KR100696632B1 - 표시장치용 다층 기재 및 이를 구비한 표시장치 - Google Patents

표시장치용 다층 기재 및 이를 구비한 표시장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 표시장치용 다층 기재 및 이를 구비한 표시장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 밀착 접합되는 제1기재와 제2기재, 및 상기 제1기재와 제2기재 사이에 존재하는 적어도 1층 이상의 고분자층을 구비하는 다층 기재와, 상기 다층 기재를 기판으로서 적어도 하나 이상 구비한 표시장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 다층 기재는 유리 재질의 기재 사이에 고분자층을 삽입하여, 종래 단층의 유리 재질의 기판과 비교하여 강도가 향상되어 기판의 이송 또는 패널 형성시 작업성을 향상시킨다. 또한, 상기 고분자층에 여러 가지 물질을 첨가하여 표시장치에 요구되는 다양한 기능을 수행할 수 있다.
유리, 고분자층, 강도, 인성, 표시장치

Description

표시장치용 다층 기재 및 이를 구비한 표시장치{MULTI-LAYERD SUBSTRATE FOR DISPLAY AND DISPLAY DEVICE COMPRISING THE SAME}
도 1은 본 발명의 제1구현예에 따른 표시장치용 다층 기재를 보여주는 단면도.
도 2는 본 발명의 제2구현예에 따른 표시장치용 다층 기재를 보여주는 단면도.
도 3은 본 발명의 제3구현예에 따른 표시장치용 다층 기재를 보여주는 단면도.
[기술분야]
본 발명은 기판의 물성을 증가시키고, 다양한 기능을 수행할 수 있도록 유리 기판 사이에 고분자층이 삽입된 표시장치용 다층 기재와, 상기 다층 기재를 기판으로서 적어도 하나 이상 구비한 표시장치에 관한 것이다.
[종래기술]
표시장치는 TV를 비롯하여 전자계산기, 전자시계, 자동차 네비게이션, 사무 자동화기기, 휴대전화, 노트북 등에 널리 사용되고 있다.
이러한 표시장치로는 플라즈마 표시장치, 액정 표시장치, 전자방출 디바이스 및 전계발광 표시장치 등이 있으며, 화상을 구성하기 위해 화소를 구성하기 위한 재료 및 전극 등을 유리 기판상에 형성하고 있다.
표시장치용 유리 기판은 원료를 조합하고 조합한 원료를 용융설비를 사용하여 용융한 후, 판형으로 성형하여 제조된다. 이러한 유리 재질의 기판은 내충격성이 약해 이송 공정 또는 작업 도중 쉽게 파손되는 문제가 있다.
최근에는 내충격성이 우수하고 경량화가 가능한 플라스틱 필름으로 유리 재질의 기판을 대체하려는 연구가 활발히 진행되고 있으나, 고분자가 지닌 특성상 패널 공정 도중 쳐짐이 발생하고, 유리 재질에 비해 쉽게 휘는 문제가 발생한다.
본 발명의 목적은 강도 및 내충격성 등 물성이 향상되어 기판의 이송 또는 패널 형성시 작업성을 향상시킬 수 있는 표시장치용 다층 기재와, 상기 기판이 구비된 표시장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 밀착 접합되는 제1기재와 제2기재, 및 상기 제1기재와 제2기재 사이에 적어도 1층 이상의 고분자층을 포함하는 표시장치용 다층 기재를 제공한다.
또한 본 발명은 상기 표시장치용 다층 기재를 기판으로서 적어도 하나 이상 구비하는 플라즈마 표시장치, 액정 표시장치, 음극선관, 전자방출 디바이스 및 전 계발광 표시장치로 이루어진 군에서 선택된 1종의 표시장치를 제공한다.
이하 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
본 발명의 표시장치용 다층 기재는 유리 재질의 기판 사이에 다양한 기능을 하는 고분자층을 삽입하여 기판의 물성을 증가시킬 뿐만 아니라, 상기 고분자층의 조성을 달리하여 표시장치의 종류에 따라 요구되는 다양한 기능을 수행할 수 있는 특징이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 표시장치용 다층 기재를 보여주는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 상기 표시장치용 다층 기재(20)은 기밀 상태로 접합되는 제1기판(10)과 제2기판(14) 사이에 고분자층(12)이 삽입된 구조를 가진다.
상기 제1 및 제2기판(10, 14)은 통상의 표시장치에 사용되는 유리 재질이 가능하며, 이러한 유리 재질은 소다 라임 유리(soda lime glass), 중성 보로실리케이트 유리(neutral borosilicate glass), 및 무 알칼리 유리(non-alkali glass) 등이 가능하다. 특히 표시장치의 기판으로 사용하기 위해 상기 제1 및 제2기판(10, 14)은 가시광선 투과도가 90% 이상인 것을 사용한다.
