KR100808044B1 - 액정패널용 베이스 필름, 액정패널용 기능성 필름, 기능성 필름의 제조 방법, 및 기능성 필름의 제조 디바이스 - Google Patents

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요시유키 오노
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스미또모 가가꾸 가부시끼가이샤
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Abstract

종래의 액정 디스플레이는 부품 점수가 많아 제조 비용의 저감이 어렵다. 또한, 대면적의 기판은 반송에 문제가 있었다.
본 발명에 따르면,긴 박막 형상 필름에, 각 광학 기능필름·TFT 디바이스, 발광디바이스를 형성하고, 이 필름을 전사에 의해 적층함으로써 액정패널이 제조된다. 액정패널의 기판이 되는 베이스 필름은 두께가 10㎛ 내지 200㎛ 이고, 곡률반경이 40㎜ 이하의 가요성을 갖고, 열팽창률이 ±50ppm/℃ 이하인 것이 바람직하다. 또한, 적어도 200℃ 의 열이력에 대하여, 기계적 및 광학적인 특성의 변화가 ±5% 이하인 것이 더욱 바람직하다.

Description

액정패널용 베이스 필름, 액정패널용 기능성 필름, 기능성 필름의 제조 방법, 및 기능성 필름의 제조 디바이스{BASE FILM FOR LIQUID-CRYSTAL PANEL, FUNCTIONAL FILM FOR LIQUID-CRYSTAL PANEL, MANUFACTURING PROCESS FOR FUNCTIONAL FILM AND MANUFACTURING APPARATUS FOR FUNCTIONAL FILM}
본 발명은 액정패널용 베이스 필름, 액정패널용 베이스 필름을 포함하는 기능성 필름, 기능성 필름을 포함하는 액정패널, 및 이면 발광 소스, 액정패널 및 이면 발광 소스을 탑재한 전자 디바이스, 기능성 필름의 제조방법, 기능성 필름의 제조장치, 및 액정패널용 베이스 필름의 제조장치에 관한 것이다.
최근의 정보화 사회의 진전에 따라, 실내의 거치형 화상 장치는 더 큰 디스플레이가 되도록 요구되어온 반면, 휴대형 장치에 대해서는 어두운 장소·밝은 장소의 어디에서나 사용할 수 있을 것이 필수적이다. 또한, 거치형·휴대형 모두 경량화가 요구되고 있다. 그 결과, 종래의 CRT (음극선관) 디스플레이는 평면 디스플레이로 교체되고 있다.
정보 디바이스의 애플리케이션은 실내의 거치형에서 휴대형으로 확대되고 있다. 거치형과 달리, 휴대형 정보 디바이스는 다양한 상황에서 사용된다. 거치형 디바이스는 더 큰 디스플레이를 갖고, 더 높은 휘도 및 넓은 시야각이 존재하도록 요구된다. 휴대형 디바이스는 다양한 상황에서 사용되기 때문에, 어두운 장소와 밝은 장소 모두에서 안정적인 시인성 및 낙하 등의 내충격성 향상이 요구되고 있다.
평면형 디스플레이는 플라즈마 디스플레이 (Plasma Display Panel), 액정 디스플레이 (Liquid Crystal Display) 와 유기 EL 디스플레이 (Organic Light Emitted Display) 가 알려져 있다. 플라즈마 디스플레이는 동작원리로부터 고전압을 발생시킬 필요가 있어 휴대 장치에는 적합하지 않고, 저소비전력으로 구동 가능한 액정 디스플레이와 유기 EL 디스플레이가 휴대용 장치에 적합하다.
더 높은 휘도, 더 넓은 시야각 때문에, 대형화의 디스플레이로서는 플라즈마 디스플레이가 선행하였다. 그러나, 액정 디스플레이는 경량화가 가능하고, 대형화도 플라즈마 디스플레이와 마찬가지로 가능하다. 따라서 최근에는 플라즈마 디스플레이와 마찬가지로 대형화도 행해지고 있다.
한편, 휴대 장치로서, 플라즈마 디스플레이는 동작원리로부터 고전압을 발생시킬 필요가 있어 휴대 장치에는 적합하지 않고, 저소비전력으로 구동 가능한 액정 디스플레이와 유기 EL 디스플레이가 휴대 장치로서 적합하다.
현상황에서는 액정 디스플레이가 주류이지만, 유기 EL 디스플레이는 화상의 선명함에 의해 앞으로 신장될 것이 예상되고 있다.
유기 EL 디스플레이와 액정 디스플레이는 개개의 화소에 액티브 디바이스를 구비하여 화소를 구동하는 "액티브 구동형" 과, 2조의 직교하는 전극에 의해 화소를 구동하는 "단순 매트릭스형" 이 있다. 액티브 구동형은 단순 매트릭스형에 비하여, 응답시간을 비약적으로 짧게 할 수 있고, 다수의 화소의 동화 디스플레이가 가능해진다. 또한, 콘트라스트나 계조 등 화질 요소를 세밀하게 할 수 있게 되어, CRT 에 상응하는 품질로 영화가 디스플레이되도록 한다. 이 결과, "액티브 구동형" 이 현재의 구동 시스템의 주류를 이루고 있다.
CRT, 유기 EL 디스플레이는 자발광형인 반면, 액정 디스플레이는 투과광, 또는 반사광을 사용함으로써 색을 현상한다. 액정 디스플레이는 3 그룹, 즉 화소전극이 각각 광을 투과하거나, 반사하거나 일부를 투과하고 일부를 반사하는 디바이스가 투과형, 반사형, 반투과형으로 분류된다.
거치형으로서 실내층에 한정되어 있는 경우, 투과형 액정 디스플레이나 유기 EL 디스플레이에서 화상은 선명하다. 그러나, 자연광의 발광강도보다 더 밝은 옥외 영역에서는 화상의 콘트라스트가 저하되어, 화상이 잘 보이지 않게 된다. 옥외에서도 콘트라스트가 저하되지 않도록 광원의 강도를 강화시키면, 옥내의 화상에 번쩍거림이 생기고, 소비전력이 커진다.
반대로, 반사형 액정 디스플레이는 외부광을 반사하여 화상을 디스플레이하기 때문에 옥외에서 시인성이 더 높다는 장점을 가지나, 어두운 장소에서는 화상이 보이기 어렵다는 결점이 있다. 이 문제는 프론트 라이트를 형성함으로써 개선할 수 있지만, 프론트 라이트는 휴대용 디바이스와 같은 작은 디스플레이에서조차 디스플레이 전체를 한결같이 조사하기 어렵다는 결점이 있다.
투과형과 반사형의 장점을 구비한 액정 디스플레이로서 반투과형 액정 디스플레이가 있다. 반투과형 액정 디스플레이는 화소전극을 반투과로 하거나 개구를 형성함으로써 백라이트의 광과 외부광의 모두를 디스플레이에 이용며, 옥외와 실내의 모두에서 시인성을 확보할 수 있다. 대부분의 휴대 정보 단말기에서 현재 반투과형 액정 패널이 사용된다.
그러나, 반투과형 액정 디스플레이의 화상은 어두운 장소에서는 투과형 액정 디스플레이나 유기 EL 디스플레이의 화상에 비해 떨어지고, 밝은 장소에서는 반사형 액정 디스플레이의 화상에 비해 떨어진다. 따라서, 휴대 정보단말로서 반투과형 액정 디스플레이를 이용하는데 추가적인 화질을 개선할 필요가 있다.
또한, 디스플레이는, 예를 들어, 다양한 장소에서 사용되는 휴대형 디바이스, 휴대전화나 PDA (개인 디지털 어시스턴트), 디지털 카메라, 디지털 비디오 카메라 등의 정보 단말을 포함하는 다양한 개인적·상업적 애플리케이션에서 사용된다. 따라서, 이러한 디스플레이 장치는 강건성이 요구된다.
휴대형 디바이스용 디스플레이 패널에 필요한 특성은 상술한 화질 이외에, 디스플레이 사이즈, 패널의 얇기, 소비전력 등이 있다.
강건성은 패널의 두께를 얇게 한다. 또한 충격에 강한 기판을 사용할 필요가 있다. 패널의 두께에 관해서는, 유기 EL 디스플레이는 원리적으로 기판 1장의 두께까지 박형화가 가능하다. 이에 대하여, 액정 디스플레이 패널은 반사형 액정 디스플레이는 기판 2장의 두께까지 박형화가 가능하지만, 투과형/반투과형 액정 디스플레이는 백라이트가 필요하기 때문에 두꺼워질 수 밖에 없다.
화질 이외의, 외형 치수, 무게, 강건성, 소비전력, 및 가격 등의 요소에 관해서 고찰한다. 전체 치수와 무게의 관점에서, 백라이트 등의 광원이 불필요한 유기 EL 디스플레이가 압도적으로 유리하다. 효과적인 밀봉기술에 의해, 이론적으로는 대략 지지기판 1 장 수준까지 박형화 및 경량화할 수 있다. 보조광원을 포함하지 않으면 반사형 액정 디스플레이 패널의 두께와 무게는 대략 지지기판 2장 수준까지 박형화 및 경량화할 수 있다. 그러나, 유기 EL 디스플레이에 비하여 여전히 불리하다.
이러한 장치들은 동일한 기판이 사용되는 한 실질적으로 등등한 강건성을 보인다. 소비전력에 관해서는 반사형 액정 디스플레이가 유리하다. 그러나, 반사형 액정 디스플레이에 보조광원을 탑재하면 투과형 액정 디스플레이나 유기 EL 디스플레이와 동등하다.
한편, 반투과형 액정 디스플레이에서, 밝은 장소에서는 백라이트를 소등하여 소비전력을 저감할 수 있다. 또한, 액정 디스플레이는 유기 EL 디스플레이에 비하여 더 긴 세월의 상업적 제작의 역사가 있어, 가격에서 더 유리하다.
최고 성능의 액정 디스플레이는 시각적으로 인지할 수 있는 정세도나 색수의 상한에 대략 도달하고 있다. 그러므로 이 이상의 화질의 향상은 큰 의미를 갖지 않는다. 따라서, 현재의 연구활동은 화질 이외의 성능 요소의 향상에도 중점이 두어지고 있다.
예를 들어, 저온 다결정규소 박막 트랜지스터 (poly-Si TFT) 기술에 의해, 종래에는 외부 장치로서 제공되어왔던 전자회로를 유리 기판 상에 집적할 수 있다. 이것에 의해, 액정 디스플레이에서, 부품 수의 삭감, 프레임의 협소화, 소비전력의 저감이 이루어져 왔다. 또한, 종래의 유리 기판 자리에 플라스틱 기판을 포함하는 액정 디스플레이의 연구는 필름의 박형화, 경량화, 떨어뜨림에 대한 내성을 추구하면서 행해져 왔다.
한편, 유기 EL 디스플레이는 박형, 경량, 우수한 시인성에 있어서 액정 디스플레이보다 더 장래성이 있을 수도 있고, 이 때문에 발광 효율과 수명의 개선이 연구되고 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 거치 용도에는, 플라즈마 디스플레이, 투과형 액정 디스플레이 또는 유기 EL 디스플레이가, 휴대 용도에는, 반투과형 액정 디스플레이가 적합하다.
거치용과 휴대용의 양쪽 용도에 적합한 점에서, 액정 디스플레이는 플라즈마 디스플레이나 유기 EL 디스플레이에는 없는 장점을 구비함을 알 수 있다.
