用于电连接的粘合材料，使用该粘合材料的显示装置以及制造该显示装置的方法 |
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| 申请号 | CN201310618734.1 | 申请日 | 2013-11-28 | 公开(公告)号 | CN103849327B | 公开(公告)日 | 2017-03-01 |
| 申请人 | 乐金显示有限公司; | 发明人 | 尹汝吾; 朴东植; 朴正范; 宋惠善; 孙雅蓝; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种用于电连接的粘合材料，使用该粘合材料的显示装置以及制造该显示装置的方法，所述粘合材料包括： 基础 树脂 ；离子型光 固化 剂；光 固化促进剂 ；和具有几纳米到几十纳米的尺寸的导电粒子，其中，所述粘合膜被UV光固化，所述UV光被光固化促进剂扩散。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于电连接的粘合材料，包括： |
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| 说明书全文 | 用于电连接的粘合材料，使用该粘合材料的显示装置以及制造该显示装置的方法 技术领域背景技术[0002] 近年来，随着社会正式步入信息化时代，用于处理及显示大量信息的显示装置领域得到急速的发展。引入了具有外形薄、重量轻以及功耗低的特性的平板显示装置，如液晶显示（LCD）装置和有机发光二极管（OLED）装置。 [0005] LCD装置和OLED显示装置都需要阵列基板，该阵列基板包括薄膜晶体管（TFT）作为控制每个像素区的开和OFF的开关元件。在阵列基板的非显示区中，通过载带封装（TCP）安装有印刷电路板（PCB），所述印刷电路板包括用于驱动阵列基板的元件的多个驱动集成电路（IC）。 [0007] 在阵列基板的显示区中，形成有栅线和数据线，所述栅线通过栅极链接线连接到栅极焊盘电极并沿水平方向延伸，所述数据线通过数据链接线连接到数据焊盘电极并沿垂直方向延伸。栅线和数据线彼此交叉以限定像素区。TFT形成在栅线和数据线的交叉部。 [0008] 在LCD装置中，在像素区中形成有连接到TFT的漏电极的像素电极。此外，该LCD装置包括面对阵列基板的滤色器基板，在滤色器基板上形成有滤色器层和公共电极。在阵列基板和滤色器基板之间形成有液晶层以形成LCD装置的液晶面板。 [0010] 如上所述，包括用于驱动阵列基板的驱动IC的PCB安装在阵列基板上。例如，PCB通过带式自动结合工艺安装到阵列基板上。结果是，PCB的驱动IC被电连接到栅极焊盘电极和数据焊盘电极。 [0011] 图1A-1C是示出将驱动IC结合到液晶面板的常规结合工艺的剖视图。 [0012] 如图1A所示，在包括第一基板5和第二基板7的显示装置10中，各向异性导电膜（ACF）20布置在第一基板5的非显示区处的焊盘电极（未示出）上。各向异性导电膜20中包括导电球。第一基板5可以是阵列基板，并且焊盘电极是栅极焊盘电极或数据焊盘电极。接着，驱动IC（30）被布置在各向异性导电膜20上方。 [0013] 接下来，如图1B所示，诸如加热棒的热压单元50被布置在驱动IC30上，在热压单元50和驱动IC30之间设有缓冲膜。驱动IC30被热压，使得焊盘电极（未示出）和在驱动IC30中的电极（未示出）通过各向异性导电膜20彼此电连接并粘附，如图1C所示。 [0014] 然而，在热压过程中，阵列基板5和驱动IC30之间存在热膨胀差异。