JP2007072443A - 液晶表示装置用の基板 - Google Patents

Abstract

【課題】基板の変形を防止できる液晶表示装置用の基板を提供する。
【解決手段】可撓性基板、前記可撓性基板の両面上に各々形成され、相異なる厚さを有する第１及び第２バリア層及び前記第１及び第２バリア層上に各々形成された第１及び第２ハードコート層を含む液晶表示装置用の基板。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶表示装置用の基板に関し、より詳細には、基板の変形を防止できる液晶表示装置用の基板に関する。

最近、技術が発達し、インターネットが広く行き渡り、行き交う情報量が爆発的に増加につれて、いつでもどこでも情報に接することができるユビキタスディスプレイ(ubiquitous display)環境が創出されている。したがって、情報を出力する媒体であるディスプレイ装置の役割がより重要視され、その使用範囲もさらに広範にわたっているのが実情である。

このような、ユビキタスディスプレイ環境を具現化するためには、ディスプレイ装置の携帯性を向上させると同時に、各種マルチメディア情報の表示が可能であり、かつ軽くて、表示面積が広く、解像度に優れ、表示速度が早いディスプレイ装置に対する要求が満たさなければならない。
このような要求に応じて、ディスプレイ装置の表示面積の大型化を図り、装置を構成するガラス基板の密度及び厚さを小さくする研究が活発にされてきた。しかし、ガラス基板を構成する二酸化シリコン(SiO₂)が、実質的にガラス基板のすべての物理的特性を決定するために、ディスプレイ装置、すなわち、液晶表示パネルに適用されるガラス基板の密度をさらに低減する技術は限界に直面している。

また、携帯性を向上させるために、ディスプレイ装置の小型化を測らなければならないが、これは大画面のディスプレイ装置を所望する消費者の要求に相反する問題点を有する。
したがって、大画面という特性と軽くて携帯性に優れた特性とを同時に満足させるためには、ディスプレイ装置として、プラスチック基板を用いて形成する柔軟なディスプレイ装置とする必要性が増大している。

このような柔軟なディスプレイ装置は、例えば、ロール(Roll)ツーロール(Roll)方式で製造することができる。しかし、この方式によって柔軟性を有するディスプレイ装置を生産するためには、生産段階のあらゆる工程からプラスチック基板を適用するための専用設備が開発されなければならず、莫大な投資費用が要求されるという問題を有する。
現在、柔軟なディスプレイ装置の製造に対する研究・開発において、プラスチック基板を大部分で適用するために専用チャックが提案されている。

しかし、このような研究では、既存のＬＣＤ量産設備をそのまま利用できないために、量産設備を大幅に変更しなければならないという課題がある。
また、接着剤が塗布されたガラス基板にプラスチック基板を付着させ、ＬＣＤ量産設備においてプラスチック基板を適用する方法が提案されているが、この方法では、ディスプレイ装置を形成する工程時、ガラス基板とプラスチック基板との間の熱膨脹係数の差によってプラスチック基板の反り現象が発生する。さらに、ガラス基板に積層されるプラスチック基板の大きさが増加することで、プラスチック基板の熱膨張率はさらに高くなることから、プラスチック基板を大型化に適用することが困難である。
韓国特許公開公報 2003-044793号

本発明が解決しようとする技術的課題は、基板の変形を防止できる液晶表示装置用の基板を提供することである。

本発明の一実施形態による液晶表示装置用の基板は、可撓性基板、前記可撓性基板の両面上に各々形成されて、相異なる厚さを有する第１及び第２バリア層及び前記第１及び第２バリア層上に各々形成された第１及び第２ハードコート層を含むことを特徴とする。
また、本発明の他の実施形態による液晶表示装置用の基板は、可撓性基板、前記可撓性基板の両面上に各々形成されて、相異なるストレス強度を有する第１及び第２バリア層及び前記第１及び第２バリア層上に各々形成された第１及び第２ハードコート層を含むことを特徴とする。

本発明の一実施形態による液晶表示装置用の基板は、第１及び第２バリア層が相異なる厚さを有するように形成するか、または相異なるストレス強度を有する物質で形成することにより、薄膜トランジスタまたはカラーフィルタ製造工程の際、酸素及び水分等の吸収及び化学物質等の浸透を防止して、薄膜トランジスタの製造工程後において、基板の形態が変形することを防止することができる。