도 27 은 종래의 반투과형 액정 디스플레이 패널의 단면도를 나타낸다. 액정패널은 도 27 의 상반분에 나타내는 바와 같이, 액정을 2장의 기판으로 샌드위치되는 구성을 갖는다. 하나의 유리 기판 (312) 의 일 단부에는, 박막 트랜지스터 (311) 와 화소전극 (310) 을 구비한 화소가 규칙적으로 배열되고, 박막 트랜지스터 (311) 를 구동하기 위한 전기신호를 전송하기 위해 배선도 형성되어 있다. 여기서 화소전극 (310) 은 투과율이 30∼70% 로 설계되며, 통상적으로는 투과율 70% 로 설계되는 경우가 많다.
다른 한쪽의 유리 기판 (304) 의 일 단부에는 컬러 필터 (305) 가 배치된다. 컬러 필터 (CF ; 305) 는 화소전극, 블랙 매트릭스 (BM) 은 각각 화소전극 및 화소전극간의 경계에 대향하여 배치되고, 투명 전극 (307) 이 이들을 덮고 있다. 이들 2장의 기판의 표면에는, 액정을 원하는 방향으로 배향시키기 위한 배향 필름 (307, 309) 이 각각 형성되어 있다. 이들 2장의 기판은 기판의 주변부에 배치된 시일재 (sealing material) B 에 의해 고정된다. 액정은 이들 2장의 기판의 틈을 채운다.
이러한 액정을 협지한 2장의 기판 각각의 외부 표면에는, 여러가지 광학 기능을 갖는 필름 기판이 부착된다. 이 도면에서, 입사광을 원편광으로 변환하기 위하여 2장의 필름 기판, 즉 편광판 (직선편광판 ; 302, 314) 과 지연 필름(1/4 파장판 ; 303,313) 을 적층한다. 또한, 외광의 반사를 막기 위한 반사방지판 (301) 도 제공된다.
시일재 B 를 도포할 때에는, 이후의 액정 주입을 위해 개구부를 남겨 놓는다. 이들 2장의 기판 사이를 주어진 거리로 유지하기 위해, 주어진 틈의 거리 (예를 들어 6㎛ 정도) 에 대응한 스페이서를 산포해 둔다. 스페이서는 화소전극보다 상당히 작다. 이것을 일정한 하중하에서 소성한 후에, 시일재의 개구부로부터 액정이 주입도니다. 마지막으로, 자외선 경화재료로 시일재 (1130) 의 개구부를 밀봉하여 액정패널을 제공한다.
도 27 의 하반부에는 백라이트의 구성이 나타나 있다.
백라이트는 램프나 발광 다이오드 (LED) 와 같은, 백색광을 출력하는 광원 (C), 도광체 (317), 반사판 (318), 확산시트 (316), 및 시야각 조정시트 (315) 를 포함한다.
여기서, 백라이트가 가능한 한 한결같은 면발광체로서 동작하도록, 또한, 광원 C 로부터 광을 가능한 한 효율적으로 액정패널의 방향으로 유도하도록, 이들 부품의 구성이 최적화되어 있다. 통상, 도광체는 폴리메틸 메타크릴레이트 (PMMA) 로 이루어진 투명한 플라스틱 기판이 되고, 두께는, 예를 들어, 1.0㎜ 정도이다. 반사판 (318), 확산시트 (316), 시야각 조정시트 (315) 는, 각각의 광학 기능을 하기 위해 프로세스된다. 이에 의해, 도 27 의 백라이트의 부품의 전체 두께는 2.0㎜ 정도이다.
다음으로, 도 27 을 참조하여 반투과형 액정 디스플레이의, 투과형 액정 디스플레이로서의 동작을 설명한다.
광원 C 로부터의 백색광은 도광체 (317) 에 입사하여, 반사판 (318) 에 의해 진로를 변경한 후에 확산시트 (316) 에서 확산된다. 확산광은 시야각 조정시트 (315) 에 의해 원하는 배향성을 갖도록 조정된 후에 액정패널에 도달한다.
이 광은 무편광이지만, 어느 한쪽의 직선편광만이 액정패널의 직선편광판 (314) 을 투과한다. 이 직선편광은 지연 필름 (1/4 파장판 ; 313) 에 의해 원편광으로 변환되고, 유리 기판 (312), 반투명한 재료로 이루어진 화소전극 (310) 등을 순차적으로 통과하여, 결국 액정층 (308) 에 도달한다.
여기서 화소전극 (310) 과 대향하는 투명 전극 (대향전극 ; 306) 사이의 전위차의 유무에 의존하여, 액정분자의 배향이 제어된다. 즉, 어느 극단적인 배향상태에 있어서는, 도 27 의 하반부로부터 입사한 원편광이 그대로의 상태에서 액정층 (308), 그 후 투명 전극 (306) 을 통과한다. 다음으로, 어느 특정한 파장범위의 광이 컬러 필터 (305) 를 투과하여 지연 필름 (1/4 파장판 ; 313) 에 도달한다. 이리하여 편광판 (직선편광판 ; 314) 을 대략 완전히 투과한다. 따라서, 이 화소는 컬러 필터로 결정되는 색을 가장 밝게 디스플레이한다.
또한, 별도의 극단적인 배향상태에 있어서, 액정층을 통과하는 광의 편광이 변화하여, 컬러 필터를 투과한 광은 지연 필름 (1/4 파장판 ; 303) 과 편광판(직선편광판 ; 302) 에 의해 대략 완전히 흡수된다. 따라서, 이 화소는 흑색을 디스플레이한다. 이들 2가지 상태 사이의 중간적 배향상태에서는 광이 부분적으로 투과되기 때문에, 이 화소는 중간색을 디스플레이하게 된다.
다음으로, 반투과형 액정 디스플레이의 반사형 액정 디스플레이로서의 동작을 설명한다.
외광이 도 27 의 상부로부터 액정패널에 입사한 경우에는, 편광판 (직선편광판 ; 302) 과 지연 필름 (1/4 파장판 ; 303) 을 투과한 원편광이 액정층을 통과한다. 그 후, 화소전극에 의해 그 광의 30% 가 반사되어 디스플레이에 이용된다. 따라서, 이 디스플레이는 반사형 액정 디스플레이로서 동작한다.
다음으로, 반투과형 액정 디스플레이의 동작을 설명한다.
반투과형 액정 디스플레이에서, 화소전극은 반투명한 재료로 이루어지고, 투과형 액정 디스플레이로서의 동작은 전술한 바와 같으며, 다만 화소전극의 광의 투과율을 예를 들어 70% 로 설계한 경우에는, 30% 의 광이 디스플레이에 사용되지 않게 된다. 한편, 외광이 도 27 의 상방으로부터 액정패널에 입사한 경우에는, 직선편광판과 1/4 파장판을 투과한 원편광이 액정층을 통과하고, 그 광의 30% 가 반사되어 디스플레이에 이용된다. 따라서, 반사형 액정 디스플레이로서 동작한다.
종래의 기술에서, 박막 트랜지스터의 구성요소가 되는 기판은 박막 트랜지스터를 제조하는 동안 고온에 견딜 수 있는 유리 기판이 사용되어 왔다. 한편, 보다 저온에서 박막 트랜지스터를 형성하는 기술도 조사되어 왔다. 이러한 기술의 경우, 최근의 소형화에 대한 필요에 대응할 때, 디바이스 특성이 액정을 구동하는 박막 트랜지스터가 형성되는 기판상의 기능성 디바이스를 형성하는데 적합하지 않다. 이 때문에, 이 기술는 실용적으로 이용하지는 않고 있다.
박막 트랜지스터는 석영 기판 상에 형성되는 고온 다결정 규소 트랜지스터·유리 기판 상에 형성되는 저온 다결정 규소 트랜지스터·유리 기판 또는 플라스틱 기판 상에 형성하는 비정질 규소 트랜지스터의 3 가지 카테고리로 분류될 수 있다. 액정패널의 소형화를 위해, 종래 외부 디바이스였던 드라이버 IC 를 유리 기판 상에 형성하는 것이 시도되고 있다. 비정질 규소 트랜지스터는 보다 낮은 온도에서 제조가 가능하지만, 드라이버 IC 를 동작시키는데 적합한 특성을 플라스틱 기판 상에서 실용화할 수는 없다. 이 때문에, 현상황의 제조기술로서는 저온 다결정 규소 트랜지스터를 유리 기판 상에 형성하는 것이 보다 현실적이다.
도 28 에 나타내는 바와 같이, 플라스틱 기판을 사용한 투과형 액정 디스플레이는, 예를 들어 Asano 등이 설명하는 바와 같이 (A. 아사노 및 T. 키노시타, "플라스틱 기판으로 이루어진 저온 다결정 규소 TFT 컬러 LCD 패널," 정보 디스플레이를 위한 사회 국제 심포지움 다이제스트의 기술 논문 (정보 디스플레이를 위한 사회, 보스턴, 2002,) 33 권, 1196-1199쪽 (A. Asano and T. Kinoshita, “Low-temperature polycrystalline-Silicon TFT color LCD panel made of plastic substrates," in Socicty for Information Display International Symposium Digest of Technical Papers (Society for Information Display, Boston, 2002,) Vol.33, pp.1196-1199.)) 시험제작되어 있다.
상기 논문에서는, 에칭방지 층 (1170) 을 포함하는 유리 기판 (1180) 상에, 기지의 저온 다결정 규소 박막 트랜지스터의 제조 프로세스에 의해 다결정 규소 TFT 를 형성하고, 다결정 규소 TFT 상에 분리 가능한 접착제를 형성하고, 임시 기판을 부착한다 (도 28(a)). 다음으로, 플루오르화 수소산 (HF) 에 의해 유리 기판 (1180) 을 에칭 제거한다 (도 28(b)). 그 후, 에칭방지 층을 제거 후, 접착제를 통해 두께 0.2㎜ 의 플라스틱 기판에 다결정 규소 TFT 를 접착시킨다 (도 28(c)). 순차적으로, 임시 기판과 분리 가능한 접착제 (1150) 를 제거한다 (도 28(d)). 다음으로, 이 기판과, 예를 들어, 컬러 필터 및 투명 전극을 포함하는 기판이 서로 대향하도록 배치된다. 이 기판들의 틈에 액정분자를 주입함으로써 액티브 구동 액정 디스플레이 패널을 형성한다.
종래의 투과형/반투과형 액정 디스플레이는 백라이트를 사용하기 때문에 두꺼워지고, 또한 무거워진다. 이 과제를 해결하는 수법으로서, 유기 EL 을 사용하는 구성이 제안되어 있다.
유기 EL 을 백라이트로서 사용한 구성이 일본 공개특허공보 2000-29034호나 일본 공개특허공보 2002-98957호에 개시되어 있으며, 이하 도 29 를 사용하여 설명한다.
도 29(a) 에 나타나는 일본 공개특허공보 2000-29034호는 종래의 소성 프로세스에 의한 배향 필름의 형성 동안에 유기 EL 의 악화 방지를 위해, 미리 배향처리를 행한 배향 필름 (623) 을 디스플레이-구동 기판 (621) 및 대향기판 (622) 에 적층한다.
도 29(a) 의 액정 디스플레이 패널은 다음과 같이 제조된다. 우선, 각각의 프로세스에 의해 제작된 TFT 어레이 기판 (621) 과, 면발광체를 구비한 대향기판 (622) 에 적층된다. 그 후, 이것을 통상의 러빙처리를 함으로써, 상기의 중합체 (polymer) 필름에 액정 조성물 (624) 에 대한 배향 기능을 제공하여, 배향 필름 (623) 을 형성한다. 그 후, TFT 어레이 기판 (621) 과 대향기판 (622) 에 대한 배향 필름 (623) 을 대향시킨다. 그 후, 그 틈에 액정 조성물 (624) 을 충전한 것이다.