结果是，当阵列基板5和驱动IC30被冷却到室温时，驱动IC30存在翘曲缺陷。这些缺陷可以被称为微笑缺陷（smile defect）。 [0015] 此外，存在各向异性导电膜的剥离工序，使得驱动IC和焊盘电极之间的电连接被破坏。 [0016] 另一方面，对于非显示区的宽度为0.5至2.0mm的窄边框型显示装置的需求增加。在窄边框型显示装置中，形成在滤色器基板上的偏振板会覆盖非显示区的焊盘电极，以增加环境对比度。在这种情形下，当通过在150至190℃的相对高的温度下进行处理的上述热压工艺将驱动IC安装阵列基板上时，偏振板会由于热压工序中的热而受到损坏。 [0017] 另一方面，在全高清（HD）显示装置中，相邻的焊盘电极之间的距离变窄。在这种情形下，当使用各向异性导电膜20连接驱动IC与焊盘电极时，在相邻的焊盘电极之间产生电短路问题。 发明内容[0018] 本发明涉及一种用于电连接的粘合材料，使用该粘合材料的显示装置以及制造该显示装置的方法，所述粘合材料基本上克服了由于现有技术的限制和缺点所造成的一个或多个问题。 [0019] 本发明的一个目的是提供一种在相对低的温度下被固化的用作电连接的粘合材料。 [0020] 本发明的另一个目的是提供一种能防止相邻的焊盘电极之间的电短路的用于电连接的粘合材料。 [0021] 本发明的另一个目的是提供一种使用所述用于电连接的粘合材料的显示装置，以及制备该显示装置的方法。 [0022] 本发明的其它特征和优点将部分在随后的说明中呈现，而部分可以由本领域技术人员从说明书中明显看出，或者在实践该实施例时知晓。本发明的优点将通过说明书和权利要求以及附图中特别指出的结构来实现和获得。 [0023] 为了实现这些和其他优点，并根据本发明的目的，如本文所体现和广泛描述的那样，本发明提供了一种用于电连接的粘合材料，包括基础树脂；离子型光固化剂；光固化促进剂；和具有几纳米到几十纳米的尺寸的导电粒子，其中所述粘合膜被UV光固化，所述UV光被光固化促进剂扩散。 [0024] 另一个方面，本发明提供一种显示装置，包括：包括阵列基板和滤色器基板的显示面板；在阵列基板的非显示区中的焊盘电极；在焊盘电极上的粘合层，所述粘合层包括：基础树脂；离子型光固化剂；光固化促进剂；和具有几纳米到几十纳米的导电粒子，以及在粘合层上的驱动IC，所述驱动IC通过粘合层电连接至所述焊盘电极，其中，所述粘合膜被UV光固化，所述UV光被光固化促进剂扩散。 [0025] 另一个方面，本发明提供一种制造显示装置的方法，包括：设置包括阵列基板和滤色器基板的显示面板，其中在阵列基板的非显示区中形成焊盘电极；通过涂布粘合材料，在焊盘电极上形成粘合层，其中所述粘合材料包括：基础树脂；离子型光固化剂；光固化促进剂；和具有几纳米到几十纳米的尺寸的导电粒子，将驱动IC设置在粘合层上；将UV光通过阵列基板的背面照射所述粘合层，以及朝向粘合层按压驱动IC，其中，所述粘合膜被UV光固化，所述UV光被光固化促进剂扩散，并且其中所述UV光被光固化促进剂扩散到粘合层中被焊盘电极遮蔽的部分。 [0026] 应当理解的是，前面的一般性描述和下面的详细描述都是示例性和解释性的，并且旨在对所要求保护的本发明提供进一步的解释。 [0027] 附图简要说明 [0028] 附图提供对本发明的进一步理解并且并入说明书中且组成该说明书的一部分，附图示出了本发明的实施方式并与说明书文字一起用于解释本发明的原理。 [0029] 图1A-1C是示出将驱动IC结合到液晶面板的常规结合工艺的剖视图。 [0030] 图2是示出在本发明的粘合材料中的光扩散原理的透视图。 [0031] 图3A-3D是示出根据本发明将驱动IC结合到阵列基板的结合工艺的剖视图。 