이러한 제1 및 제2기판(10, 14)은 유리 원료를 혼합하여 용융시킨 후, 슬롯 다운드로법, 오버플로 다운드로법, 플로트법 및 롤 아웃법 등의 방법으로 판형으로 성형하고 절단하는 공정을 거쳐 제조된다.
상기 제1 및 제2기판(10, 14)의 재질, 두께, 크기 등은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 적용하고자 하는 표시장치의 종류에 따라 적절히 선택할 수 있다.
또한 상기 제1 및 제2기판(10, 14)은 후속에서 설명되는 고분자층(12)과의 밀착성을 높이기 위해 오존 분위기 하에서 코로나 처리, 플레이밍 처리, 스퍼터링 처리, 자외선 조사, 전자선 조사 등의 에칭 처리를 수행한다.
상기 고분자층(12)은 유리 재질의 제1기판 및 제2기판(10, 14) 사이에 삽입되어 다층 기재(20)에 인가되는 압력 또는 힘을 분산시켜 상기 다층 기재(20)의 기계적 물성을 증가시킨다.
본 발명에 따른 고분자층(12)은 표시장치의 기판에 적합하게 사용되도록 투과도가 90% 이상, 바람직하기로 92 내지 95%이고, 흐림도가 유리 재질의 제1기판(10) 및 제2기판(14)과 비교할 때 1% 이하만큼 증가하는 것이 바람직하다.
상기 고분자층(12)을 구성하는 투명성을 가지며 필름 성형이 용이한 것이 가능하며, 대표적으로, 폴리비닐포르말(polyvinyl formals), 폴리비닐 아세탈(polyvinyl acetals), 폴리비닐렌(polyvinylene), 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리메타크릴레이트(polymethacrylate), 폴리크로토네이트(polycrotonate), 폴리아크릴아미드(polyacrylamide), 폴리비닐알코올(polyvinylalcohol), 폴리비닐클로라이드(polyvinylchloride), 폴리스타이렌(polystyrene) 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리이미드(polyimide), 폴리에테르술폰(polyethersulfone), 폴리아릴레이트(polyarylate), 폴리에틸렌나프탈레이트(polyethylene naphthalate), 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate)로 이루어진 열가소성 수지와 에폭시, 불포화 폴리에스터 등의 열경화성 수지로 이루어진 군에서 1종 이상 선택하여 사용 한다.
이러한 고분자층(12)의 두께는 제1기판 및 제2기판(10, 14)의 두께에 따라 달라지며, 상기 제1기판(10)과 제2기판(14)의 투과도가 저하되지 않고, 적절한 강도 및 밀착력을 갖도록 50 nm 내지 50 mm, 바람직하기로 1 mm 내지 40 mm, 더욱 바람직하기로 20 mm 내지 30 mm의 두께로 형성된다.
또한 상기 고분자층(12)은 상기 제1 및 제2기판(10, 14)과의 밀착성을 높이기 위해 오존 분위기 하에서 코로나 처리, 플레이밍 처리, 스퍼터링 처리, 자외선 조사 또는 전자선 조사 등의 처리를 수행한다.
이러한 고분자층(12)의 제조는 통상적인 필름 제조방법인 건식방법 또는 습식방법이 가능하다.
건식방법은 화학 증착법, 이온빔 보조된 증착법(IBAD), 플라즈마 강화된 화학 증착법(PECVD), 팽창 열 플라즈마 CVD(ETPCVD), 유도 결합 플라즈마(ICP) 또는 전자 사이클로트론 공명(ECR)을 이용한 고강도 플라즈마 화학 증착(HIPCVD) 등이 가능하다. 상기 건식방법은 증착과 동시에 필름 상태로 형성이 가능하여, 별도의 중합 공정이 필요 없으며, 다층 기재(20) 전면에 걸쳐 형성된 고분자층(12)의 두께 및 특성이 균일하고, 초박막의 얇은 두께로 제조할 수 있는 장점이 있다.
습식방법은 스핀 코팅법, 딥 코팅법, 및 바 코팅법이 가능하고, 연속 공정에 적합한 캐스팅법, 롤링법 및 스프레이 코팅법이 가능하다. 상기 습식방법은 전술한 바의 고분자, 이의 모노머, 또는 올리고머를 포함하는 코팅액을 사용하여 별도의 건조 및 경화공정을 수행하여 필름 상태로 형성한다. 이때 상기 코팅액은 통상 적으로 사용되는 바인더, 용매, 가교제, 개시제, 분산제 가소제, 점도조절제, 자외선 흡수제, 감광성 모노머 및 증감제 등을 더욱 포함할 수 있으며, 본 명세서에서는 언급하지 않는다. 이때 경화공정은 코팅액에 함유된 물질의 종류에 따라 달라지며, 통상적인 자외선, 전자선 또는 X선 등의 방사선을 조사하거나 열을 가하여 수행한다.