도 29(a) 의 구조는 도 27 에 나타낸 종래 기술에 따라 유기 필름은 배향 필름에 적층되고, 백라이트는 유기 EL 로 대체된다. 유기 EL 을 형성하기 위한 기판은 필요하지만, 종래의 도광체가 수 ㎜ 의 두께를 갖는데 대하여, 유리 기판이 두께 0.4㎜ 를 갖는다. 이 때문에, 필름 두께의 감소를 가져온다.
일본 공개특허공보 2000-98957호에서는, 투과형 액정패널에서, 필름 두께와 무게를 줄이기 위해, 종래의 형광관을 대신하여, 유기 EL 발광디바이스가 종래의 형광관의 자리에 백라이트로서 이용되어, 필름의 박막화·경량화를 가져온다. 도 29(b) 는 그것의 구조를 나타낸다.
액정 디스플레이 패널은 제 1 전극기판 (650), 제 2 전극기판 (660) 및 이들 기판간의 액정층을 구비하고 있다.
제 1 전극기판 (650) 은 투명한 유리 기판 (651) 으로 구성되어 있고, 이 유리 기판의, 액정층과 접하는 표면에, 주사선 (652), 신호선 (653 ; 미도시), 화소전극 (654), TFT (655), 보조용량 (656 ; 미도시), 및 보조용량선 (657) 을 포함한다.
제 2 전극기판 (680) 에서, 투명한 유리 기판 (681) 상의 액정과 접하는 면에 액정의 대향전극이 되는 투명 전극 (682) 이 형성되고, 유리 기판 (681) 의 기판 투명 전극 (682) 이 형성되어 있는 면과 대향하는 면에는 유기 EL 의 발광 부분 (683, 685, 687, 689) 이 형성되고, 발광 부분 (683, 685, 687, 689) 의 틈이 되는 비발광 부분 (684, 686, 688) 이 형성되어 있다.
도 29(b) 는 액정패널의 대향전극이 형성된 기판의 이면에 유기 EL 로 이루어지는 평면 발광디바이스를 형성함으로써, 종래 필요로 되고 있던 백라이트용 도광판을 없앰으로써 박막화를 달성하는 것이다. 이 결과, 기판을 도 29(a) 의 기판이 3장 필요한 종래의 구성에 비하여, 기판을 2장으로 줄이는 것이 가능해져, 액정패널의 박막화가 가능해진다.
일본 공개특허공보 소 54-126559 호에는 긴 가요성 있는 필름을 액정 패널의 기판으로서 이용하는 것이 개시되어 있다. 그러나, 이 애플리케이션은 투명 전극 및 배향 필름을 포함하는 긴 플레시블 필름을 이용하여 단순 매트릭스 구동형의 흑백 액정 패널을 형성하는 예를 개시할 뿐이다. 일본 공개특허공보 소 54-126559 호는 크고 평평한 유리 기판이 비싸고 쉽게 제작될 수 없었던 시대의 긴 플라스틱 기판을 이용하는 액정 패널을 제조하는 것에 관한 것이다. 또한, 일본 공개특허공보 소62-150218 및 2006-27448 에서는, 배향 필름이 두 전극 상에 형성되는, 긴 플레시블 필름 사이의 틈에 액정을 채운다.
그러나, 액정 패널은 컬러화되고, 동화를 디스플레이하도록 요구되어왔다. 응답 속도를 증가시키기 위해, 액정의 화소가 박막 트랜지스터에 의해 직접 구동되는, 액티브 매트릭스 구동은 구동 시스템으로서 지배적이었다. 또한, 컬러 디스플레이는, 배향 필름에 추가하여, 지연 필름 및 편광 필름과 같은 다른 광학 기능성 필름을 필요로 한다. 추가적으로, 디스플레이 시인성의 향상이 필요해짐에 따라, 투과, 반사, 및 반투과 액정 패널과 같은 다양한 유형의 액정 패널이 개발되어 왔다. 그러나, 이러한 요구를 충족시키는 기술은 개시된 바가 없다.
1975 년경에 유리기판의 사이즈 증가 및 평탄성의 문제가 있었으나, 이러한 문제들은 유리 기판에 대한 제조 기술의 향상에 의해 극복되었고, 유리 기판은 박막 트랜지스터를 이용하는 액티브 구동형 액정 패널에 최적의 것이라고 신뢰되었다.
투과, 반사, 및 반투과 유형과 같은 다양한 유형의 액정 패널에서, 복수의 광학 기능성 필름을 기판에 적층하는 것이 필요하다. 이 프로세스에서, 이 필름은 하나씩 액정 패널에 적층되어, 광학 기능성 필름을 적층하는데 많은 단계를 요구하게 되었다.
적층 프로세스를 단순화하기 위해, 일본 특허공개공보 제 2002-358024 호 및 제 2002-148607 호는 긴 플렉시블 필름이 유리 기판에 적층되는 것을 개시하였다.
특허 문헌 1 : 일본 특허공개공보 제 2000-29034 호
특허 문헌 2 : 일본 특허공개공보 제 2002-98957 호
특허 문헌 3 : 일본 특허공개공보 소54-126559 호
특허 문헌 4 : 일본 특허공개공보 소62-150218 호
특허 문헌 5 : 일본 특허공개공보 제 2002-358024 호
특허 문헌 6 : 일본 특허공개공보 제 2002-148607 호
비특허 문헌 1 : A. 아사노 및 T.키노시타, "플라스틱 기판으로 이루어진 저온 다결정 규소 TFT 컬러 LCD 패널," 정보 디스플레이를 위한 사회 국제 심포지움 다이제스트의 기술 논문 (정보 디스플레이를 위한 사회, 보스턴, 2002,) 33권, 1196-1199 페이지. (A.Asano and T. Kinoshita, "Low-temperature polysilicon TFT color LCD panel made of plastic substrates," in Society for Information Display International Symposium Digest of Technical Papers (Society for Information Display, Boston, 2002,) Vol. 33, pp. 1196-1199.)
발명의 개시
이 발명에 의해 해결되는 문제점들
상술한 바와 같이, 액정 패널은 액정이 전극 사이에 협지되는 구성을 갖는다. 이리하여, 구동 전극 및 대향 전극을 분리된 기판상에 형성하는 것이 필요하다.
종래에는, TFT (박막 트랜지스터) 는 고온 가열 처리가 요구되기 때문에, 유리 기판을 이용하는 것이 중요하다고 믿어져왔다. 그러나, Asano 등이 설명한 방법을 도입함으로써 플라스틱 기판이 사용될 수도 있음이 알려졌다.
액정 패널은 기지의 방법에 의해 준비될 수도 있다. 액정 패널은 구동 전극을 포함하는 기판과 대향 전극을 포함하는 다른 기판 상에, 편광, 위상차, 및 배향과 같은 기능을 갖는 필름을 적층함으로써 제조되어왔다.
백라이트는 액정 패널의 제조 단계와 다른 단계에 의해 제조되고, 그 후 이 액정 패널의 이면에 배치된다.
유기 EL 을 백라이트로서 이용할 때 반투과 또는 투과 액정 패널의 구성은 3 장의 기판을 요구하고, TFT 는 아사노 등이 설명한 바와 같이 제조된다. 결과적으로, 액정 패널 및 백라이트는 각각 약 0.4mm 와 약0.2mm의 두께를 갖음으로써, 전체 두께가 최소 0.6mm 가 된다.
박막 및 경량 디스플레이 패널에 대한 요구가 높다. 이 때문에, E 잉크 주식회사 (미국) 는 전자 잉크 (electron ink) 를 이용하여, 액정 디스플레이의 10 분의 1 인, 두께 3mm 의 액티브 매트릭스형 디바이스를 개발했다.
액정 디스플레이는 휴대 전화를 위한 2.1 인치부터 개인용 컴퓨터를 위한 15, 17 인치까지, 텔레비전을 위한 17 인치 와이드부터 40 인치 와이드의 넓은 범위의 디스플레이 크기를 갖도록 요구된다. 보다 큰 디스플레이 크기에 대한 연구 및 개발이 시도되어왔다. 각 기판 크기에 대한 제작 라인을 건설하기는 힘들기 때문에, 직사각형 대-면적 기판이 이용되어야만 한다. 그러므로, 기판 크기가 커질때마다, 공장에서는 새로운 제작 라인을 세우는 것이 필요하다.
액정 디스플레이는 휴대 전화를 위한 2.1 인치부터 개인용 컴퓨터를 위한 17 인치 및 텔레비전을 위한 17 인치 와이드부터 40 인치 와이드의 넓은 범위의 디스플레이 크기를 갖도록 요구된다. 각 기판 크기에 대한 제조 라인을 구성하는 것이 어렵기 때문에, 직사각형 대-면적 기판이 이용되어야만 한다.
액정 디스플레이를 형성하는 단계는 규소 웨이퍼상의 반도체 디바이스를 형성하는 단계와 비슷하다. 매엽 (sheet) 프로세싱에서 하나의 베이스에 대해 많은 매엽을 형성할 때 생산성이 향상되기 때문에, 이 단계는 대형화가 진행되어 왔다. 수 cm 크기의 반도체 장치와 대조적으로, 액정 디스플레이는 40 인치 이상의 대각선 크기를 가질 수도 있다. 이 때문에, 1m x 1.5m 이상의 크기를 갖는 베이스로서의 유리 기판이 제안되었다.
다양한 크기에 대응하기 위해 제작 라인은 직사각형 대-면적 기판을 이용해야만 한다.
액정 패널은 광학 기능을 갖는 필름 (이후, "광학 기능성 필름" 으로 칭함) 이 TFT 를 포함한 기판 및/또는 대향 전극을 포함한 기판상에 하나씩 위치된다. 도 27에 도시된 액정 디스플레이에서, 액정을 협지하는 2 장의 기판은 액정을 대향하는 배향 필름을 포함하는 일 표면과, 지연 필름 및 편광 필름(판) 과 같은 광학 기능성 필름을 포함하는 타 표면을 갖는다.
이들 필름은 기판 상에 하나씩 위치되어야만 하므로, 제조 프로세스에서 더 긴 제작 단계 및 더 긴 턴어라운드 시간 (TAT) 이 필요하다.
직사각형 기판을 이용할 때, 기판은 카셋트로부터 하나씩 반송된다. 그러나, 기판 크기가 1.5 x 1.5m2 으로 증가하기 때문에, 후속하는 문제가 심각해진다.
유리 기판의 경우, (1) 유리의 하부 표면을 지지하면서 매엽이 반송되기 때문에, 더 큰 크기의 유리 기판은 장치를 위치시키는 면적의 큰 증가로 이어져, 결국 거대한 제조 공장을 필요로 하게 된다. 카셋트 반송에서는, 기판 사이의 상호 접촉을 피하기 위한 틈을 갖고 삽입되는, 카셋트가 이용되는데, 카셋트가 더 크고 무거워짐에 따라 반송이 어려워진다. (2) 유리 기판이 더 얇아졌다 하더라도, 종래에는, 기판이 사이즈 증가에 따라 더 무거워지는 경우 그 이상 기판이 얇아지는 것은 달성될 수 없었다. 반도체 집적 회로용 제조 라인에서 그랬던 것처럼, 이는 심지어 기판 두께의 증가로 이어질 수도 있다.