明細書全体に亙って同一な参照符号は、同一な構成要素を示す。
以下、添付された図面を参照して、本発明の実施形態を詳しく説明する。
図１は、本発明の一実施形態による液晶表示装置用の基板の断面図である。
図１に示したように、本発明の一実施形態による液晶表示装置用の基板１００は、可撓性基板１０の両面に各々形成された第１及び第２バリア層２０、３０、第１及び第２バリア層２０、３０上に各々形成された第１及び第２ハードコート層４０、５０を含む。

可撓性基板１０は、機械的強度を有する高分子物質によって形成することができる。例えば、硬質ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリエーテルスルホン、ポリエチレンナフチネート(polyethylene naphthenate)、ポリビニルクロライド、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリフェニレンオキシド(polyphenylene oxide)、ポリアリレート(polyallylate)、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、アモルファスポリオレフィン、ノルボルネン系ポリマー、ポリビニルアルコル、エチレンビニルアルコール(ethylene-vinyl alcohol)共重合体、セルロース、セルローストリアセテート、セルロースジアセテート、セルロースアセテートブチレート(cellulos acetate butyrate)及びポリアミドイミド等、種々の化合物により形成することができる。

また、可撓性基板１０の厚さは、薄膜状の可撓性基板の利点を最大限に利用し、適当な強度を確保するために、３０〜５０μｍで形成することが望ましい。
第１及び第２バリア層２０、３０は、薄膜トランジスタまたはカラーフィルタを製造する際、酸素と水分吸収及び化学物質の浸透を防止する役割を果たす。この際、第１及び第２バリア層２０、３０は、相異なる厚さを有するように形成されている。第２バリア層３０は、第１バリア層２０より厚く形成される。ここで、第１及び第２ バリア層２０、３０の厚さ比は、１：１．５ないし１：３の比率を有する。第１及び第２バリア層２０、３０の厚さ比を１：１．５ないし１：３の比率で形成することにより、第１バリア層２０と第２バリア層３０との間のストレスが調節されて、第１バリア層２０上に薄膜トランジスタを形成した後、基板の反りを防止することができる。第１バリア層２０は、５０〜３０００Åの厚さで形成され、第２バリア層３０は、７５〜９０００Åの厚さで形成されることが好ましい。

第２バリア層３０を第１バリア層２０より厚く形成する理由は、薄膜トランジスタの製造の際、基板上に積層される物質は大部分が無機膜であり、基板に加えられるストレスが大きいために薄膜トランジスタの製造工程後には、基板が工程を進行する前の初期状態と変わり、これにより基板の反り現象が発生するので、第２バリア層３０を第１バリア層２０より厚く形成して、薄膜トランジスタの製造工程の前後において、基板形態が変形されることを防止するためである。

第１及び第２バリア層２０、３０は、無機酸化物、窒化物、有機化合物、無機化合物の単層膜、これらの同種又は異種材料の２種以上を積層して構成される多層膜により形成することができる。多層膜としては、無機化合物と有機化合物とからなる多層膜等が挙げられる。無機酸化物は、SiOx、AlOx及びAlSiOxの中から選択された何れか一つで形成することができる。これらの膜は、スパッタリング、ＣＶＤ及びＰＶＤ法によって形成することができる。窒化物は、SiNxまたはSiNOxにより形成することができる。有機化合物は、アクリレートまたはパリレンで形成することができる。これらは、電子ビーム蒸着、真空蒸着及びスピンコーティング法によって形成することができる。無機化合物は、Ａｌ等の金属膜によって薄膜状に形成することが好ましい。また、多層膜、例えば、有機化合物と無機化合物とで構成された多層膜は、無機化合物膜と有機化合物膜とが二回以上反復的に積層された構造で形成することができる。

第１及び第２ハードコート層４０、５０は、薄膜トランジスタの製造工程の時、異物によって第１及び第２バリア層２０、３０にスクラッチが発生することを防止する。そして、第１及び第２ハードコート層４０、５０は、可撓性基板１０が高分子物質で形成されるために機械的強度が弱いので、主に可撓性基板１０の一側面あるいは両側面に機械的強度を増加させるために形成する。ここで、第１ハードコート層４０上には、薄膜トランジスタレイ８０が形成される。

