KR20140128739A - 도전성 입자 및 이를 포함하는 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

도전성 입자를 제공한다. 본 발명의 일실시예에 따른 도전성 입자는 복수의 면 중 서로 이웃하는 2개의 면이 교선을 형성하고, 상기 교선에서 서로 만나는 2개의 면이 각을 형성하는 다면체 형상을 갖는다.

Description

도전성 입자 및 이를 포함하는 표시 장치{CONDUCTIVE PARTICLE AND DISPLAY DEVICE INCLUDING THE SAME}
본 발명은 도전성 입자 및 이를 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.
액정 디스플레이와 테이프 캐리어 패키지(Tape Carrier Package: TCP)의 접속, 플렉시블 회로 기판(Flexible Printed Circuit: FPC)과 TCP의 접속, 또는 FPC와 프린트 배선판의 접속과 같은 회로 부재끼리의 접속에는, 접착제 등을 포함하는 절연 필름 중에 도전성 입자를 분산시킨 회로 접속 재료(예컨대 이방성 도전 필름)가 사용되고 있다.
회로 접속 재료는 패널, IC 범프(Bump) 및 FPC Lead 등의 전극에 접속해야 하는데, 전극 표면에 산화막 등의 오염된 막이 형성되어 전기적 접촉 특성을 저해한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 외형이 다각형인 도전성 입자 및 이를 포함하는 표시 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 도전성 입자는 복수의 면 중 서로 이웃하는 2개의 면이 교선을 형성하고, 상기 교선에서 서로 만나는 2개의 면이 각을 형성하는 다면체 형상을 갖는다.
상기 도전성 입자가 갖는 다면체 형상을 나타내는 표면은 외부에 노출될 수 있다.
상기 도전성 입자의 단면은 다각형인 면을 포함할 수 있다.
상기 도전성 입자는 정삼면체, 정사면체, 정오면체 및 정육면체 중 하나일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 표시 장치는 제1 전극, 상기 제1 전극 위에 위치하는 배리어층, 상기 배리어층 위에 위치하며 도전성 입자를 포함하는 도전성 필름 그리고 상기 도전성 필름 위에 위치하는 제2 전극을 포함하고, 상기 도전성 입자는 복수의 면 중 서로 이웃하는 2개의 면이 교선을 형성하고, 상기 교선에서 서로 만나는 2개의 면이 각을 형성하는 다면체 형상을 갖는다.
상기 도전성 입자에서 상기 교선의 적어도 일부가 상기 제1 전극에 직접 접촉할 수 있다.
상기 도전성 입자에서 상기 교선은 복수개 형성되고, 복수의 교선이 만나는 교점은 상기 제1 전극에 직접 접촉할 수 있다.
상기 도전성 필름은 상기 도전성 입자 사이에 위치하는 절연성 필름을 더 포함할 수 있다.
상기 도전성 입자가 갖는 다면체 형상을 나타내는 표면은 상기 절연성 필름과 접촉할 수 있다.
상기 배리어층은 산화막일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면 다면체 형상의 도전성 입자의 구조로 인해 결합 압력(Bonding Pressure)이 압착되는 부위에 집중될 수 있기 때문에 전극 주변에 형성된 배리어층에 관계없이 접촉 신뢰성을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 표시 장치를 도시한 개략적인 평면도이다.
도 2는 도 1의 절단선 II-II를 따라 자른 단면도이다.
도 3은 도 1의 X의 확대도이다.
도 4는 도 2의 P영역을 확대하여 도전성 입자를 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 도전성 입자의 다양한 예를 나타내는 입체도이다.
도 6 내지 도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 도전성 입자의 제조 방법을 나타내는 도면들이다.
첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장된 것이다. 또한, 층이 다른 층 또는 기판 "상"에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 층 또는 기판 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 층이 개재될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 표시 장치를 도시한 개략적인 평면도이다. 도 2는 도 1의 절단선 II-II를 따라 자른 단면도이다. 도 3은 도 1의 X의 확대도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면 표시 장치(100)는 기판(101), 패드부(120), 절연층(115), 구동 회로부(150) 및 이방성 도전 필름(160)을 포함한다.
