다.
연성 회로 기판(300)은 구동부(500, 600) 및 패널(400)과 이방성 전도 필름(200)을 통해 부착되어 구동부(500, 600)가 송신하는 신호를 패널(400)로 전달한다. 패널(400), 및 구동부(500, 600)에 이방성 전도 필름(200)을 배치하고 연성 회로 기판(300)을 이방성 전도 필름(200) 상에 위치시킨 후, 이방성 전도 필름(200)을 가열 압착함으로써 연성 회로 기판(300)을 패널(400) 및 구동부(500, 600)와 연결할 수 있다.
이방성 전도 필름(200)은 접착성을 갖는 절연 수지, 및 전기 전도성을 갖는 도전 볼을 포함함으로써 구동부(500, 600)에서 발생한 신호를 패널(400)로 전달할 수 있다. 도전 볼은 구동부(500, 600) 및 패널(400)을 연성 회로 기판(300)에 형성되는 회로 패턴과 전기적으로 연결하여 신호를 전달한다.
도 1b는 도 1a에 도시한 표시 장치의 A-A' 방향의 단면을 나타낸 단면도이다. 도 1b를 참조하면, 패널(400) 및 데이터 드라이버(500)는 이방성 전도 필름(200)을 통해 연성 회로 기판(300)과 연결된다. 연성 회로 기판(300)은 절연 필름(310), 절연 필름(310) 상에 형성되는 금속 박막(320), 보호 수지(330), 및 구동 IC(340) 등을 포함한다. 한편, 데이터 드라이버(500)는 기판(510), 집적회로 부(520), 및 보호막(530) 등을 포함한다.
연성 회로 기판(300)에 포함되는 절연 필름(310)은 폴리이미드, 폴리에스테르, 및 액정 폴리머 등의 재료로 형성될 수 있으며, 폴리이미드(polyimide)가 주로 사용된다. 절연 필름(310) 상에 형성되는 금속 박막(320)은 금, 니켈, 및 구리 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 2층 내지 3층 구조로 형성될 수 있다. 금속 박막(320)이 2층 구조로 형성되는 경우, 절연 필름(310) 상에 형성되는 제 1 금속 박막은 니켈, 금, 및 구리 중 어느 하나일 수 있으며, 제 1 금속 박막 상에 형성되는 제 2 금속 박막은 금, 및 구리 중 어느 하나일 수 있다.
보호 수지(330)는 절연 필름(310), 금속 박막(320), 및 구동 IC(340)를 연결하고 보호하는 수지이다. 구동 IC(340)는 패널을 구동하고, 데이터 드라이버(500)에서 입력되는 신호를 전달하는 집적회로로서, 칩-온-필름(Chip-On-Film, COF) 방식을 사용하는 경우, 연성 회로 기판 상에 집적된다. 금속 박막(320) 상에는 소정의 회로 패턴이 형성되어 구동 IC(340) 및 이방성 전도 필름(200)과 연결된다.
이방성 전도 필름(200)은 연성 회로 기판(300)에 포함되는 금속 박막(320) 상에 형성되는 회로 패턴에 부착되어 기판(400), 및 데이터 드라이버(500)와 연결된다. 데이터 드라이버(500)의 집적회로부(520)에서 화상 데이터 신호가 발생하면, 상기 데이터 신호는 기판(510)에 형성된 회로를 통해 이방성 전도 필름(200)으로 전송된다. 상기 데이터 신호는 이방성 전도 필름(200)이 포함하는 도전 볼을 통해 연성 회로 기판(300)의 금속 박막(320)에 형성된 회로 패턴으로 전달되고, 다시 이방성 전도 필름(200)을 통해 패널(400)의 데이터 라인으로 인가된다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 이방성 전도 필름을 포함하는 표시 장치의 제조 방법을 나타낸 도이다. 도 2를 참조하면, 신호 라인(410)이 형성된 패널(400) 상에 이방성 전도 필름(200)이 배치되고, 이방성 전도 필름(200) 상에 회로 패턴(350)이 형성된 연성 회로 기판(300)이 배치된다. 이 때, 신호 라인(410)과 회로 패턴(350)이 서로 일치하여 맞닿도록 패널(400)과 연성 회로 기판(300)이 배치된다. 본 실시예에 따른 신호 라인(410)은 데이터 드라이버(500)에 연결되는 데이터 라인 및 스캔 드라이버(600)에 연결되는 스캔 라인을 포함할 수 있다.