第１及び第２ハードコート層４０、５０は、熱硬化性樹脂、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、アクリルシリコン樹脂、シリコン樹脂、ポリアミドイミド樹脂、メラミン系樹脂、フェノール系樹脂、ウレタン系樹脂、ゴム系樹脂、紫外線硬化性樹脂、電子線硬化性樹脂からなる群から選択された１種以上の樹脂で形成することができる。この際、紫外線硬化性樹脂は、紫外線硬化性アクリル系樹脂とホスファゼン系(phosphazenes)樹脂とを含んでいてもよい。

第１及び第２ハードコート層４０、５０の厚さは、保護層としての役割を果たしながら、薄膜形態を確保するという観点から、０．５〜５０μｍで形成されることが望ましい。
図２は、本発明の他の実施形態による液晶表示装置用の基板の断面図である。
図２に示したように、本発明の他の実施形態による液晶表示装置用の基板１００は、可撓性基板１０の両面に各々形成され、相異なる厚さを有するように形成された第１及び第２バリア層２０、３０、第１及び第２バリア層２０、３０上に各々形成された第１及び第２ハードコート層４０、５０及び可撓性基板１０と前記第１及び第２バリア層２０、３０との間に形成された第１及び第２接着層６０、７０を含む。

可撓性基板１０、第１及び第２バリア層２０、３０及び第１及び第２ハードコート層４０、５０についての説明は、本発明の一実施形態で説明されているので、ここでは省略する。
第１及び第２接着層６０、７０は、可撓性基板１０と第１及び第２バリア層２０、３０との間に形成され、可撓性基板１０と第１及び第２バリア層２０、３０と間の接着力に問題がある場合に使われる。

第１及び第２接着層６０、７０は、０．２〜５μｍの厚さで形成することができる。これらは、熱硬化性樹脂、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、アクリルシリコン樹脂、シリコン樹脂、ポリアミドイミド樹脂、メラミン系樹脂、フェノール系樹脂、ウレタン系樹脂、ゴム系樹脂、紫外線硬化性樹脂、電子線硬化性樹脂からなる群から選択された１種以上の樹脂で形成することができる。この時、紫外線硬化性樹脂は、紫外線硬化性アクリル系樹脂とホスファゼン系樹脂とを含んでいてもよい。

図３は、本発明のさらに別の実施形態を示す液晶表示装置用の基板の断面図である。
図３に示したように、液晶表示装置用の基板１００は、可撓性基板１０の両面に各々形成された第１及び第２バリア層２０、３０、第１及び第２バリア層２０、３０上に各々形成された第１及び第２ハードコート層４０、５０を含む。
可撓性基板１０は、機械的強度を有する高分子物質から形成することができる。例えば、硬質ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリエーテルスルホン、ポリエチレンナフチネート、ポリビニルクロライド、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリフェニレンオキシド、ポリアリレート、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、アモルファスポリオレフィン、ノルボルネン系ポリマー、ポリビニルアルコル、エチレンビニルアルコル共重合体、セルロース、セルローストリーアセテート、セルロースジアセテート、セルロースアセテートブチレート及びポリアミドイミドからなる群から選択された１種以上の物質で形成することができる。

また、可撓性基板１０の厚さは、薄膜状の可撓性基板の利点を最大限に利用し、適当な強度を確保するために、３０〜５０μｍで形成することが望ましい。
第１及び第２バリア層２０、３０は、薄膜トランジスタまたはカラーフィルタの製造工程の際、酸素と水分吸収及び化学物質の浸透を防止する役割を果たす。 この際、第１及び第２バリア層２０、３０は、相異なるストレス強度を有する物質で形成することが好ましい。例えば、第１バリア層２０を無機酸化膜で形成して、第２バリア層３０を有機膜で形成するようにすれば、二つの膜は相異なるストレス強度を有するようになる。

第１及び第２バリア層２０、３０を相異なるストレス強度を有する物質で形成する理由は、薄膜トランジスタの製造工程の際、基板に加えられるストレスが大きいために薄膜トランジスタの製造工程後には、基板が工程を進行する前の初期状態と変わり、これにより基板の反り現象が発生する。よって、第１及び第２バリア層２０、３０を相異なるストレス強度を有する物質で形成することにより、薄膜トランジスタの製造工程の前後の基板形態が変形されることを防止することができる。