기판(101)은 산화 실리콘(SiO2)을 주성분으로 하는 투명한 유리 재질로 이루어질 수 있다. 기판(101)은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 투명한 플라스틱 재로 형성할 수도 있다. 플라스틱 기판은 절연성 유기물로 형성할 수 있는데 폴리에테르술폰(PES, polyethersulphone), 폴리아크릴레이트(PAR, polyacrylate), 폴리에테르 이미드(PEI, polyetherimide), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN, polyethyelenen napthalate), 폴리에틸렌 테레프탈레이드(PET, polyethyeleneterepthalate), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide: PPS), 폴리아릴레이트(polyallylate), 폴리이미드(polyimide), 폴리카보네이트(PC), 셀룰로오스 트리 아세테이트(TAC), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propionate: CAP)로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 유기물로 이루어질 수 있다. 또한 기판(101)은 금속으로도 형성할 수 있고, 포일 형태일 수도 있다.
기판(101)에는 표시 영역(A1) 및 비표시 영역(A2)이 정의된다. 도 1에는 표시 영역(A1)의 일 측 모서리에 비표시 영역(A2)이 배치된 것이 도시되어 있다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 즉 비표시 영역(A2)은 표시 영역(A1)의 일 측 모서리 및 이와 마주보는 모서리에 배치될 수도 있고, 표시 영역(A1)을 감싸도록 배치될 수도 있다.
표시 영역(A1)에는 사용자가 인식하도록 가시 광선을 발생하는 복수의 화소(미도시)들이 형성될 수 있다. 화소에서 빛을 발생하기 위해 전계를 생성하는 전극 구조를 형성하거나 전류가 흘러 전기를 빛으로 바꾸는 발광 소자를 형성할 수 있다.
비표시 영역(A2)에는 복수의 패드부(120)가 배치된다. 패드부(120)는 표시 영역(A1)으로 전기적 신호 또는 전원을 전달한다. 예를 들어, 구동 회로부(150)에서 발생한 전기적 신호가 패드부(120)를 통하여 표시 영역(A1)으로 전달된다.
패드부(120)는 이방성 도전 필름(160)을 통하여 구동 회로부(150)와 전기적으로 연결된다. 이방성 도전 필름(160)은 절연성 필름(161) 및 도전성 입자(162)를 포함한다. 여기서, 절연성 필름(161)은 접착 물질을 포함할 수 있다.
패드부(120)는 다양한 도전 물질을 이용하여 형성할 수 있다.
패드부(120) 상에는 절연층(115)이 배치된다. 절연층(115)은 접촉 구멍(115c) 및 그루브(115g)를 포함한다.
절연층(115)의 접촉 구멍(115c)은 패드부(120)의 상면과 중첩하도록 형성된다. 이 때 절연층(115)은 패드부(120)의 가장자리를 덮도록 형성된다. 이를 통하여 패드부(120)의 가장자리가 손상되는 것을 방지한다. 특히 표시 장치(100)의 제조 공정 중에 발생하는 갈바닉 부식 또는 제조 후 발생하는 다양한 부식으로 인하여 패드부(120)의 측면이 손상되는 것을 방지한다.
절연층(115)의 그루브(115g)는 두 개의 접촉 구멍(115c)들 사이에 배치된다. 도 2를 참조하면 그루브(115g)는 절연층(115)의 두께만큼 제거된 형태인 절연층(115)을 관통하는 형태이다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
즉, 그루브(115g)는 절연층(115)의 두께 중 일부만 제거된 형태로 형성될 수도 있다.