이하 본 발명에 따른 표시장치용 다층 기재의 제조방법을 설명한다.
먼저, 유리 원료를 연속 용융로에 투입하고 용해조에서 유리 원료를 용해시켜 청징조에서 탈포하여 균질한 상태의 용융 유리를 제조한다.
이어서, 상기 용융 유리를 성형장치에 공급하여 판형으로 성형하고, 서냉하여 필요한 크기로 절단하여 제1및 제2기판을 제조한다.
다음으로, 상기 제1기판 또는 제2기판 중 어느 하나의 기판상에 적어도 하나 이상의 고분자층을 건식 또는 습식 코팅시키거나, 적어도 하나 이상의 고분자층을 소정 압력을 가해 라미네이션(lamination) 시킨 후, 나머지 기판을 합지하여 밀착시킨다.
한편, 본 발명에 따라 기판 사이에 삽입된 고분자층은 단순히 유리 재질의 기판의 강도를 증가시키는 것 이외에, 상기 필름 제조시 조성을 달리하거나, 여러 층의 고분자층들을 적층하여 광학 필터로서 기능을 수행할 수 있다
상기 고분자층은 표면반사 방지층(Anti-reflecting layer), 근적외선 차단층(NIR-cut layer), 전자 차폐층(EMI layer), 위상차판, 시야각 보상층 및 휘도향상층, 색 보상층으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종 이상으로 적용 가능하며, 이외에 통상적으로 표시장치의 광학 필름 또는 광학 필터에 사용되는 반사판 및 반투과 반사판층 등 또한 적용 가능하다.
표면반사 방지층은 표시장치의 표면에 입사되는 외광의 반사를 방지하기 위해 사용하며, 통상적으로 고굴절율막과 저굴절율막을 함께 사용한다. 상기 고굴절율막은 전술한 바의 고분자에 ZnO, TiO2, ZrO 등의 굴절율 1.6 이상의 금속 산화물을 포함하고, 상기 저굴절율막은 전술한 바의 고분자에 SiO2, MgF2, Al2O3 등과 같이 굴절율이 1.6 이하의 실리콘계 유기재료 또는 불소계 유기재료를 포함하여 필름 상태로 라미네이션 시키거나, 코팅하여 형성한다.
근적외선 차단층은 가시광선을 투과하고 화면의 해상도를 저해하는 근적외선을 차단하기 위해 사용된다. 상기 근적외선 차단층은 전술한 바의 고분자에 근적외선 파장을 흡수할 수 있는 아조 염료, 시아닌 염료, 디페닐메탄 염료, 트리페닐메탄 염료, 프탈로시아닌 염료, 크산텐계 염료, 디페닐렌계 염료, 인디고, 포피린 등의 염료를 분산시켜 필름 상태로 라미네이션 시키거나, 코팅하여 형성한다.
전자 차폐층은 도전성을 가지는 막으로서, 전술한 바의 고분자에 전자 차폐 효과가 있는 도전성 물질인 동, 스테인레스, 알루미늄, 니켈, 티탄, 텅스텐, 주석, 철, 은, 크롬 등의 금속을 분산시켜 필름 상태로 라미네이션 시키거나, 코팅하여 형성한다.
위상차판은 표시장치의 패널 내부로부터 반사되는 빛의 방출을 막아 가시영역이 넓은 파장 범위로 차광하여 화상의 시인성 및 콘트라스트를 향상시키기 위해 사용된다.
시야각 보상층은 표시장치의 화면을 수직이 아닌 다소 경사진 방향에서 본 경우 화상이 비교적 선명하게 보일 수 있도록 시야각을 넓히기 위한 것으로, 전술한 바의 고분자에 디스코틱 액정을 도입하여 필름 상태로 라미네이션 시키거나, 코팅하여 형성한다.
이때 상기 고분자층을 다층으로 형성하는 경우 각 필름간의 접착을 위해 접착층이 도입될 수 있으며, 이러한 접착층은 폴리아크릴계, 실리콘계 고분자, 폴리에스테르계, 폴리우레탄계, 폴리에테르계 단독 및 이들의 공중합체가 사용되고 있으며, 그 중 응집력 및 투명성 등이 우수한 폴리아크릴계 고분자가 사용된다.