第１及び第２バリア層２０、３０は、無機酸化物、窒化物、有機化合物、無機化合物の単層膜、これらの同種又は異種材料の２種以上を積層して構成される多層膜により形成することができる。多層膜としては、無機化合物と有機化合物とからなる多層膜等が挙げられる。無機酸化物は、SiOx、AlOx及びAlSiOx等によって形成することができる。これらの膜は、スパッタリング、ＣＶＤ及びＰＶＤ法によって形成することができる。窒化物は、SiNxまたはSiNOxにより形成することができる。有機化合物は、アクリレートまたはパリレンで形成することができる。これらは、電子ビーム蒸着、真空蒸着及びスピンコーティング法によって形成することができる。無機化合物は、Ａｌ等の金属膜によって薄膜状に形成することが好ましい。また、多層膜、例えば、有機化合物と無機化合物とで構成された多層膜は、無機化合物膜と有機化合物膜とが二回以上反復的に積層された構造で形成することができる。

第１及び第２バリア層２０、３０は、相異なるストレスを有する類似物質によって形成することができる。例えば、第１バリア層２０を無機酸化膜系列のSiOxで形成して、第２バリア層３０を無機酸化膜系列のAlOxで形成することができる。ここで、薄膜トランジスタより基板を構成している各々の膜のストレス強度が非常に大きい場合には、薄膜トランジスタのストレスを無視できる。

また、第１及び第２バリア層２０、３０は、各々相異なるストレスを有する同一物質で形成することができる。例えば、第１及び第２バリア層２０、３０を二つともSiOxで形成してもよい。ここで、第１及び第２ バリア層の蒸着の際、製造条件によって膜のストレス強度を変えて、同一材料により形成してもよい。
第１及び第２ハードコート層４０、５０は、薄膜トランジスタの製造工程の時、異物によって第１及び第２ バリア層２０、３０にスクラッチが発生することを防止する。そして、第１及び第２ハードコート層４０、５０は、可撓性基板１０が高分子物質で形成されるために機械的強度が弱いので、主に可撓性基板１０の一側面あるいは両側面に機械的強度を増加させるために形成する。ここで、第１ハードコート層４０上には、薄膜トランジスタレイ８０を形成することができる。

第１及び第２ハードコート層４０、５０は、熱硬化性樹脂、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、アクリルシリコン樹脂、シリコン樹脂、ポリアミドイミド樹脂、メラミン系樹脂、フェノール系樹脂、ウレタン系樹脂、ゴム系樹脂、紫外線硬化性樹脂、電子線硬化性樹脂からなる群から選択される１種以上の樹脂で形成することができる。この際、紫外線硬化性樹脂は、紫外線硬化性アクリル系樹脂とホスファゼン系樹脂とを含むことができる。

第１及び第２ハードコート層４０、５０の厚さは、保護層としての役割を果たしながら、薄膜形態を確保するという観点から、０．５〜５０μｍで形成されることが望ましい。
図４は、本発明のさらに他の実施形態を示す液晶表示装置用の基板の断面図である。
図４に示したように、この液晶表示装置用の基板１００は、可撓性基板１０の両面に各々形成され、相異なるストレス強度を有する物質で形成された第１及び第２バリア層２０、３０、第１及び第２バリア層２０、３０上に各々形成された第１及び第２ ハードコート層４０、５０及び可撓性基板１０と前記第１及び第２バリア層２０、３０との間に形成された第１及び第２接着層６０、７０を含む。

可撓性基板１０、第１及び第２バリア層２０、３０及び第１及び第２ハードコート層４０、５０についての説明は、図３のように、本発明のまた他の実施形態に説明されているので、ここでは省略する。
第１及び第２接着層６０、７０は、可撓性基板１０と第１及び第２バリア層２０、３０との間に形成され、可撓性基板１０と第１及び第２バリア層２０、３０との間の接着力に問題がある場合に使われる。

第１及び第２接着層６０、７０は、０．２〜５μｍの厚さで形成することができる。これらは、熱硬化性樹脂、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、アクリルシリコン樹脂、シリコン樹脂、ポリアミドイミド樹脂、メラミン系樹脂、フェノール系樹脂、ウレタン系樹脂、ゴム系樹脂、紫外線硬化性樹脂、電子線硬化性樹脂等の種々の樹脂により形成することができる。この際、紫外線硬化性樹脂は、紫外線硬化性アクリル系樹脂とホスファゼン系樹脂とを含んでいてもよい。