도 3에 도시된 대로 절연층(115)의 그루브(115g)는 측면이 노출되지 않도록 형성된다. 즉 그루브(115g)의 측면은 모두 절연층(115)으로 둘러싸이도록 형성된다. 이를 통하여 절연층(115)과 기판(101)간의 결합력을 향상하여 절연층(115)이 기판(101)으로부터 박리되는 것을 방지한다. 도시하지 않았으나 절연층(115)과 기판(101)사이에 기타 부재가 형성되는 경우에도 마찬가지로 절연층(115)과 그 하부층간 결합력을 강화하여 절연층(115)이 박리되는 것을 방지한다.
패드부(120)상에는 구동 회로부(150)가 배치된다. 구동 회로부(150)는 칩(chip)형태일 수 있고, 본체부(151) 및 범프(152)를 구비한다. 범프(152)는 복수 개 배치되고, 본체부(151)의 하면에 부착된다. 패드부(120)와 구동 회로부(150)사이에 이방성 도전 필름(160; ACF: anisotropic conductive film)이 배치된다.
도 2를 참조하면 이방성 도전 필름(160)은 절연층(115)상에 형성된다. 이방성 도전 필름(160)은 절연성 필름(161) 및 복수의 도전성 입자(162)를 포함한다.
복수의 도전성 입자(162)들 중 일부는 범프(152)와 패드부(120)사이에 배치된다. 열압착 공정 등을 통하여 범프(152)와 패드부(120)에 압력을 가하면 도전성 입자(162)가 깨지면서 패드부(120)와 구동 회로부(150)는 전기적으로 연결된다.
또한 이방성 도전 필름(160)을 통하여 구동 회로부(150)는 기판(101)에 고정된다. 구체적으로 절연성 필름(161)이 절연층(115) 및 구동 회로부(150)에 접합하여 구동 회로부(150)가 기판(101)에 고정된다.
이 때 복수의 도전성 입자(162)들 중 일부는 그루브(115g)에 수용된다. 이를 위하여 그루브(115g)의 크기는 도전성 입자(162)보다 큰 것이 바람직하다. 특히 그루브(115g)의 최상부의 크기는 도전성 입자(162)보다 크다. 도전성 입자(162)가 그루브(115g)에 수용될 때 도전성 입자(162)의 일부분, 즉 아래 부분만 수용될 수 있으나, 도전성 입자(162)의 전체 영역이 그루브(115g)에 수용되도록 그루브(115g)의 크기를 소정의 크기 이상으로 형성하는 것이 바람직하다.
또한 각 그루브(115g)는 복수 개의 도전성 입자(162)를 수용하도록 형성되는 것이 바람직하다.
전술한 대로 열압착 공정 등을 통하여 패드부(120)와 범프(152)사이의 도전성 입자(162)가 깨지면서 패드부(120)와 구동 회로부(150)가 전기적으로 연결된다. 이 때 패드부(120)와 범프(152)사이 이외의 영역에 배치된 도전성 입자(162)들은 그 크기와 부피로 인하여 구동 회로부(150)와 기판(101)의 결합에 간섭한다. 즉 구동 회로부(150)와 절연층(115)사이의 특정 영역에 절연성 필름(161)대신에 도전성 입자(162)들만 배치되거나, 특히 도전성 입자(162)들이 뭉쳐있는 경우 구동 회로부(150)와 기판(101)의 결합력은 감소한다.
그러나 본 실시예에서는 접촉 구멍(115c)들 사이에 그루브(115g)를 형성하여 그루브(115g)에 도전성 입자(162)들이 수용되도록 한다. 이를 통하여 도전성 입자(162)들이 구동 회로부(150)와 기판(101)의 결합을 간섭하는 것을 효과적으로 방지한다.
이하에서는 도 4를 참고하여, 본 발명의 일실시예에 따른 도전성 입자를 설명하기로 한다.
도 4는 도 2의 P영역을 확대하여 도전성 입자를 나타낸 단면도이다.