플라스틱 기판을 이용하는 경우, (1)플라스틱 기판은 가요성이 있어서, 예를 들어, 반송시에 휘어짐을 고려하여 장치를 설계하지 않으면, 플라스틱 기판을 프로세싱 장치에 삽입할 수 없다.
플라스틱 기판을 유리와 같은 딱딱한 기판에 적층하는 것이 제안되어 있다. 그러나, 이는 유리 기판이 사용된다는 (1) 과 같은 문제를 가져올 수도 있다. 또한, 이는 적층 및 박리와 같은 단계의 수를 증가시키고, 유리 기판의 사용은 재료 비용의 증가를 가져온다.
액정 패널 디스플레이의 대형화, 작은 디스플레이 사이즈의 다면 취득을 할 때, 기판은 더 두꺼워진다. 이에 반해서, 예를 들어, 실외 및 실내, 밝은 장소 및 어두운 장소, 맑은 날씨 및 비 내리는 날씨와 같이 다양한 환경에서 사용되는 휴대 디스플레이 디바이스의 경우 박형화가 요구된다.
기판의 박형화에 대응하기 위해 큰 기판을 이용하는 경우, 제조 장치는 더욱 정밀하도록 요구되며, 이는 장치가 더 고가가 되도록 한다. 이 때문에, 기판의 크기 증가에 의해, 액정 패널 제조 비용의 감소를 저해할 수도 있다.
또한, 종래의 액정 디스플레이 패널은 화소 전극이, 예를 들어, 약 0.3 내지 0.7 의 투과율을 갖음으로써 밝은 장소와 어두운 장소 양쪽에서 모두 우수한 시인성을 갖도록 설계된다. 따라서, 동일한 화소 면적을 갖는 반사 액정 디스플레이와 비교하여, 반-투과 액정 디스플레이에서는 외광의 사용 효율성이 감소되어, 디스플레이가 어두워진다. 또한, 동일한 화소 면적을 갖는 투과 액정 디스플레이와 비교하여, 백라이트로부터의 광의 이용률은 감소되고, 이로 인해 디스플레이가 어두운 문제점을 갖는다. 다시 말해서, 종래의 반-투과 액정 디스플레이는 반사 액정 디스플레이 또는 투과 액정 디스플레이보다 광 사용률이 더 낮고 디스플레이가 더 어두운 문제점을 갖는다.
이러한 상황의 관점에서, 본 발명이 설계되었다. 더 자세하게는, 본 발명의 목적은 박형 액정 디스플레이 패널을 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 제조 프로세스를 간략화함으로써 액정 디스플레이 패널의 제조 비용을 감소시키는 것이다.
이 문제를 해결하는 수단
본 발명은 유기 수지로 이루어지고 10μm 내지 200μm 의 두께, 곡률반경 40 mm 이하의 가요성, 및 ±50ppm/℃ 이하의 열팽창률을 갖는 액정 패널용 기판으로 이용되는 긴 기판인 베이스 필름을 제공하는 것이다. 열팽창률을 감소시키기 위하여 무기 충전제를 첨가할 수도 있다.
바람직하게는 무기 충전제가 1 nm 내지 380 nm 의 입자 크기를 갖는다. 바람직하게는 무기 충전제가 이산화 티탄 (titanium dioxide), 산화 아연 (zinc oxide), 알루미나 (alumina) 및 산화 규소 (silicon oxide)이다. 또한, 무기 충전제는 5 중량% 이상 90 중량% 이하로 함유된다.
또한, 베이스 필름은 1.5 Gpa 이상의 영률 (Young's modulus) 을 갖는 것이 바람직하다. 이 때문에, 필름은 제 1 롤로부터 제 2 롤로 송출되며, 그 동안 그것의 표면상에 필름이 형성될 수 있다. 또한, 베이스 필름은 프로세싱 동안 열이력에 대하여 내성을 가져야만 하고, 자세하게는, 기계적 및 광학적 특성의 변화는 200 ℃ 의 열이력에 대해 ±5 % 이하 , 250 ℃ 의 열이력에 대해 ±5 % 이하인 것이 바람직하다.
또한, 베이스 필름은 80 % 이상의 광 투과율을 갖는 것이 바람직하다.
상기 요건을 충족하는 재료는 아크릴 수지와 고리형 올레핀 (cyclic olefin) 수지를 포함한다. 아크릴 수지는 2관능 (bi-functional) 이상, 바람직하게는 3관능 (tri-functional) 이상의 아크릴 (acrylic) 또는 메타크릴 (methacrylic) 화합물이다.
2관능 이상, 바람직하게는 3관능 이상의 아크릴 또는 메타크릴 화합물은 비스페놀-A 디아크릴레이트 (bisphenol-A diacrylate), 비스페놀-S 디아크릴레이트 (bisphenol-S diacrylate), 디시클로펜타디에닐 디아크릴레이트 (dicyclopentadienyl diacrylate), 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트 (pentaerythritol triacrylate), 트리스(2-히드록시에틸)이소시아누레이트 트리아크릴레이트 (tris(2-hydroxyethyl)isocyanurate triacrylate), 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트 (pentaerythritol tetraacrylate), 비스페놀-A 디메타크릴레이트 (bisphenol-A dimethacrylate), 비스페놀-S 디메타크릴레이트 (bisphenol-S dimethacrylate), 디시클로펜타디에닐 디메타크릴레이트 (dicyclopentadienyl dimethacrylate), 펜타에리트리톨 트리메타크릴레이트 (pentaerythritol trimethacrylate), 트리스(2-히드록시에틸)이소시아누레이트 트리메타크릴레이트 (tris(2-hydroxyethyl)isocyanurate trimethacrylate), 및 펜타에리트리톨 테트라메타크릴레이트 (pentaerythritol tetramethacrylate) 로 이루어지는 군에서 선택된 하나 이상의 화합물을 포함하는 것이 더욱 바람직하다.
고리형 올레핀 수지는 고리형 올레핀 화합물의 부가 (공)중합체, 에틸렌과 고리형 올레핀 화합물의 부가 공중합체 또는, 고리형 올레핀 화합물의 개환 (공)중합체의 수소화체인 것이 바람직하다. 또한, 고리형 올레핀 화합물은 비시클로[2.2.1]헵타-2-엔 (bicyclo[2.2.1]hepta-2-ene), 5-메틸-비시클로[2.2.1]헵타-2-엔 (5-methyl-bicyclo[2.2.1]hepta-2-ene), 5-에틸-비시클로[2.2.1]헵타-2-엔 (5-ethyl-bicyclo[2.2.1]hepta-2-ene), 5-프로필-비시클로[2.2.1]헵타-2-엔 (5-propyl-bicyclo[2.2.1]hepta-2-ene), 5-헥실-비시클로[2.2.1]헵타-2-엔 (5-hexyl-bicyclo[2.2.1]hepta-2-ene), 5-데실-비시클로[2.2.1]헵타-2-엔 (5-decyl-bicyclo[2.2.1]hepta-2-ene), 5,6-디메틸-비시클로[2.2.1]헵타-2-엔 (5,6-dimethyl-bicyclo[2.2.1]hepta-2-ene), 5-메틸-5-에틸-비시클로[2.2.1]헵타-2-엔 (5-methyl-5-ethyl-bicyclo[2.2.1]hepta-2-ene), 5-페닐-비시클로[2.2.1]헵타-2-엔 (5-phenyl-bicyclo[2.2.1]hepta-2-ene), 5-시클로헥실-비시클로[2.2.1]헵타-2-엔 (5-cyclohexyl-bicyclo[2.2.1]hepta-2-ene), 트리시클로[4.3.0.12,5]데카-3-엔 (tricyclo[4.3.0.12,5]deca-3-ene), 테트라시클로[4.4.0.12,5.17,10]도데카-3-엔 (tetracyclo[4.4.0.12,5.17,10]dodeca-3-ene), 3-메틸-테트라시클로[4.4.0.12,517,10]도데카-8-엔 (3-methyl-tetracyclo[4.4.0.12,517,10]dodeca-8-ene), 3-에틸-테트라시클로[4.4.0.12,517,10]도데카-8-엔 (3-ethyl-tetracyclo[4.4.0.12,517,10]dodeca-8-ene), 메틸 2-메틸-비시클로[2.2.1]헵타-5-엔-2-카르복실레이트 (methyl 2-methyl-bicyclo[2.2.1]hepta-5-ene-2-carboxylate), 2-메틸-비시클로[2.2.1]헵타-5-엔 아크릴레이트 (2-methyl-bicyclo[2.2.1]hepta-5-ene acrylate), 2-메틸-비시클로[2.2.1]헵타-5-엔 메타크릴레이트 (2-methyl-bicyclo[2.2.1]hepta-5-ene methacrylate), 디메틸 비시클로[2.2.1]헵타-5-엔-2,3-디카르복실레이트 (dimethyl bicyclo[2.2.1]hepta-5-ene-2,3-dicarboxylate), 디에틸 비시클로[2.2.1]헵타-5-엔-2,3-디카르복실레이트 (diethyl bicyclo[2.2.1]hepta-5-ene-2,3-dicarboxylate), 3-메틸-3-메톡시카르보닐-테트라시클로[4.4.0.12,5.17,10]도데카-8-엔 (3-methyl-3-methoxycarbonyl-tetracyclo[4.4.0.12,5.17,10]dodeca-8-ene), 비시클로[2.2.1]헵타-5-엔-N-시클로헥실-2,3-말레이미드 (bicyclo[2.2.1]hepta-5-ene-N-cyclohexyl-2,3-maleimide), 비시클로[2.2.1]헵타-5-엔-2-스피로-3'-N-페닐석신이미드 (bicyclo[2.2.1]hepta-5-ene-2-spiro-3'-N-phenylsuccinmide), 비시클로[2.2.1]헵타-5-엔-2-스피로-3'-N-시클로헥실석신이미드 (bicyclo[2.2.1]hepta-5-ene-2-spiro-3'-N-cyclohexylsuccinmide), 2-[(3-에틸-3-옥세타닐)메톡시]비시클로[2.2.1]헵타-2-엔 (2-[(3-ethyl-3-oxetanyl)methoxy]bicyclo[2.2.1]hepta-2-ene), 2-[(3-에틸-3-옥세타닐)메톡시메틸]비시클로[2.2.1]헵타-2-엔 (2-[(3-ethyl-3-oxetanyl)methoxymethyl]bicyclo[2.2.1]hepta-2-ene), (3-에틸-3-옥세타닐)메틸 비시클로[2.2.1]헵타-5-엔-2-카르복실레이트 (3-ethyl-3-oxetanyl)methylbicyclo[2.2.1]hepta-5-ene-2-carboxylate), 5-트리에톡시실릴-비시클로[2.2.1]헵타-2-엔 (5-triethoxysilyl-bicyclo[2.2.1]-hepta-2-ene), 5-메틸디메톡시실릴-비시클로[2.2.1]헵타-2-엔 (5-methyldimethoxysilyl-bicyclo[2.2.1]hepta-2-ene), 5-[1'-메틸-2',5'-디옥사-1'-실라시클로펜틸]-비시클로[2.2.1]헵타-2-엔 (5-[1'-methyl-2',5'-dioxa-1'-silacyclopentyl]-bicyclo[2.2.1]hepta-2-ene), 5-[1'-메틸-3',3',4',4'-테트라페닐-2',5'-디옥사-1'-실라시클로펜틸]-비시클로[2.2.1]헵타-2-엔 (5-[1'-methyl-3',3',4',4'-tetraphenyl-2',5'-dioxa-1'-silacyclopentyl]-bicyclo[2.2.1]hepta-2-ene), 5-[1',4',4'-트리메틸-2' 및 6'-디옥사-1'-실라시클로헥실]-비시클로[2.2.1]헵타-2-엔 (5-[1',4',4'-trimethyl-2' and 6'-dioxa-1'-silacyclohexyl]-bicyclo[2.2.1]hepta-2-ene) 으로 구성되는 군에서 선택된 하나 이상의 화합물을 포함한다.