연성 회로 기판(300), 이방성 전도 필름(200), 및 패널(400)이 순차적으로 배치되면, 히팅 바(heating bar)로 가열 압착하여 연성 회로 기판(300) 및 패널(400)을 이방성 전도 필름(200)에 부착된다. 이방성 전도 필름(200)에 포함되는 도전 입자(210)는 회로 패턴(350) 및 신호 라인(410) 사이에 배치되어 연성 회로 기판(300)에서 전송되는 신호를 패널(400)의 신호 라인(410)으로 전달한다.
한편, 본 실시예에 따른 이방성 전도 필름(200)은 도전 입자(210), 도전 입자(210)보다 크기가 작게 형성되는 열전도 입자(220), 및 접착성을 갖는 절연 수지(230)를 포함한다. 절연 수지(230)는 열경화성 수지, 열가소성 수지, 및 경화제를 포함할 수 있다. 열경화성 수지는 에폭시계 수지일 수 있고, 열가소성 수지는 아크릴계 수지일 수 있다. 상기 경화제는 캡슐 형태로 형성되는 잠재적 경화제로서 가열 압착에 의해 이방성 전도 필름을 경화시킨다.
열전도 입자(220)는 열전도율이 우수한 세라믹 수지로 형성될 수 있으며, 일실시예로 질화 알루미늄(AlN)으로 형성될 수 있다. 도전 입자(210) 외에 열전도 입 자(220)를 추가함으로써 연성 회로 기판(300) 및 패널을 이방성 전도 필름(200)에 부착하는 가열 압착 공정에 소요되는 시간을 단축할 수 있다.
열전도 입자(220)는 도전 입자(210)보다 크기가 작게 형성됨으로써 도전 입자(210)를 통한 회로 패턴(350)과 신호 라인(410)의 통전을 방해하지 않을 수 있다. 도전 입자(210)의 지름이 3㎛ 내지 10㎛일 수 있으므로, 열전도 입자(220)의 지름은 3㎛ 이하로 형성되는 것이 바람직하다.
도전 입자(210)는 연성 회로 기판(300)의 회로 패턴(350) 및 패널(400)의 신호 라인(410) 사이에 위치하여 신호를 전달한다. 도전 입자(210)는 신호를 전달하기 위해 금속 층을 포함할 수 있으며, 상기 금속 층은 니켈, 금, 및 구리 중 적어도 하나로 형성될 수 있다.
도전 입자(210)는 구의 형태로 형성될 수 있으며, 플라스틱 계열의 절연체로 형성되는 제 1 층, 및 제 1 층의 외곽에 도포되는 금속 층을 포함할 수 있다. 도전 입자(210)는 상기 제 1 층의 외곽에 도포되는 제 1 금속 층 및 제 1 금속 층의 외곽에 도포되는 제 2 금속 층을 포함하는 3층 구조로 형성될 수 있으며, 제 1 금속 층은 니켈로 형성되고 제 2 금속 층은 금, 및 구리 중 어느 하나로 형성될 수 있다.
다른 실시예로, 도전 입자(210)는 니켈로 형성되는 제 1 금속 층, 및 제 1 금속 층 외곽에 금, 및 구리 중 어느 하나로 형성되는 제 2 금속 층을 포함하는 2층 구조로 형성될 수 있다. 또한, 니켈, 금, 및 구리 중 어느 하나로 형성되는 단층 구조를 가질 수도 있다.
또 다른 실시예로는, 상기 3층 구조를 갖는 도전 입자(210)의 외곽에 가열 압착시 파괴되는 플라스틱 계열의 제 4 층을 포함하여 4층 구조로 도전 입자(210)를 형성할 수도 있다. 도전 입자(210)가 4층 구조로 형성되는 경우, 최외곽에 형성되는 플라스틱 계열의 제 4 층은 가열 압착시 용이하게 파괴되도록 얇게 형성될 수 있다. 또한, 상기 제 4 층을 형성하는 경우, 회로 패턴(350)과 신호 라인(410) 사이에 위치하지 않는 도전 입자(210)로 인한 쇼트 발생을 방지할 수 있다.
열전도 입자(220)는 질화알루미늄(AlN)으로 형성될 수 있으며, 절연 수지(230)에 대해 5% 내지 20%의 중량비로 포함될 수 있다. 열전도 입자(220)가 절연 수지(230)에 대해 5%보다 낮은 중량비로 포함되면, 충분한 열전도 효과를 얻을 수 없어 가열 압착 공정에 소요되는 시간을 단축할 수 없으며, 20%보다 높은 중량비로 포함될 경우 전기적으로 비전도성을 갖는 열전도 입자(220)로 인해 회로 패턴(350)과 신호 라인(410) 사이의 통전이 저해될 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 도 2에 도시된 연성 회로 기판, 이방성 전도 필름, 및 패널을 히팅 바로 가열 압착하여 제조한 표시 장치를 도시한 도이다. 도 3a를 참조하면, 연성 회로 기판(300)의 금속 박막(320) 상에 형성되는 회로 패턴(350)과 패널(400) 상에 형성되는 신호 라인(410)이 이방성 전도 필름(200)의 도전 입자(210)을 통해 연결된다.