도 4를 참고하면, 패드 전극(120)(이하 제1 전극이라 함) 위에 공정 진행 중에 산화 또는 외부의 오염 물질과의 접촉에 의해 형성된 배리어층(125)이 위치할 수 있다. 배리어층(125)은 산화막일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 도전성 입자(162)는 다각형의 면으로 둘러싸인 다면체 형상을 갖는다. 즉, 복수의 면 중 서로 이웃하는 2개의 면이 교선(a)을 형성하고, 교선(a)에서 서로 만나는 2개의 면이 각을 형성하는 다면체 형상을 갖는다. 교선(a)은 복수개 형성되고, 복수의 교선(a)이 만나서 교점(b)을 형성하고, 교점(b)은 복수개 형성될 수 있다.
도 4에서는 다면체 형상, 예를 들어 정이십면체의 형상을 갖는 도전성 입자(162)가 제1 전극(120)과 접촉하는 단면 형상을 나타낸 것이고, 육각형을 나타내고 있다. 본 실시예에서 도전성 입자(162)의 다면체 형상은 전체적으로 균일한 골격을 이루고 있다.
본 실시예에서 도전성 입자(162)가 갖는 다면체 형상을 나타내는 표면은 외부에 노출되어 있고, 외부에서 보았을 때 그 형상을 나타낼 수 있다. 다만, 본 실시예에서는 도 2에서 설명한 바와 같이 도전성 입자(162) 사이에 절연성 필름(161)이 형성되어 있는 경우에는 그 형상이 가릴 수 있다. 다시 말해, 도전성 입자(162)가 갖는 다면체 형상을 나타내는 표면은 절연성 필름(161)과 접촉할 수 있다.
본 실시예에서 도전성 입자(162)가 갖는 교선(a) 가운데 적어도 일부는 제1 전극(120)과 직접 접촉할 수 있다. 더 나아가 도전성 입자(162)에 복수개 형성된 교선(a)이 만나는 교점(b)은 제1 전극(120)과 직접 접촉할 수 있다. 도 4에서는 도전성 입자(162)의 교점(b)이 제1 전극과 직접 접촉한 실시예를 나타낸다.
따라서, 본 실시예에 따른 도전성 입자의 외부 형상이 모서리가 있는 다면체 구조이기 때문에 원하지 않는 배리어층(125)이 형성되더라도 압착 하중이 손실없이 제1 전극(120)과 접촉하는 부위에 전달될 수 있다. 결국, 본 실시예에 따른 도전성 입자의 구조적인 특징으로 인해 기존 원형의 도전성 입자에서 발생하는 압착 불량을 개선할 수 있다.
도시하지 않았으나, 본 실시예에 따른 도전성 입자(162)는 내부에 플라스틱 고분자 볼(Plastic Polymer Ball)과 플라스틱 고분자 볼을 덮는 금속막을 포함할 수 있다. 금속막은 플라스틱 고분자 볼에 도금된 형태일 수 있다.
이러한 형상을 갖는 도전성 입자는 미세 유동(Micro Floid) 조절 기술을 이용하여 제조할 수 있다. 이것은 FAB 공정을 이용하여 유기 기판 위에 미세한 관을 형성하여 원하는 도전 입자 형상의 주형을 만들 수 있다. 여기서, 원료를 주입하여 미리 형성한 주형과 같은 도전 입자를 제조할 수 있다. 일종의 주물 공법이라고 할 수 있다. 이에 대해서는 이후 도 6 내지 도 10을 참고하여 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 도전성 입자의 다양한 예를 나타내는 입체도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 도전성 입자는 정사면체, 정육면체, 정팔면체, 정십이면체 및 정이십면체 중 하나일 수 있다.
앞에서 설명한 도전성 입자는 패드 전극과 구동 회로부를 전기적으로 연결하는데 적용하였으나, 이러한 실시예에 한정되지 않고 다양한 경우의 회로 부재 사이의 전기적인 연결을 위해 적용될 수 있다.
도 6 내지 도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 도전성 입자의 제조 방법을 나타내는 도면들이다. 도 6은 패턴화된 글래스(200)를 나타내는 평면도이고, 도 7은 도 6의 절단선 VII-VII를 따라 자른 단면도이다. 도 8은 액상 원료를 주입하는 단계를 나타내는 평면도이고, 도 9는 도 8의 수평 방향으로의 단면도이다. 도 10은 복수의 다각형 고분자 볼을 나타내는 사시도이다. 도 11은 본 실시예에 따른 도전성 입자를 나타내는 단면도이다.