산소와 습기 같은 통상의 공기의 성분이 진입하는 것을 막는 가스 배리어 층을 베이스 필름상에 형성하는 것이 바람직하다. 가스 배리어 층은 권출 (wind-off) 측으로부터 권취 (wind-on) 측으로 순차적으로 송출되는 베이스 필름 상에서 물리적 증착에 의해 진공실에서 증착될 수 있다.
가스 배리어 층은 적어도 기능성 박막이 형성될 표면에서 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 가스 배리어 층은 가시광선을 투과해야만 한다.
가스 배리어 층은 폴리비닐 알콜을 포함하는 유기 재료, 상기 유기 재료 및 비정질 점토 광물의 혼합물, 또는 결정질 점토 광물로 이루어진다. 이 비정질 점토 광물은 Al2O3-2SiO2·5H2O 또는 Al2O3·SiO2·2-3H2O 이다. 이 결정질 점토 광물은 (Si,Al)O4 사면체 시트 또는 (Al,Mg)(O,OH)6 팔면체 시트인 것이 바람직하다.
유기 재료, 상기 유기 재료와 비정질 점토 광물의 혼합물 또는 결정질 점토 광물을 포함하는 상기 가스 배리어 층은 2 이상의 층으로 구성되는 적층 필름일수도 있다.
또한 본 발명은 액정 패널과 같은 기능성 박막이 권출 측으로부터 권취 측으로 순차적으로 송출되는 긴 기판 상에 형성되는 기능성 필름을 제공한다. 이 필름은 롤에 권취되어, 반송 또는 저장될 수 있다. 이러한 목적을 위하여, 이 필름은 곡률 반경이 40 mm 이하인 가요성을 가져야만 한다.
긴 기판은 상술한 베이스 필름일 수도 있다.
이 기능성 박막은 물리적 증착, 화학적 증착 또는 도포법에 의해 상기 긴 기판상에 형성된다. 또한, 이 기능성 박막은 물리적 증착, 화학적 증착 또는 도포법에 의해 지지 필름상에 형성되는 기능성 박막 전사에 의해 획득될 수도 있다. 이기능성 박막은 적층 필름일 수도 있다.
또한, 커버 필름이 기능성 박막을 보호하기 위해 기능성 박막 상에 형성될 수도 있다.
이 커버 필름은 폴리에스테르, 폴리에틸렌 (polyethylene), 폴리프로필렌 (polypropylene), 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (polyethylene terephthalate), 및 폴리비닐 알콜 (polyvinyl alcohol) 로 이루어진 군에서 선택된 재료로 이루어지는 것이 바람직하다.
기능성 박막은 디바이스의 몇몇 기능과 관련되는 디바이스 기능성 박막 또는 광학 기능을 나타내는 광학 기능성 박막 중 적어도 하나이다. 광학 기능성 박막은 반사 필름, 컬러 필터, 편광 필름, 지연 필름, 배향 필름, 반사방지 필름, 광 확산 필름, 및 시야각 조정 필름으로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 하나의 광학 기능성 박막이다.
반사 막은 요철면인 표면을 갖을 수도 있다.
기능성 필름에서, 디바이스는 액정 디바이스일 수도 있다. 여기서, 디바이스 기능성 박막은 적어도 액정 디바이스의 액정을 구동하는 박막 트랜지스터 및 화소 전극을 포함하는 트랜지스터 층이다. 화소 전극은 투명 전극 또는 반-투명 전극이다.
트랜지스터 층은 상기 액정 패널을 구동하는 주변 회로를 포함할 수도 있다.
또한, 디바이스 기능성 박막은 액정 디바이스의 투명한 대향 전극일 수도 있다.
기능성 필름에서, 디바이스는 적어도 평면 발광 디바이스 또는 액정 디바이스의 일부분의 구성요소가 될 수도 있다. 여기서, 액정 디바이스로서 기능을 하는 디바이스 기능성 박막은 투명 대향 전극이다.
평면 발광 디바이스는 유기 EL 디바이스일 수도 있다. 여기서, 유기 EL 디바이스로서의 디바이스 기능성 박막은 반사 전극, 유기 발광 층, 및 투명 전극이다.
긴 기판의 유기 EL 디바이스와 접하는 표면상에 형성되는 반사 필름은 적어도 유기 EL 디바이스의 다른 표면으로부터 방출되는 빛을 반사하고, 유기 EL 디바이스의 다른 표면으로부터 반사되는 빛을 방전한다. 또한, 반사 필름은 유기 EL 디바이스의 반사 전극일 수도 있다.
유기 EL 디바이스에서, 발광 층은 양극 (anode) 과 음극 (cathode) 사이에 샌드위치된다. 홀-수송 층은 상기 양극과 상기 발광 층 사이에 위치하여 형성될 수 있다. 전자-수송 층은 상기 음극과 상기 발광 층 사이에 위치하여 형성될 수 있다.
유기 EL 디바이스로부터 상기 컬러 필터를 통과한 방출광은 백색을 띄고, 유기 EL 디바이스로부터의 광 파장은 컬러 필터를 구성하는 각 컬러에 대한 스펙트럼 투과 특성 이내이다. 여기서 방출광의 최대 파장 값이 적어도 2 개 존재해야 한다. 최대 파장 값은 적색, 녹색, 및 청색의 파장 값에 대응하여야 한다. 방출광의 최대 파장 값 중 적어도 하나가 인광에 대응하는 것이 바람직하다.
인광 방출에 대한 발광 호스트는 부분 구조 단위로서 카르바졸 유도체, 비페닐 유도체, 스티릴 유도체, 벤조푸란 유도체, 디오펜 유도체, 또는 아릴실란 유도체를 포함하는 것이 바람직하다.
양극은 Au, Ag 금속, CuI, 인듐 틴 옥사이드 (ITO), 인듐 징크 옥사이드 (IZO), SnO2, GZO (Ga2O3 도핑된 ZnO), In2O3 또는 ZnO 로 이루어진다. 음극은 나트륨, 나트륨-칼륨 합금, 마그네슘, 리튬, 마그네슘과 은의 혼합물, 마그네슘과 알루미늄의 혼합물, 마그네슘과 인듐의 혼합물, 알루미늄, 알루미늄과 산화 알루미늄의 혼합물 또는 희토류 금속으로 이루어진다.
반사 필름은 양극과 베이스 필름 사이에 형성되는 것이 필요하다. 양극은 금속 및 투명 전극으로 이루어진 반사 필름의 적층 필름이다. 양극은 절연 필름과 접하는 금속으로 이루어진 반사 필름상에 형성될 수도 있다.
유기 EL 디바이스를 보호하는 보호 필름은 유기 EL 디바이스 상에 형성되는 것이 바람직하다. 보호 필름은 적어도 발광 층의 에지를 덮어야만 한다. 보다 바람직하게는, 그것이 발광 층의 에지 및 투명 전극에 의해 덮여 있지 않은 발광 층의 상면을 덮는다.
보호 필름은 SiO2, SiN, Al2O3 또는 AlN 으로 이루어진다.
이 때문에, 평면 발광 디바이스를 구성하는 이면 발광 소스가 제공된다. 광학 기능성 박막이 이면 발광 소스 상에 형성될 수도 있다. 광학 기능성 박막은 적어도 편광 필름 또는 지연 필름이다.
본 발명의 광학 기능성 박막을 상세히 설명한다.
편광 필름은 1 축 방향으로 분자-배향한 중합체 필름에 요오드 및/또는 2색성 염료를 배향 흡착함으로써 준비된다.
다른 방법으로는, 편광 필름이 요오드 및/또는 2색성 염료를 포함하는 수지를 필름화 하고 이 필름을 연신함으로써 제조되고, 요오드 및/또는 2색성 염료가 1 축 방향으로 배향되는 필름일 수도 있다. 바람직한 수지의 예는 폴리비닐 알콜 (polyvinyl alcohol), 부분 포르말화 폴리비닐 알콜 (partially formated polyvinyl alcohol), 부분적으로 비누화된 에틸렌-비닐 아세테이트 (partially saponified ethylene-vinyl acetate) 공중합체와 같은 폴리비닐 알콜 (polyvinyl alcohol resin) 수지, 폴리올레핀 (polyolefin) 수지, 아크릴 (acrylic) 수지, PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트 ; polyethylene terephthalate) 및 PEN(폴리에틸렌 나프탈레이트 ; polyethylene naphthalate) 과 같은 폴리에스테르 (polyester) 수지, 폴리아미드 (polyamide) 수지, 폴리아미드 이미드 (polyamide imide) 수지, 폴리이미드 (polyimide) 수지, 폴리카보네이트 (polycarbonate) 수지, 및 폴리술폰 (polysulfone) 수지를 포함한다.
지연 필름은 단관능 (monofunctional) 아크릴레이트 (acrylate) 또는 메타크릴레이트 (methacrylate) 가 식 (1)
Figure 112007058962944-pct00001
(여기서, X 는 수소 또는 메틸을 표시하고,
6-원환 A, B, 및 C 는 독립적으로
Figure 112007058962944-pct00002
을 표시하고,
n 은 0 또는 1 의 정수를 표시하고,
m 은 1 내지 4 의 정수를 표시하고,
Y1 및 Y2 는 독립적으로, 단결합, -CH2CH2-, -CH2O-, -OCH2-, -COO-, -OCO-, -C≡C-, -CH=CH-, -CF=CF-, -(CH2)4-, -CH2CH2CH2O-, -O CH2CH2CH2-, -CH=CHCH2CH2-, 또는 -CH2CH2CH=CH- 를 표시하고,
Y3 은 수소원자 (hydrogen), 할로겐원자 (halogen), 시아노기 (cyano), 탄소원자수 1 내지 20 의 알킬기 (alkyl), 알콕시기 (alkoxy), 알케닐기 (alkenyl) 또는 알케닐옥시기 (alkenyloxy)를 표시한다) 에 의해 표시되는 중합성 액정 조성물을 경화함으로써 제조되는 필름이다.
지연 필름은 방향족 폴리이미드 (polyimide) 또는 방향족 폴리아미드 (aromatic polyamide) 필름일 수도 있다. 방향족 폴리아미드는 식 (2) 에 의해 표시되는 단위를 포함한다. 식 (2) 에 의해 표시되는 반복단위를 50 몰% 이상 포함하는 것이 바람직하다.
Figure 112007058962944-pct00003
여기서, Ar1 및 Ar2 는, 예를 들어,
Figure 112007058962944-pct00004
플루오렌 잔기 (fluorene residue) 로부터 선택될 수도 있고,
X 는 -O-, -CH2-, -CO-, -SO2-, -S-, -C(CH3)2-, -CF2-, -C(CF3)2- 를 표시한다.
에 의해 표시되는 단위를 포함한다.
방향족 폴리아미드는 식 (3) 에 의해 표시되는 단위를 포함할 수도 있다. 그것은 식 (3) 에 의해 표시되는 반복단위를 50 몰% 이상 포함하는 것이 바람직하다.