具体实施方式[0032] 现在将参照附图，详细描述优选的实施例，其例子示于附图中。 [0033] 造成上述的各向异性导电膜剥离问题的原因可能是多方面的。例如，各向异性导电膜的性质改变，如玻璃化温度（Tg）和粘合强度的降低，拉伸应力、由于腐蚀造成的离子迁移，由于按压造成的压应力和残余应力的增大以及界面性质的降低，可造成剥离问题。 [0034] 剥离问题的最明显的事实可能是残余应力。在阵列基板和驱动IC被冷却后，因为焊盘电极之间的热膨胀差异、驱动IC和驱动IC的撞击，各向异性导电膜中存在剪切应力。由剪切应力产生残余应力使得驱动IC的电极与阵列基板的焊盘电极之间的机械粘合被破坏。结果是，接触电阻增大，并且各向异性导电膜被剥离。 [0035] 下文中，将说明能够防止这些问题的粘合材料。 [0036] 用于电连接的粘合材料包括基础树脂、离子型固化剂、光固化促进剂和具有几纳米到几十纳米尺寸的导电粒子。 [0037] 离子型光固化剂相对于粘合材料的总量为大于0.01且小于10重量%，且有益的是约1至5重量%。光固化促进剂相对于粘合材料的总量为大于0.01且小于10重量%，且有益的是约1至5重量%。导电粒子相对于粘合材料的总量为约0.1至1重量%，且有益的是约0.1至0.5重量%。所述基础树脂为剩余量。 [0038] 现有技术的各向异性导电膜包括具有几微米到几十微米尺寸的导电性球，而所述导电粒子具有几纳米到几十纳米的尺寸。 [0039] 如上所述，当使用现有技术的各向异性导电膜时，由于导电球具有过大的尺寸，即，几微米至几十微米，因此在相邻的焊盘电极中存在电短路的问题。然而，在本发明中的导电膜的导电粒子的尺寸足够小（即，几纳米到几十纳米），使得可以防止这样的电短路问题。 [0040] 另外，与不具有导电球或导电粒子的粘合膜相比，由于导电粒子，所述粘合膜与驱动IC和焊盘电极各者之间具有相对小的热膨胀差异，使得可以充分地防止粘合膜的剥离问题。此外，即使粘合膜被剥离，由于导电粒子，也可以确保驱动IC和焊盘电极之间的电连接。 [0041] 本发明的粘合材料包括具有光扩散特性的光固化促进剂。因此，导电膜未被紫外线直接照射的部分可以由于光固化促进剂的光扩散而被固化。 [0042] 此外，在本发明的导电性膜中的树脂具有热固化特点。结果是，本发明的导电膜被紫外线以及热固化，使得导电膜的固化工艺时间缩短，并且可以在相对低的温度下进行，例如，大约110至130℃。因此，可以防止导电膜或偏振板的损坏。 [0043] 在本发明的粘合膜中，基础树脂包括环氧树脂和丙烯酸树脂中的至少一种。例如，环氧树脂可以包括萘基环氧单体、环氧丙烯酸酯单体、双酚A型环氧单体、双酚F型环氧单体、甲酚型环氧单体和酚醛清漆型环氧单体。丙烯酸酯树脂可包括丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸十三烷基酯（tridecylmethacrylate）、壬基苯酚乙氧基化物单丙烯酸酯（nonylphenolethoxylate monoacrylate）、β-羧乙基丙烯酸酯、丙烯酸异冰片酯、丙烯酸四氢糠基酯、甲基丙烯酸四氢糠基酯、4-丁基环己基丙烯酸酯、二环戊烯基丙烯酸酯（dicyclopentenyl acrylate）、二环戊烯基氧乙基丙烯酸酯（dicyclopentenyl oxyethyl acrylate）、烯丙酸乙氧乙酯（ethoxyethyl acrylate）和单烯丙酸乙氧乙酯。 [0044] 离子型光固化剂包括硼酸盐和碘盐中的至少一种。 [0046] 光固化促进剂可以具有粉末状并具有比基础树脂材料的折射率更大的折射率以有效地扩散紫外光。例如，光固化促进剂的折射率可以高于约1.5。粉末状光固化促进剂可以是球形或无定形的形状。 [0047] 具有几纳米到几十纳米的尺寸的导电粒子可以是银（Ag）颗粒。 [0048] 如上所述，本发明的粘合膜是被UV光固化。另外，即使粘合膜的一部分被阵列基板的元件遮蔽使得UV光不直接照射到粘合膜的被遮蔽部分，由于光固化促进剂的光扩散特性，所述粘合膜的被遮蔽部分可以被UV光固化。 [0049] 此外，本发明的粘合膜被热固化。通过使用热压单元（例如，加热棒），粘合膜的被遮蔽部分被热以及扩散的光牢固地固化。现有技术的各向异性导电膜要通过在150至190℃的温度下进行加热而固化。然而，在本发明中，粘合膜是通过紫外光和热两者进行固化，热固化工序是使用热压单元以约110至130℃的相对低的温度进行。结果是，可以防止粘合膜、驱动IC或偏振板的损坏或变形。 [0050] 图2是示出本发明的粘合材料的光扩散原理的透视图。 [0051] 如图2所示，当使用粘合膜120将驱动IC130结合到显示面板的阵列基板105上时，在阵列基板105上有焊盘电极106，使得一部分的，即，中心部分的粘合膜120被焊盘电极106遮蔽。即，该部分的粘合膜120不暴露于将被照射到阵列基板105的背面上的UV光。 [0052] 然而，由于粘合膜120包括具有光扩散特性的光固化促进剂122，UV光在粘合膜120中扩散，使得粘合膜120的被遮蔽部分可被UV光固化。 [0053] 此外，使用热压单元（未示出）进一步固化该粘合膜120，该热压单元压在驱动IC130的正面，使得粘合膜120在相对低的温度，即约110至130℃被有效地固化。在这种情况下，由于粘合膜120包括具有优异的导热性的导电粒子124，因此可靠地进行热固化工序。 [0054] 另一方面，如果UV光照射到驱动IC130的正面，UV光可以通过驱动IC130的电极131的空间照射到粘合膜120的中央部。然而，在该情形中，热压单元（未示出）应该压到阵列基板105的背面。来自热压单元的热被阵列基板105（例如，具有相对低的热导率的玻璃基板）阻挡，使得不能确保热固化工序。 [0055] 因此，在本发明中，粘合膜120被照射到阵列基板105的背面上的UV光以及通过驱动IC130的顶面传递的热所固化，使得粘合膜120以相对低的温度被有效地固化。另外，由于粘合膜120包括具有光扩散特性的光固化促进剂，即使在阵列基板105上有焊盘电极106，粘合膜120的整个区域也可以被UV光固化。另外，由于粘合膜120包括导电粒子，粘合膜120可以由于导电粒子的热传导而被有效地固化。 [0056] 在下文中，根据离子型光固化剂的重量%，以及根据导电粒子的重量%测试有或没有光固化促进剂的各种粘合膜的特性。 [0057] 制备包括硼酸盐作为离子型光固化剂和聚苯乙烯（PS）作为光固化促进剂的粘合膜（实施例1），包括碘盐作为离子型光固化剂和PS作为光固化促进剂的粘合膜（实施例2），包括碘盐作为离子型光固化剂且没有光固化促进剂的粘合膜，（比较例1），包括咪唑类热固化剂和PS而没有离子型光固化剂的粘合膜（比较例2），以及包括胺类热固化剂和PS且没有离子型光固化剂（比较例3）的粘合膜。 [0059] 粘合膜的测试结果列于表1中。 [0060] 表1 [0061] [0062] [0063] 如表1所示，由于实施例1和2的粘合膜包括光固化促进剂以及离子型光固化剂，利用UV光，该粘合膜具有85%的光固化率（实施例1）和73%的光固化率（实施例2）。 [0064] 然而，由于比较例2和3的粘合膜包括热固化剂而没有光引发剂，粘合膜不被UV光固化。 [0065] 利用热，实施例1和2的粘合膜具有87%的热固化率（实施例1）和70%的热固化率（实施例2）。然而，利用热，比较例2和3的粘合膜具有32%的热固化率（比较例1）和23%的热固化率（比较例2），使得粘合膜固化不充分。 [0066] 另一方面，比较例1的包括离子型光固化剂但不包括光固化促进剂的粘合膜具有68%的光固化率。在比较例1中的粘合膜不会产生因光固化促进剂的光扩散使得粘合膜被元件遮蔽的部分（即，焊盘电极）未被固化。 [0067] 结果是，实施例1和2的粘合膜具有扩散深度，这意味着深度为250μm（实施例1）和200μm（实施例2）的固化区域，而比较例1的粘合膜具有50μm的扩散深度。其差异是由光固化促进剂的光扩散所造成的。 [0068] 测试了具有不同的离子型光固化剂（PS）的重量%的粘合膜。（实施例3：1重量%，实施例4：2重量%，实施例5：5重量%，比较例4：0.01重量%，比较例5：10重量%）。测试了粘合膜的固化率（%）、接触电阻（mΩ）和粘合力（剪切力，Kgf/cm2）。测试结果列于表2中。通过在60℃的温度和90%的湿度下驱动该包括粘合膜的显示装置500小时测试驱动状况。 [0069] 表2 [0070] 单位 比较例4 实施例3 实施例4 实施例5 比较例5 含量PS 重量% 0.01 1 2 5 10 固化率 % 32 72 76 87 89 接触电阻 mΩ 开路 1.21 1.26 1.26 开路 粘合力 Kgf/cm2 16 73 80 52 27 [0071]驱动状态 线缺陷 OK OK OK 线缺陷 [0072] 如表2所示，实施例3至5的包括1至5重量%的离子型光固化剂的粘合膜具有72%（实施例1）、76%（实施例2）和87%（实施例3）的固化率以及1.21MΩ（实施例1）和1.26MΩ的接触电阻（实施例2和3）。 [0073] 此外，实施例3至5的粘合膜具有73Kgf/cm（2 实施例1）、80Kgf/cm（2 实施例2）和52Kgf/cm（2 例3）的粘合力，大于下限要求（30Kgf/cm2）。此外，在包括实施例3至5的粘合膜的显示装置中没有驱动状况的问题。 [0074] 然而，比较例4的粘合膜具有太低的固化率（32%）。这比70%的下限要求小。 [0075] 另外，比较例4和5的粘合膜具有16Kgf/cm（2 比较例4）和27Kgf/cm（2 比较例5）的太低的粘合力，这小于下限要求（30Kgf/cm2）。此外，比较例4和5的包括粘合膜的显示装置在24小时（比较例4）和125小时（比较例5）后产生线缺陷。 [0076] 因此，当在粘合膜中的离子型光固化剂过少（比较例4）时，粘合膜的固化率太低（低于70%），使得存在接触电阻和粘合力的问题。结果是，在包括粘合膜的显示装置中存在驱动状况的问题，即，线缺陷。 [0077] 另一方面，当在粘合膜中的离子型光固化剂过多（比较例5）时，粘合膜被过度固化变得很脆。结果是，在包括粘合膜的显示装置中由于裂纹和外部撞击而存在驱动状况的问题，即，线缺陷。 [0078] 测试具有不同的导电粒子（银）的重量%的粘合膜。（实施例6：0.1重量%，实施例7：0.2重量%，实施例8：0.5重量%，实施例9：1.0重量%，实施例10：2.0重量%，实施例11：4.0重量%，比较例6：5.0重量%）。测试结果列于表3中。在表3中，“规范”指下限要求，以及“固化时间”是将粘合膜固化成基准固化率的处理时间。驱动可靠性是使用包括粘合膜的显示装置，通过在60℃的温度和90%的湿度下驱动该显示装置500小时进行测试。