도 6 및 도 7을 참고하면, 글래스(200) 위에 원하는 도전성 입자의 형태를 포함하는 미세관(210)을 형성한다. 이렇게 형성된 미세관(210)은 원하는 도전성 입자의 주형이 된다. 여기서, 도전성 입자가 정육면체의 형상을 갖는 실시예로 설명하기로 한다. 다만, 도전성 입자의 형상은 정육면체에 한정되지 않고 앞서 언급한 것처럼 다각형의 면으로 둘러싸인 다면체 형상이라면 변형 가능하다.
도 8 및 도 9를 참고하면, 앞에서 형성한 미세관(210)을 따라 액상 원료를 주입한다. 액상 원료는 플라스틱 고분자 볼을 형성하기 위한 고분자 성분을 포함할 수 있다.
도 10을 참고하면, 주입된 액상 원료를 고체화한 후에 원하는 도전성 입자의 주형에 대응하는 다각형 플라스틱 고분자 볼(262a)을 수집한다. 다각형 플라스틱 고분자 볼(262a)은 글래스(200)에서 미세한 관으로 연결된 복수의 플라스틱 고분자 볼(262a)을 글래스(200)로부터 분리해내어 형성할 수 있다.
도 11을 참고하면, 플라스틱 고분자 볼(262a) 둘레를 도금하여 금속막(262b)을 형성할 수 있다. 이 때, 플라스틱 고분자 볼(262a)과 금속막(262b)을 포함하는 도전성 입자(262)가 형성된다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100 표시 장치 101 기판
115 절연층
115c 접촉 구멍 115g 그루브
120 패드 전극 150 구동 회로부
152 범프 전극 160 이방성 도전 필름
161 절연성 필름 162, 262 도전성 입자
200 글래스 210 미세관

Claims (10)

  1. 복수의 면 중 서로 이웃하는 2개의 면이 교선을 형성하고, 상기 교선에서 서로 만나는 2개의 면이 각을 형성하는 다면체 형상을 갖는 도전성 입자.
  2. 제1항에서,
    상기 도전성 입자가 갖는 다면체 형상을 나타내는 표면은 외부에 노출되어 있는 도전성 입자.
  3. 제2항에서,
    상기 도전성 입자의 단면은 다각형인 면을 포함하는 도전성 입자.
  4. 제1항에서,
    상기 도전성 입자는 정삼면체, 정사면체, 정오면체 및 정육면체 중 하나인 도전성 입자.
  5. 제1 전극,
    상기 제1 전극 위에 위치하는 배리어층,
    상기 배리어층 위에 위치하며 도전성 입자를 포함하는 도전성 필름 그리고
    상기 도전성 필름 위에 위치하는 제2 전극을 포함하고,
    상기 도전성 입자는 복수의 면 중 서로 이웃하는 2개의 면이 교선을 형성하고, 상기 교선에서 서로 만나는 2개의 면이 각을 형성하는 다면체 형상을 갖는 표시 장치.
  6. 제5항에서,
    상기 도전성 입자에서 상기 교선의 적어도 일부가 상기 제1 전극에 직접 접촉하는 표시 장치.
  7. 제6항에서,
    상기 도전성 입자에서 상기 교선은 복수개 형성되고, 복수의 교선이 만나는 교점은 상기 제1 전극에 직접 접촉하는 표시 장치.
  8. 제7항에서,
    상기 도전성 필름은 상기 도전성 입자 사이에 위치하는 절연성 필름을 더 포함하는 표시 장치.
  9. 제8항에서,
    상기 도전성 입자가 갖는 다면체 형상을 나타내는 표면은 상기 절연성 필름과 접촉하는 표시 장치.
  10. 제6항에서,
    상기 배리어층은 산화막인 표시 장치.
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