Figure 112007058962944-pct00005
(여기서 Ar3 은, 예를 들어,
Figure 112007058962944-pct00006
플루오렌 잔기로부터 선택될 수도 있고,
X 및 Y는 -O-, -CH2-, -CO-, -SO2-, -S-, -C(CH3)2-, -CF2-, -C(CF3)2- 를 표시한다)
식 (2) 또는 식 (3) 의 방향 환 상의 수소원자 중 몇몇이 불소, 염소, 및 브롬과 같은 할로겐기 (halogen); 니트로기 (nitro); 메틸기 (methyl), 에틸기 (ethyl), 및 프로필기 (proyl)와 같은 알킬기 (alkyl); 메톡시기 (methoxy), 에톡시기 (ehoxy), 프로폭시기 (propoxy) 및 이소프로폭시기 (isopropoxy) 와 같은 알콕시기 (alkoxy); 히드록실기 (hydroxyl); 및 트리플루오로메틸기 (trifluoromethyl)와 같은 치환기로 치환될 수도 있다. 또는 중합체를 구성하는 아미드 결합 중의 수소원자가 다른 치환기에 의해 치환될 수도 있다.
특히 더 높은 강도와 내열성의, 특성에 관해서, 파라 방향으로 결합된 방향환 (aromatic ring) 이, 즉 동축으로 또는 평행하게 연결된 이가 결합이 상기 전체 방향환의 50 몰% 이상, 더욱 바람직하게는 75 몰% 이상인 중합체인 것이 바람직하다.
배향 필름은 2색성 염료로서 중합성기를 갖는 안트라퀴논 (anthraquinone) 염료 유도체 또는 중합성기를 갖는 아조 염료 유도체의 경화 필름일 수도 있다. 중합성기를 갖는 상기 아조 염료 유도체는 식 (4)
Figure 112007058962944-pct00007
(여기서, R1 은 독립적으로, 수소원자, 할로겐원자, 카르복실기 (carboxyl), 할로겐화메틸기 (halomethyl), 할로겐화메톡시기 (halomethoxy), 시아노기 (cyano) 및 수산기 (hydroxy) 로 구성되는 군에서 선택되는 하나의 기를 나타내고,
M 은 수소원자, 알칼리 금속원자, 또는 NH4 를 나타내고,
R2 는 선택적으로 연결쇄를 갖는 중합성기를 나타낸다)
에 의해 표시된다.
안트라퀴논 염료 유도체는 식 (5)
Figure 112007058962944-pct00008
(여기서, R3 은 독립적으로 중합성기를 나타내고, R3 중 적어도 하나가 선택적으로 연결쇄를 갖고, 나머지 R3 들이 수소원자, 할로겐원자, 수산기, 니트로기, 술폰산기 (sulfonic), 술폰산염기 (sulfonate), 할로겐화메틸기 (halomethyl), 시아노기, 아미노기 (amino), 포르밀기 (formyl), 카르복실기, 피페리디노기 (piperidino), 및 일반식 (6)
Figure 112007058962944-pct00009
(식 중, R4 는 수소원자, 알킬기, 시클로알킬기, 페닐기, 피페리디노기, 및 이들 기를 알킬기, 시클로알킬기 (cycloalkyl), 페닐기 (phenyl), 알콕실기 (alkoxyl), 시클로알콕실기 (cycloalkoxyl), 또는 페녹시기 (phenoxy)로 치환한 유기로 이루어지는 군으로부터 선택된 하나 이상의 기를 나타낸다) 에 의해 표시되는 기로 구성되는 군으로부터 선택되는 1개 이상의 기를 표시한다.)
에 의해 표시될 수도 있다.
색성 염료를 포함하는 상기 광배향된 재료의 중합성기는 (메트)아크릴로일기 ((meth)acryloyl), (메트)아크릴아미드기 ((meth)acrylamide), 비닐기 (vinyl) 및 비닐 에테르기 (vinyl ether) 로 이루어지는 군으로부터 선택된 하나 이상의 기일 수도 있다.
보호 필름이 상기 컬러 필터 상에 증착되는 것이 바람직하다. 보호 필름은 폴리에스테르 수지 또는 폴리에틸렌 수지를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 컬러 필터 상에 커버 필름이 형성되는 것이 바람직하다. 커버 필름은 자기-점착성이 있는 (self-adhesive) 에틸렌-비닐 아세테이트 (ethylene-vinyl acetate) 수지를 포함하는 것이 바람직하다.
커버 필름은 접착제와 접하는 컬러 필터 상에 적층될 수도 있다. 접착제는 커버 필름 상에 도포되는 것이 바람직하고, 아크릴 수지인 것이 바람직하다.
기능성 필름 상에 형성되는 기능성 박막의 최상층은 배향 필름인 기능성 필름이 제공된다.
기능성 박막은 상기 긴 기판 표면의 안쪽에 형성되고, 상기 긴 기판의 더 긴 에지 측의 표면은 상기 긴 기판의 노출된 표면인 것이 바람직하다.
액정 패널은 기능성 필름들의 최상층인 배향 필름들을 서로 대향하도록 배치하고, 배향 필름들 사이의 공간을 액정으로 채움으로써 형성될 수 있다.
기능성 필름을 제조하는 프로세스를 설명한다.
기능성 필름을 제조하는 프로세스는 권출 측으로부터 필름을 순차적으로 송출하는 단계, 상기 송출되는 필름 상에 물리적 증착, 화학적 증착방법, 도포법 또는 전사법에 의해 액정패널의 기능을 갖는 기능성 박막을 형성하는 단계, 및 상기 필름을, 권취 측에 권취하는 단계를 포함한다. 이 프로세스는 기능성 박막 형성 단계 이후에, 기능성 박막 상에 커버 필름을 증착하는 단계를 포함할 수도 있다.
또한, 제 1 기능성 박막이 제 1 필름 상에 형성되는 제 1 기능성 필름이 제 1 권출에 감기고, 제 2 기능성 박막이 제 2 필름 상에 형성되는 제 2 기능성 필름이 제 2 권출 롤에 감기는 기능성 필름을 제조하는 프로세스는, 제 2 권출 롤로부터 송출되는 제 2 기능성 필름의 제 2 기능성 박막을 제 1 권출 롤로부터 송출되는 제 1 기능성 필름의 제 1 기능성 박막과 함께 적층하는 단계를 포함한다. 적층 단계는 압력인가, 가열, 전자선의 인가, 및 자외선의 조사에 의하여 행해질 수 있다.
가열은 온풍, 적외선 조사, 또는 원적외선 조사에 의하여 행해지는 것이 바람직하다. 여기서, 열은 압력인가시에 압력인가 수단으로부터 열전도의 매개체를 통해 인가되는 것이 바람직하다.
제 1 기능성 필름에 대하여, 제 1 기능성 박막 상에 커버 필름이 형성될 수도 있고, 상기 커버 필름은 상기 적층 단계 이전에 박리될 수도 있다. 제 2 기능성 필름에 대하여, 커버 필름은 제 2 기능성 박막 상에 형성될 수도 있고, 커버 필름은 적층 단계 이전에 박리될 수도 있다.
적층 단계에서, 적어도 상기 제 2 기능성 박막 상의 제 2 필름 또는 커버 필름을 개재하여 압력이 인가되는 것이 바람직하다. 압력은 롤러를 이용하여 인가될 수도 있다.
적층 단계에서, 적어도 상기 제 2 기능성 박막 상의 제 2 필름 또는 커버 필름을 개재하여 열이 인가되는 것이 바람직하다.
적층 단계 이후에, 제 2 기능성 필름의 상기 제 2 필름 또는 커버 필름이 박리될 수도 있다. 제 2 필름 또는 커버 필름의 박리 후, 커버 필름을 제 2 기능성 박막상에 적층한다.
기능성 박막이 컬러 필터인 기능성 필름을 제조하는 프로세스는 제 1 지지 기판상에 제 1 감광성 착색 수지를 증착하는 단계, 제 1 감광성 착색 수지 상에 제 1 커버 필름을 형성하는 단계, 제 1 지지 기판을 박리하는 단계, 필름의 제 1 커버 필름 상에 형성되는 제 1 감광성 착색 수지를 적층하는 단계, 커버 필름과 접하는 상기 제 1 감광성 착색 수지를 노광하는 단계, 노광 단계 이후에 감광성 착색 수지를 현상하는 단계를 포함한다.
또한, 이 프로세스는 제 2 지지 기판 상에 제 2 감광성 착색 수지를 증착하는 단계, 제 2 감광성 착색 수지 상에 제 2 커버 필름을 형성하는 단계, 제 2 지지 기판을 박리하는 단계, 및 제 2 커버 필름상에 형성되는 제 2 감광성 착색 수지를 제 1 감광성 수지를 포함하는 필름 위에 적층하는 단계를 포함한다.
지지 기판은 유기 수지 또는 금속으로 이루어진 박막인 것이 바람직하다.
감광성 착색 수지는 흑색, 적색, 녹색, 또는 청색이다. 감광성 착색 수지는 도포법에 의해 증착된다.
감광성 착색 수지의 증착 단계 이후에 상기 감광성 착색 수지가 건조될 수도 있다. 건조 단계는 감광성 착색 수지의 가교 (cross-link) 반응 온도보다 30℃ 내지 50℃ 낮은 온도에서 행해지는 것이 바람직하다. 현상 단계 이후에, 감광성 착색 수지가 가교되어야 한다.
커버 필름은 자기-점착성이 있는 재료로 이루어지고, 바람직하게는 이 자기-점착성이 있는 재료는 에틸렌 비닐 아세테이트 수지이다.
커버 필름은 접착제 층과 접하여 상기 감광성 착색 수지에 접착될 수도 있다. 접착제는 아크릴 수지인 것이 바람직하다.
기능성 박막이 컬러 필터인 기능성 필름은 잉크-젯 프로세스에 의해 적어도 적색, 청색, 및 녹색을 함유하는 안료로 착색된 수지를 증착함으로써 제조될 수도 있다. 여기서, 착색 수지는 수지, 안료, 분산제, 열가교제 및, 용제로 구성된다. 이 수지의 예로는, 폴리이미드 수지, PVA 유도체 수지, 및 아크릴 수지가 있다. 적색 안료의 예로는, C.I. No. 9, 19, 81, 97, 122, 123, 144, 146, 149, 168, 169, 177, 180, 192, 및 215 가 있다. 녹색 안료의 예로는 C.I. No. 7 및 36 가 있다. 청색 안료의 예는 C.I. No. 15:1, 15:2, 15:3, 15:4, 15:6, 22, 60, 64 가 있다. 보라색 안료의 예는 C.I. No. 23 51319, 39 42555:2 가 있다. 황색 안료의 예는 C.I. No. 83, 138, 139, 101, 3, 74, 13, 및 34 가 있다. 흑색 안료는 카본 (carbon) 이다. 분산제의 예로는 계면활성제, 안료의 중간체, 염료의 중간체, 및 솔스파스 (Solsperse) 가 있다. 열가교제는 멜라민 (melamin) 수지 또는 에폭시 (epoxy) 수지인 것이 바람직하다.