전술한 바의 고분자층은 도 1에 도시한 바와 같이 단층으로 형성할 수 있으며, 2층 이상의 다층으로 형성이 가능하다. 이때 다층으로 형성된 고분자층은 서로 접하도록 형성하거나 추가의 제3기재를 포함하여 형성할 수 있다.
도 2는 본 발명의 제2구현예에 따른 표시장치용 다층 기재를 보여주는 단면도이다.
도 2를 참조하면, 상기 표시장치용 다층 기재(40)는 밀착 접합되는 제1기재(30) 및 제2기재(34) 와, 상기 제1기재(30) 및 제2기재(34) 사이에 형성된 제1고분자층(32a) 및 제2고분자층(32b)을 포함한다.
이때 제1기재(30) 및 제2기재(34)는 상기 제1구현예에서 설명한 바를 따르며, 상기 제1고분자층(32a) 및 제2고분자층(32b)은 전술한 바의 투명한 고분자층 외에, 표면반사 방지층, 근적외선 차단층, 전자 차폐층, 위상차판, 시야각 보상층, 휘도 향상층 및 색 보상층으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상이 가능하며, 각 층간의 접착을 위해 점착층이 더욱 포함될 수 있다.
도 3은 본 발명의 제3구현예에 따른 표시장치용 다층 기재를 보여주는 단면도이다.
도 3을 참조하면, 상기 표시장치용 다층 기재(60)는 밀착 접합되는 제1기재(50), 제2기재(54) 및 제3기재(56)와, 상기 제1기재(50) 및 제2기재(54) 사이에 형성된 적어도 1층 이상의 제1고분자층(52a)과, 상기 제2기재(54)와 제3기재(56) 사이에 형성된 적어도 1층 이상의 제2고분자층(52b)을 포함한다.
이때 제1기재(50), 제2기재(54), 제3기재(56), 제1고분자층(52a) 및 제2고분자층(52b)은 상기 제1구현예에서 설명한 바를 따른다.
전술한 바의 제1구현예 내지 제3구현예에 의해 제시된 다층 기재를 표시장치의 기판으로 적합하게 적용하기 위해선 고분자층을 단층 또는 다층으로 적층하더라도 충분한 가시광선을 투과시켜야 하고, 내·외부 반사도가 거의 없어야 하며, 높은 투명도를 가지고 일정 수준 이상의 내구성을 만족시켜야 한다. 이러한 물성들은 목적하는 바에 따라 달라질 수 있으나, 패널에 적용하기 위해 가시광선 투과도가 20 내지 80%가 되도록 한다.
전술한 바와 같이 다양한 기능을 수행할 수 있는 고분자층이 삽입된 다층 기재는 기판으로서 이를 적어도 하나 이상 구비하는 표시장치에 적합하게 도입된다.
대표적으로, 상기 표시장치는 플라즈마 표시장치(Plasma Display Panel, PDP), 액정 표시장치(Liquid Crystal Display, LCD), 음극선관(Cathode-ray Tube, CRT), 전자방출 디바이스(Electron Emission Device, EED) 및 전계발광 표시장치(Light Emitting Diode, LED)가 사용될 수 있으며, 이때 고분자층의 종류는 각각의 표시장치에서 요구되는 바에 따라 적절히 조절한다.
상기 표시장치는 본 발명에 따른 다층 기재를 적어도 하나 이상 채용하여, 상기 다층 기재의 물성이 증가함에 따라 작업성이 증가되며, 다양한 기능을 수행할 수 있는 고분자층을 도입할 수 있어 표시장치에 장착되는 별도의 필터를 사용하지 않아도 동등한 효과를 얻는다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나 하기한 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일 뿐 본 발명이 하기한 실시예에 한정되는 것은 아니다.
< 실시예 1>
소다 라임 재질의 유리 기판을 2개 준비하였으며, 이때 기판은 360㎜×60㎜×0.7㎜(가로/세로/두께)의 크기로 절단된 것을 사용하였다.
상기 기판의 표면을 코로나 처리한 후, 증착 챔버에 주입하여 에틸렌 모노머를 증착시켜 500 nm의 폴리에틸렌 박막을 형성하였다. 이어서, 상기 폴리에틸렌 박막이 형성된 기판과 별도로 준비된 기판을 합지한 후 실리콘 고분자로 실링하여 다층 기재를 제조하였다.
얻어진 다층 기재의 가시광선 투과도를 측정한 결과 80%를 나타내었으며, 이러한 결과로 상기 다층 기재가 표시장치의 전면패널의 기판으로 바람직하게 적용가능함을 알 수 있었다.