驱动可靠性测试在显示区中是否产生线昏暗（line dim）缺陷。 [0079] 表3 [0080] [0081] [0082] 如表3所示，热膨胀（CTE）系数由于表面积增加和Ag导电粒子的分散性改善而降低，使得集中在界面的应力被分散。 [0083] Ag导电粒子的重量%小于1.0的实施例6至8的粘合膜满足固化时间、粘度、固化率、CTE和接触电阻的所有要求。 [0084] 然而，Ag导电粒子的重量%大于1.0的实施例9至11和比较例6的粘合膜的粘度和固化时间的测试结果迅速增加。特别是，在比较例6的包括粘合膜的显示装置中存在电短路的问题。 [0085] 本发明的粘合膜可以包括大约0.1至4.0重量%的导电粒子以避免电短路问题。为满足粘度和固化时间的要求，本发明的粘合膜可以包括大约0.1至0.5重量%的导电粒子。 [0086] 如上所述，当使用现有技术的各向异性导电膜时，由于导电球具有过大的尺寸，例如，几微米至几十微米，在相邻的焊盘电极之间存在电短路的问题。然而，本发明的导电膜中的导电粒子的尺寸足够小，即，几纳米到几十纳米，因此可以防止电短路的问题。 [0087] 图3A至3D是示出根据本发明将驱动IC结合到阵列基板的结合工艺的剖视图。 [0088] 如图3A所示，在包括阵列基板105和滤色器基板107的显示面板110中，将在阵列基板105的非显示区（栅极或数据）中形成有焊盘电极（未示出）的端部布置在支撑台200上，该支撑台200是由透明材料，如玻璃或石英形成，用于传输UV光，并且将本发明的用于电连接的粘合材料涂覆在焊盘电极上以形成粘合膜120。 [0089] 正如表3所解释，该粘合材料具有良好的粘性和分散性，使得粘合膜120具有均匀的厚度。在此情形中，粘合膜120的尺寸比焊盘电极大。 [0090] 接着，将驱动IC130布置在粘合膜120上方并移动以接触粘合膜120。 [0091] 接着，使用支撑台200下的紫外线照射装置210，将UV光照射阵列基板105的背面，使得在粘合膜120中的离子型光固化剂和光固化促进剂被激活。 [0092] 在该情形中，粘合膜120的一部分被焊盘电极（未示出）遮蔽，使得UV光不照射到粘合膜120的遮蔽部分。 [0093] 然而，如上所述，由于粘合膜120包括具有光扩散特性的光固化促进剂122（图2中），UV光被扩散到粘合膜的遮蔽部分120，使得粘合膜120的整个区域可以被UV光固化。 [0094] 此外，如图3B和3C所示，将按压单元230布置在驱动IC130上方并在室温（RT）下按压驱动IC130，使得驱动IC130中的电极131（图2中）和阵列基板105中的焊盘电极106（图2）通过粘合膜120电连接。结果是，驱动IC130结合到阵列基板105的端部上。按压工序可与UV照射同时进行。 [0095] 另一方面，可使用诸如加热棒的热压单元代替按压单元230。以110至130℃的热对粘合膜120进行热压，使得粘合膜120被光固化和热固化。在此情形中，粘合膜120的被遮蔽部分通过热固化工序被牢固地固化。 [0096] 现有技术的各向异性导电膜要通过在150至190℃的温度下进行加热而固化。然而，在本发明中，粘合膜120被紫外光和热两者固化，热固化工序是使用热压单元以约110至130℃的相对低的温度进行。结果是，可以防止粘合膜120、驱动IC130或偏振板（未示出）的损坏或变形。 [0097] 图3A到3D示出压制或热压工序与UV固化工序同时进行或在UV固化工序后进行。替代地，压制或热压工序可在UV固化工序之前进行。 |
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