아크릴 수지는 아크릴 산 (acrylic acid); 메타크릴 산 (methacrylic acid); 메틸 아크릴레이트 (methyl acrylate), 메틸 메타크릴레이트 (methyl methacrylate) 와 같은 알킬 아크릴레이트 (alkyl acrylate) 또는 알킬 메타크릴레이트 (alkyl methacrylate); 고리형의 아크릴레이트 및 메타크릴레이트; 히드록시에틸 아크릴레이트 (hydroxyethyl acrylate) 및 메타크릴레이트로 이루어지는 군으로부터 선택된 3∼5 종류 정도의 모노머를 사용하여 제조되는, 분자량이 5×103∼100×103 정도인 수지인 것이 바람직하다. 2관능, 3관능, 또는 다관능 (polyfunctional) 모노머가 희석 모노머로서 첨가되는 것이 바람직하다. 2관능 모노머는 1,6-헥산디올 디아크릴레이트 (1,6-hexanediol diacrylate), 에틸렌글리콜 디아크릴레이트 (ethyleneglycol diacrylate), 네오펜틸글리콜 디아크릴레이트 (neopentylglycol diacrylate) 및 트리에틸렌글리콜 디아크릴레이트 (triethyleneglycol diacrylate)로 이루어지는 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물인 것이 바람직하다. 3관능 모노머의 예는 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트 (trimethylolpropane triacrylate), 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트 (pentaerythritol triacrylate) 및 트리스(2-히드록시에틸) 이소시아네이트 (tris(2-hydroxyethyl) isocyanate) 로 이루어지는 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물인 것이 바람직하다. 다관능 모노머는 디(트리메틸올프로판) 테트라아크릴레이트 (di(trimethylolpropane) tetraacrylate) 및 디(펜타에리트리톨) 펜타- 및 헥사-아크릴레이트 (di(pentaerythritol) penta- and hexa-acrylate) 로 구성되는 군으로부터 선택되는 1 이상의 화합물인 것이 바람직하다.
다관능 모노머는 디(트리메틸올프로판) 테트라아크릴레이트 (di(trimethylolpropane) tetraacrylate) 또는 디(펜타에리트리톨) 펜타- 또는 헥사-아크릴레이트 (di(pentaerythritol) penta- 또는 hexa-acrylate)일 수도 있다.
희석 모노머의 함량은 상기 아크릴 수지 100 중량부에 대하여 20 내지 150 중량부인 것이 바람직하다.
유기 색소 유도체를 포함하는 분산제가 아조계 (azo), 프탈로시아닌계 (phthalocyanine), 퀴나크린계 (quinacrine), 안트라퀴논계 (anthraquinone), 페릴렌계 (perylene), 티오인디코계 (thioindigo) , 디옥산계 (dioxane), 및 금속착염계의 유도체로 구성되는 군으로부터 선택되는 것이 바람직하다. 유기 색소 유도체는, 수산기, 카르복실기, 술폰기, 카르복스아미드기 (carboxamide), 또는 술폰아미드기 (sulfonamide) 로 치환될 수도 있다.
안료의 함량은 아크릴 수지 100 중량부에 대하여 안료 50 내지 150 중량부이다. 분산제의 함량은 상기 안료의 1 내지 10 중량부인 것이 바람직하다.
멜라민 수지를 포함하는 상기 열가교제는 알킬화 멜라민 수지 (예를 들어, 메틸화 멜라민 (methylated melamine) 수지 및 부틸화 멜라민 (butylated melamine) 수지) 또는 혼합 에테르화 멜라민 (mixed etherated melamine) 수지인 것이 바람직하다.
에폭시 수지를 포함하는 상기 열가교제는 글리세린 (glycerin), 폴리글리시딜 에테르 (polyclycidyl ether), 트리메틸올프로판 폴리글리시딜 에테르 (trimethylolpropane polyglycidyl ether), 레조르신 디글리시딜 에테르 (resorcinol diglycidyl ether), 네오펜틸글리콜 디글리시딜 에테르 (neopentylglycol diglycidyl ether), 1,6-헥산디올 디글리시딜 에테르 (1,6-hexanediol diglycidyl ether) 및 에틸렌글리콜 (폴리에틸렌글리콜) 디글리시딜 에테르로 (ethyleneglycol(polyethyleneglycol) diglycidyl ether) 이루어지는 군으로부터 선택된 화합물인 것이 바람직하다. 열가교제의 함량은 상기 아크릴 수지 100 중량부에 대하여 10 내지 50 중량부인 것이 바람직하다.
착색 수지의 용제는 톨루엔 (toluene), 자일렌 (xylene), 에틸 셀로솔브 (ethyl cellosolve), 에틸 셀로솔브 아세테이트 (ethyl cellosolve acetate), 디그라임 (diglyme), 시클로헥사논 (cyclohexanone), 에틸 락테이트 (ethyl lactate), 및 프로필렌글리콜 모노메틸에테르 아세테이트 (propyleneglycol monomethylether acetate)로 구성되는 군으로부터 선택되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르는 제조 장치는 권출 측으로부터 필름을 순차적으로 송출하는 수단, 물리적 증착, 화학적 증착, 또는 도포법에 의해 상기 송출된 필름상에 액정 패널의 기능을 하는 기능성 박막을 형성하는 수단, 및 권취 측에 상기 필름을 권취하는 권취 수단을 포함한다.
이 장치는 기능성 박막을 형성한 후, 상기 기능성 박막 상에 커버 필름을 적층하는 수단을 포함할 수도 있다.
이 장치는 특히 제 1 기능성 필름은 제 1 필름 및 그 위의 제 1 기능성 박막으로 구성되며, 제 1 권출 롤로 감기고, 제 2 기능성 필름은 제 2 필름 및 그 위의 제 2 기능성 박막으로 구성되며, 제 2 권출 롤로 감기는 기능성 필름을 제조하는 장치로서, 상기 제 1 기능성 필름을 송출하는 제 1 송출 수단, 상기 제 2 기능성 필름을 송출하는 송출 수단, 상기 제 1 기능성 박막 상에 제 2 기능성 박막을 적층하는 적층 수단을 포함하는, 기능성 필름을 제조하는 장치이다. 적층 수단은 압력의 인가인 것이 바람직하다. 다른 방법으로는, 적층 수단이 가열수단일 수도 있다. 가열수단은 온풍 송출수단, 적외선 조사 수단, 또는 원적외선 조사 수단일 수도 있다. 물론, 적층 수단은 압력인가와 가열 수단의 조합일 수도 있다.
제 1 기능성 필름은 제 1 기능성 박막 상에 커버 필름을 포함할 수도 있다. 적층 전에 커버 필름이나 제 2 필름을 박리하는 박리수단이 있을 수도 있다.
제 2 기능성 필름은 상기 제 2 기능성 박막 상에 커버 필름을 포함할 수도 있다. 적층 전에 상기 커버 필름 또는 상기 제 2 필름을 박리하는 박리 수단이 있을 수도 있다. 적층 수단은 적어도 필름을 개재하여 압력을 인가하는 압력인가 수단을 포함하는 것이 바람직하다. 압력인가 수단은 롤러인 것이 바람직하다.
적층 수단은 적어도 제 2 필름이나 제 2 기능성 박막의 커버 필름을 개재하여 가열하는 가열 수단을 포함하는 것이 바람직하다.
바람직하게는, 적층한 후에 상기 제 2 필름 또는 상기 커버 필름을 박리하는 박리 수단이 존재한다.
제 2 기능성 박막을 상기 제 1 기능성 박막 상에 적층한 후, 상기 제 2 기능성 박막 상에 커버 필름을 적층하는 적층 수단이 존재할 수도 있다.
기능성 박막이 컬러 필터인 기능성 필름을 제조하는 장치는 제 1 지지 기판상에 제 1 감광성 착색 수지를 증착하는 증착 수단, 상기 제 1 감광성 착색 수지 상에 제 1 커버 필름을 적층하는 적층 수단, 상기 제 1 지지 기판을 박리하는 박리 수단, 필름의 상기 제 1 커버 필름상에 형성되는 제 1 감광성 착색 수지를 적층하는 수단, 커버 필름과 접하는 상기 제 1 감광성 착색 수지를 노광하는 노광 수단, 노광 후에 제 1 감광성 착색 수지를 현상하는 현상수단을 포함한다.
이 장치는 제 2 감광성 착색 수지를 제 2 지지 기판상에 증착하는 증착 수단, 제 2 커버 필름을 상기 제 감광성 착색 수지상에 적층하는 적층 수단, 제 2 지지 기판을 박리하는 박리 수단, 및 상기 필름상의 상기 제 2 커버 필름상에 형성되는 제 2 감광성 착색 수지를 적층하는 적층 수단을 포함한다. 감광성 착색 수지에 대한 증착 수단은 도포 수단인 것이 바람직하다. 이 장치는 감광성 착색 수지의 증착 후, 상기 감광성 착색 수지를 건조하는 건조 수단을 포함하는 것이 바람직하다.
기능성 박막이 컬러 필터인 기능성 필름을 제조하는 장치에 대해, 적색, 청색, 및 녹색을 포함하는 안료로 착색된 수지가 잉크-젯 프로세스에 의해 필름상에 증착되는 잉크-젯 헤드를 포함하는 제조 장치가 또한 제공된다.
또한, 권출 롤의 상기 베이스를 권출 롤의 외부로 송출하는 송출 수단, 진공실에서 물리적 증착 수단에 의해 상기 송출된 베이스 필름상에 가스 배리어 필름을 형성하는 증착 수단, 상기 배리어 필름이 증착되는 상기 베이스 필름을 권취하는 권취 수단을 포함하는, 베이스 필름을 제조하는 장치가 제공된다. 상기 물리적 증착 수단은 스퍼터링 (sputtering) 또는 기상증착 (vapor deposition) 인 것이 바람직하다. 이 제조 장치는 배기 수단을 포함한다. 또한, 송출 수단 및 권취 수단은 진공실에 배치되는 것이 바람직하다.
전자 디바이스는 이면 발광 소스, 이면 발광 소스를 포함하는 액정 패널, 또는 본 발명에 따른 이면 발광 소스가 없는 액정 패널을 포함할 수도 있다.
이 전자 디바이스는 휴대 전자 디바이스인 것이 바람직하다.
본 발명의 효과
본 발명은 가요성이 있는 베이스 필름 상에 액정패널 및/또는 이면 발광광원을 구성하는 각종 박막을, 롤-투-롤 프로세스를 사용하여 전사에 의해 제조하는 점에 특징이 있다.
본 발명은 필름간에 전사를 행하기 때문에, 기판과 필름 사이에서 전사를 행할 때의 간헐동작을 행할 필요가 없어서, 전사 장치의 구성이 단순화된다. 또한, 기판을 사용하는 경우에는, 기판마다 전사해야 한다. 이 때문에, 필름 상의 기능성 박막을 기판 사이즈에 맞추어 형성하거나, 또는, 기판에 전사 후 기능성 박막을 필름으로부터 잘라낼 필요가 있다.
또한, 베이스 필름 상에 직접 각종 기능성 박막을 형성하는 경우, 광 기능성 박막을 구성하는 수지를 열 또는 광 조사에 의해 경화시킨다. 일단 경화된 수지에 추가로 광이나 열을 가하면 경화된 수지가 분해되거나 또는 경화가 진행되어 악화가 생기는 등의 문제가 발생한다. 이 때문에, 몇몇 재료의 최적의 경화조건을 선택할 수 없는 경우가 생긴다.
본 발명에 의하면, 전사시에 인가되는 열은 저온에서 단시간이므로, 기능성 박막의 악화는 생기지 않기 때문에, 각 기능성 박막은 그 필름의 최적조건으로 형성할 수 있다.