회로 패턴(350)과 신호 라인(410)가 도전 입자(210)를 통해 연결됨에 있어서, 열전도 입자(220)는 도전 입자(210)보다 크기가 작게 형성되어 통전에 방해가 되지 않는다. 이하, 도 3a의 B 영역을 확대한 도 3b를 참조하여 설명한다.
도 3b를 참조하면, 절연 필름(310), 금속 박막(320), 및 회로 패턴(350)을 포함하는 연성 회로 기판(300)이 도전 입자(210)를 통해 패널(400)의 신호 라인(410)과 연결된다. 도전 입자(210)는 3㎛ 내지 10㎛의 지름을 갖도록 형성됨으로써, 3㎛ 이하의 지름을 갖는 열전도 입자(220)보다 크게 형성된다. 따라서, 도 3b에 도시된 바와 같이 도전 입자(210)를 통한 통전을 방해하지 않으면서, 히팅 바를 이용한 가열 압착 공정 시 열 전도율을 높임으로써 이방성 전도 필름(200)의 경화 밀도, 접착성, 및 제품의 신뢰성을 향상할 수 있다.
이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일실시예에 따른 이방성 전도 필름을 포함하는 표시 장치를 도시한 도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 이방성 전도 필름을 포함하는 표시 장치의 제조 방법을 도시한 도, 및
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일실시예에 따른 이방성 전도 필름을 포함하는 표시 장치의 단면도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 자세한 설명 *
100 : 표시 장치 200 : 이방성 전도 필름
210 : 도전 입자 220 : 열전도 입자
230 : 절연 수지 350 : 회로 패턴
410 : 신호 라인

Claims (13)

  1. 접착성을 갖는 절연 수지;
    상기 절연 수지 내에 포함되는 도전 입자; 및
    상기 절연 수지 내에 포함되는 열전도 입자; 를 포함하고,
    상기 열전도 입자는 질화 알루미늄(AlN)이고, 상기 열전도 입자는 상기 도전 입자보다 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 이방성 전도 필름.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 도전 입자는,
    니켈, 금, 및 구리 중 적어도 하나로 형성되는 금속 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 이방성 전도 필름.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 열전도 입자는,
    상기 절연 수지에 대하여 5% 내지 20%의 중량비로 포함되는 것을 특징으로 하는 이방성 전도 필름.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 도전 입자는,
    지름이 3㎛ 내지 10㎛로 형성되는 것을 특징으로 하는 이방성 전도 필름.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 열전도 입자는
    지름이 0보다 크고, 3㎛ 이하로 형성되는 것을 특징으로 하는 이방성 전도 필름.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 절연 수지는,
    열경화성 수지, 열가소성 수지, 및 경화제 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 이방성 전도 필름.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 열경화성 수지는 에폭시계 수지이고, 상기 열가소성 수지는 아크릴계 수지인 것을 특징으로 하는 이방성 전도 필름.
  8. 화상을 표시하는 패널;
    상기 패널을 구동하는 구동부;
    상기 패널과 상기 구동부 사이에 배치되는 연성 회로 기판; 및
    상기 연성 회로 기판을 상기 패널 및 상기 구동부 중 적어도 하나와 부착하는 이방성 전도 필름; 을 포함하고,
    상기 이방성 전도 필름은 접착성을 갖는 절연 수지, 상기 절연 수지에 포함되는 도전 입자, 및 열전도 입자를 포함하고, 상기 열전도 입자는 상기 도전 입자보다 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 도전 입자는 니켈, 금, 및 구리 중 적어도 하나로 형성되는 금속 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 열전도 입자는 상기 절연 수지에 대하여 5% 내지 20%의 중량비로 포함되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 도전 입자는 지름이 3㎛ 내지 10㎛ 이고, 상기 열전도 입자는 지름이 0 보다 크고, 3㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 절연 수지는 열경화성 수지, 열가소성 수지, 및 경화제 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 열경화성 수지는 에폭시계 수지이고, 상기 열가소성 수지는 아크릴계 수지인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
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