< 실시예 2>
소다 라임 재질의 유리 기판을 2개 준비한 후, 각각의 표면을 코로나 처리 하였다. 이때 기판은 360㎜×60㎜×0.7㎜(가로/세로/두께)의 크기로 절단된 것을 사용하였다.
상기 기판상에 아크릴레이트계 코팅액으로 스핀 코팅한 후, 방사선을 조사하여 50 mm의 폴리아크릴레이트 후막을 형성하였다. 이어서, 상기 폴리아크릴레이트 후막이 형성된 기판과 별도로 준비된 기판을 합지한 후 실리콘 고분자로 실링하여 다층 기재를 제조하였다.
얻어진 다층 기재의 가시광선 투과도를 측정한 결과 78%를 나타내었으며, 이러한 결과로 상기 다층 기재가 표시장치의 전면패널의 기판으로 바람직하게 적용가능함을 알 수 있었다.
따라서, 본 발명에 의해 기밀 상태로 접합되는 제1기판과 제2기판 사이에 적어도 한층 이상의 고분자층이 구비된 표시장치용 다층 기재를 제조하였다. 상기 본 발명에 따른 기판은 종래 단층의 유리 재질의 기판과 비교하여 강도가 향상되어 기판의 이송 또는 패널 형성시 작업성을 향상시킨다. 또한, 상기 기판이 표시장치용 필터에 요구되는 다양한 기능을 수행할 수 있도록 고분자층에 여러 가지 물질을 첨가할 수 있어, 표시장치의 종류에 따라 다양하게 적용가능하다.

Claims (11)

  1. 밀착 접합되는 제1기재와 제2기재, 및
    상기 제1기재와 제2기재 사이에 존재하는 적어도 1층 이상의 고분자층을 포함하고,
    상기 고분자층은 투과도가 90% 이상인 것인 표시장치용 다층 기재.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1기재 및 제2기재는 유리 재질인 표시장치용 다층 기재.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 유리 재질은 소다 라임 유리, 중성 보로실리케이트 유리, 및 무 알칼리 유리로 이루어진 군에서 선택된 1종인 표시장치용 다층 기재.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 고분자층은 두께가 50 nm 내지 50 mm인 표시장치용 다층 기재.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 고분자층은 폴리비닐포르말(polyvinyl formals), 폴리비닐 아세탈(polyvinyl acetals), 폴리비닐렌(polyvinylene), 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리메타크릴레이트 (polymethacrylate), 폴리크로토네이트(polycrotonate), 폴리아크릴아미드(polyacrylamide), 폴리비닐알코올(polyvinylalcohol), 폴리비닐클로라이드(polyvinylchloride), 폴리스타이렌(polystyrene) 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리이미드(polyimide), 폴리에테르술폰(polyethersulfone), 폴리아릴레이트(polyarylate), 폴리에틸렌나프탈레이트(polyethylene naphthalate), 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate), 에폭시 수지 및 불포화 폴리에스터 수지로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 단독 또는 공중합체인 표시장치용 다층 기재.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 고분자층은 화학 증착법, 이온빔 보조된 증착법, 플라즈마 강화된 화학 증착법, 팽창 열 플라즈마 화학증착법, 유도 결합 플라즈마 및 전자 사이클로트론 공명을 이용한 고강도 플라즈마 화학 증착으로 이루어진 군에서 선택된 1종의 건식방법; 또는
    스핀 코팅법, 딥 코팅법, 바 코팅법, 캐스팅법, 롤링법 및 스프레이 코팅법으로 이루어진 군에서 선택된 1종의 습식방법 중에서 선택된 방법에 의해 제조되는 것인 표시장치용 다층 기재.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 고분자층은 표면반사 방지층, 근적외선 차단층, 전자 차폐층, 위상차 판, 시야각 보상층, 휘도 향상층, 색 보상층 및 점착층으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 표시장치용 다층 기재.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 고분자층을 2종 이상으로 포함하는 경우 고분자층들이 서로 접하도록 라미네이션 되거나, 고분자층들 사이에 추가의 기재를 라미네이션하여 분리 형성되는 표시장치용 다층 기재.
  9. 제1항 내지 제8항 중에서 선택된 어느 하나의 표시장치용 다층 기재를 기판으로서 적어도 하나 이상을 구비하는 표시장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 표시장치는 플라즈마 표시장치, 액정 표시장치, 음극선관, 전자방출 디바이스 및 전계발광 표시장치로 이루어진 군으로부터 선택된 1종인 것을 특징으로 하는 표시장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 고분자층은 투과도가 92% 내지 95%인 것인 표시장치용 다층 기재.
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