以上、添付された図面を参照して、本発明の実施形態を説明したが、当業者ならば本発明がその技術的思想や必須な特徴を変更せずとも、他の具体的な形態に実施できるということを理解できるであろう。したがって、前述した実施形態は、あらゆる面で例示的なものであり、限定的ではないと理解せねばならない。

本発明は、液晶表示装置用基板に適用することができる。

本発明の一実施形態による液晶表示装置用の基板の断面図である。 本発明の他の実施形態による液晶表示装置用の基板の断面図である。 本発明のまた他の実施形態による液晶表示装置用の基板の断面図である。 本発明のさらに他の実施形態による液晶表示装置用の基板の断面図である。

符号の説明

１０：可撓性基板
２０：第１バリア層
３０：第２バリア層
４０：第１ハードコート層
５０：第２ハードコート層
６０：第１接着層
７０：第２接着層
８０：薄膜トランジスタレイ
１００：液晶表示装置用の基板

Claims (18)

1. 可撓性基板と、
   前記可撓性基板の両面上に各々形成されて、相異なる厚さを有する第１及び第２バリア層と、
   前記第１及び第２バリア層上に各々形成された第１及び第２ハードコート層とを含むことを特徴とする液晶表示装置用の基板。
2. 前記第１及び第２バリア層の厚さ比は、１：１．５ないし１：３である請求項１に記載の液晶表示装置用の基板。
3. 前記第１バリア層は、５０〜３０００Åの厚さで形成されてなる請求項１又は２に記載の液晶表示装置用の基板。
4. 前記第２バリア層は、７５〜９００Åの厚さで形成されてなる請求項１〜３のいずれか１つに記載の液晶表示装置用の基板。
5. 前記可撓性基板と前記第１及び第２バリア層との間に接着層をさらに含む請求項１〜４のいずれか１つに記載の液晶表示装置用の基板。
6. 前記第１ハードコート層上に薄膜トランジスタレイをさらに含む請求項１〜５のいずれか１つに記載の液晶表示装置用の基板。
7. 前記第１及び第２バリア層は、無機酸化物、窒化物、有機化合物及び無機化合物からなる群から選択された単層膜又はこれらの２種以上の多層膜を含む請求項１〜６のいずれか１つに記載の液晶表示装置用の基板。
8. 前記無機酸化物は、SiOx、AlOx及びAlSiOxの中から選択される少なくとも一つを含む請求項７に記載の液晶表示装置用の基板。
9. 前記窒化物は、SiNxまたはSiNOxである請求項７に記載の液晶表示装置用の基板。
10. 前記有機物は、アクリレートまたはパリレンである請求項７に記載の液晶表示装置用の基板。
11. 可撓性基板と、
    前記可撓性基板の両面上に各々形成されて、相異なるストレス強度を有する第１及び第２バリア層と、
    前記第１及び第２バリア層上に各々形成された第１及び第２ハードコート層と、を含むことを特徴とする液晶表示装置用の基板。
12. 前記可撓性基板と前記第１及び第２バリア層との間に接着層をさらに含む請求項１１に記載の液晶表示装置用の基板。
13. 前記第１ハードコート層上に薄膜トランジスタレイをさらに含む請求項１１又は１２に記載の液晶表示装置用の基板。
14. 前記第１及び第２バリア層は、５０〜３０００Åの厚さで形成されてなる請求項１１〜１３のいずれか１つに記載の液晶表示装置用の基板。
15. 前記第１及び第２バリア層は、無機酸化物、窒化物、有機化合物及び無機化合物からなる群から選択された単層膜又はこれらの２種以上の多層膜を含む請求項１１〜１４のいずれか１つに記載の液晶表示装置用の基板。
16. 前記無機酸化物は、SiOx、AlOx及びAlSiOxの中から選択される少なくとも一つを含む請求項１５に記載の液晶表示装置用の基板。
17. 前記窒化物は、SiNxまたはSiNOxである請求項１５に記載の液晶表示装置用の基板。
18. 前記有機物は、アクリレートまたはパリレンである請求項１５に記載の液晶表示装置用の基板。

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