가요성이 있는 베이스 필름에 롤-투-롤 프로세스를 사용하여 지지필름 상에 형성된 각종 기능성 박막은 베이스 필름과 동등한 가요성을 갖고 있다. 이 결과, 액정패널을 구성하는 기능성 박막이 기판의 휨에 의해 벗겨지는 일이 없다. 베이스 필름과 지지필름의 열팽창률을 맞춰 두면, (1) 베이스 필름 상에 전사되는 기능성 박막에 필름의 팽창률의 차이로 인한 스트레스가 없다. 이 결과, 전사된 막의 박리의 원인을 제거할 수 있다. 또한, (2) 전사시에 기능성 박막간의 위치 정합도 문제없이 행할 수 있다.
또한, 액정패널은 경량화가 도모되고, 베이스 필름과 동등한 가요성을 갖기 때문에, 낙하 등의 충격을 기판이 되는 베이스 필름이 휨으로써 흡수할 수 있어, 내충격성이 각별히 향상된다.
본 발명을 휴대형 디스플레이와 같이 모든 장소에서의 사용이 상정되는 디바이스의 디스플레이에 사용하는 경우, 디바이스의 디스플레이의 파손을 최소화할 수 있다.
또한, 롤-투-롤 프로세스에서 필름 상에, 복수의 기능성 박막을 형성하면서 패널을 제조할 수 있다. 대형 디스플레이 패널이나 한 장의 기판으로부터 다수의 디스플레이 패널을 제조하는 경우라도, 롤에 권취된 상태에서 반송할 수 있다. 따라서, 좁은 스페이스에서, 장치간의 반송이 가능해지고, 반송시의 파손 등의 사고가 일어나지 않는다.
또한, 심지어 액정패널이 대형화되는 경우에, 필름의 두께를 두껍게 할 필요가 없으므로 액정패널의 박형화 또는 경량화가 저해되는 일이 없다.
종래의 유리 기판에서는, 유리 기판의 경도에 의해 기판과 기판 상에 형성되는 광학 기능성 박막과의 열팽창률의 차이로 인한 기판의 휨은 중대한 문제가 아니었다. 한편, 유리 기판의 두께를 더욱 얇게 한 경우 또는 플라스틱 기판을 사용하는 경우, 기판의 열팽창률의 차이로 인한 휨이 예상되고 있다.
본 발명에서는, 액정패널의 액정 디바이스부, 발광 디바이스부 모두 동일한 기판 (베이스 필름) 을 사용하기 때문에 재료의 열팽창률의 차이에 기인하는 기판의 휨이 발생하지 않는다.
도 1 은 본 발명에 따른 제조 프로세스의 개념도이다.
도 2 는 본 발명에 따른 제조 프로세스의 개념도이다.
도 3 은 본 발명에 따른 편광 필름·지연 필름의 전사방법의 개념도이다.
도 4 는 본 발명에 따른 액정패널의 제조 프로세스의 개념도이다.
도 5 는 본 발명에 따른 베이스 필름의 구조이다.
도 6 은 배향 필름의 제조 프로세스 및, 배향 필름의 전사방법의 개략도이다.
도 7 은 본 발명에 따른 유기 EL 디바이스의 단면구조도이다.
도 8 은 본 발명에 따라 베이스 필름 상에 배리어 필름을 제조하는 제조장치의 개념도이다.
도 9 는 본 발명에 따른 박막 트랜지스터의 제조 프로세스를 나타내는 프로세스 단면도이다.
도 10 은 본 발명에 따라 박막 트랜지스터의 전사방법을 나타내는 프로세스단면도이다.
도 11 은 본 발명에 따른 컬러 필터의 제조 프로세스를 나타내는 개념도이다.
도 12 는 본 발명에 따른 컬러 필터의 제조 프로세스를 나타내는 개념도이다.
도 13 은 본 발명에 따른 컬러 필터의 제조 프로세스를 나타내는 개념도이다.
도 14 는 본 발명에 따른 액정패널의 단면구조도이다.
도 15 는 액정패널의 제조 프로세스이다.
도 16 은 발명에 따른 액정패널의 단면구조도이다.
도 17 은 발명에 따른 액정패널의 제조 프로세스를 나타내는 개념도이다.
도 18 은 발명에 따른 액정패널의 단면구조도이다.
도 19 는 요철을 박막에 형성하는 전사 롤러의 단면도이다.
도 20 은 반사 특성의 측정장치이다.
도 21 은 오목 곡면구조의 반사 필름의 단면도.
도 22 은 오목 곡면구조의 반사 필름의 양호한 특성을 나타내는, 요철의 피치와 높이의 관계이다.
도 23 은 요철 복합곡면구조의 반사 필름의 단면도이다.
도 24 는 요철 복합곡면구조의 반사 필름의 양호한 특성을 나타내는, 요철의 피치와 높이의 관계이다.
도 25 는 요철을 가진 반사 필름의 표면을 평탄화하는 방법이다.
도 26 은 요철을 가진 반사 필름의 액정패널의 단면구조도이다.
도 27 은 종래 기술에 따른 액정패널의 단면구조도이다.
도 28 은 종래 기술에 따른 TFT 의 전사의 제조 프로세스를 나타내는 공정설명도이다.
도 29 는 종래 기술에 따른 액정패널의 단면구조도이다.
부호의 설명
1: 진공실
2: 권출 롤
3: 베이스 필름
4: 배기 펌프
5: 타겟
6: 배기 펌프
7: 온도조절 드럼
8: 반응가스 도입관
9: 방전가스 도입관
10: 배기 펌프
11: 권취 롤
100: 편광 필름
101: 기능성 필름 A
102: 매트릭스 베이스
103: 광학 기능성 층
104: 기능성 필름 B
105: 베이스 필름
106: 불투명 전극
107, 110: 유기 EL 층
111: 커버 필름
112: 기능성 필름
113: 편광 필름
115: 지지필름
116: 지연 필름
151: 배향 필름
152: 자외선 광원
153: 편광필터
154: 베이스 필름
155: 트랜지스터층
321: 디스플레이-구동 기판
323: 배향 필름
322: 대향기판
324: 액정 조성물
351: 반사방지 필름
352: 편광 필름
353: 지연 필름
354: 베이스 필름
355: 컬러 필터
356: 투명 전극
357: 배향 필름
358: 액정
359: 배향 필름
360: 화소전극
361: 배선, 박막 트랜지스터
362: 베이스 필름
363: 지연 필름
364: 편광 필름
365: 투명 전극
366: 유기 EL 층
367: 반사전극
368: 베이스 필름
371: 제 2 기능성 필름
372: 제 1 기능성 필름
373: 매트릭스 베이스
374: 매트릭스 베이스
375: 디바이스층
376: 광학 기능성 박막
377: 제 3 기능성 필름
380: 베이스 필름
381: TFT 층
390: 베이스 필름
391: 감광성 수지
392: 커버 필름
393: CF 베이스
394: 블랙 매트릭스
395: R(적색)
396: G(녹색)
397: B(청색)
398: 스페이서
399: 컬러 필터
401: 베이스 필름
402: 박막 트랜지스터, 배선
403: 화소전극
404: 컬러 필터
405: 배향 필름
406: 액정
407: 배향 필름
408: 대향전극
409: 지연 필름
410: 편광 필름
411: 투명 전극
412: 유기 EL 층
413a: 투명 전극
413: 반사 필름
414b: 평탄화막
414a: 필름
414: 베이스 필름
A: 스페이서
451: 베이스 필름
452: 트랜지스터층
453: 지지필름
454: 컬러 필터
455: 스페이서
456: 배향 필름
621: 디스플레이-구동 기판
623: 배향 필름
622: 대향기판
624: 액정 조성물
650: 제 1 전극기판
660: 제 2 전극기판
654: 투명 전극
655: TFT
682: 투명 전극
683, 685, 687, 689: 발광부
684, 686, 688: 비발광부
801: 배리어층 형성
802: 지연층 형성
803: 편광층 형성
804: TFT 전사
805: 컬러 필터(CF) 형성
806: 반사전극 형성
807: 유기 EL 형성
808: 상부전극 형성
809: 배리어층 형성
810: 편광층 형성
811: 지연층 형성
812: 투명 전극 형성
813: 배향처리
814: 액정을 주입
815: 밀봉
820: 제 1 기능성 필름
830: 제 2 기능성 필름
1000: 베이스 필름
1001: 지연 기능
1002: 편광 기능
1003: 반사방지 기능
1010: 도포
1020: 건조/냉각
1030: 커버 필름 적층
1040: 커버 필름 박리
1050: 편광 필름의 전사
1060: 지연 필름의 전사
1070: CF 베이스의 적층
1080: 노광
1090: 베이스 필름 박리
1100: 현상/건조
1110: 커버 필름 적층
1120: 시일재
1130: 스페이서
1140: 임시 기판
1150: 분리 가능한 접착제
1160: 다결정 규소 TFT
1170: 에칭방지 층
1180: 유리 기판
1190: 접착제
1200: 플라스틱 기판
2000: 전사 롤러
A: 중합
B: 출사광
BU: 청색
C: 레이저 빔
D: 보론이온 도핑
E: 인이온 도핑
F: p 형화한 영역
G: 에칭
GR: 녹색
BM: 블랙 매트릭스
R: 적색
본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태
본 발명에 따르면, 유기 수지로 이루어지는 긴 기판으로 이루어지는 박막상에, 광학 기능성 필름, TFT 디바이스, 및 발광디바이스를 형성하고, 이 필름을 적 층함으로써 액정패널이 제조된다.
본 발명에 따르는 액정패널은 도 14, 16, 및 18 에 나타나는 바와 같은 구성을 하고 있다. 액정패널은 박막 광원이 되는 평면 발광디바이스부와 액정디바이스부로 구성된다. 이하, 도 14 를 사용하여 구성의 개략을 설명한다. 도 14 에 있어서 평면 발광디바이스는 유기 EL 디바이스이다.
평면 발광디바이스부는, 베이스 필름 상에, 발광부가 되는 유기 EL 층 (366) 을 갖는 박막, 반사전극 (367) 을 구성하는 박막, 투명 전극 (365) 을 구성하는 박막을 갖는 디바이스 기능의 일부를 구성하는 디바이스 기능성 필름의 적층 필름에 의해 구성된다. 물론, 반사전극을 구성하는 박막은 디바이스 기능과 광학 기능을 갖고 있기 때문에 광학 기능성 박막이라 해도 됨은 당연하다.
액정디바이스부는, 제 1 베이스 필름 (362) 의 일측은 광학 기능을 갖는 광학 기능성 박막으로서의 지연 필름 (363), 편광 필름 (364) 을 포함한다. 제 1 베이스 필름 (362) 의 타측에는, 액정디바이스의 기능의 일부를 구성하는 배선, 박막 트랜지스터 (361), 화소전극 (360) 및, 배향 필름 (359) 을 갖는 디바이스 기능성 박막이 적층되어 있다.
액정디바이스부를 구성하는 제 2 베이스 필름 (354) 의 일측은 광학 기능을 갖는 광학 기능성 박막으로서의 지연 필름 (353), 편광 필름 (352), 반사방지 필름 (351) 을 포함한다. 제 2 베이스 필름의 타측에는, 액정디바이스의 기능의 일부를 구성하는 컬러 필터 (블랙 매트릭스 포함 ; 355), 투명 전극 (356), 및 배향 필름 (357) 을 갖는 디바이스 기능성 박막이 적층되어 있다.
액정디바이스부는, 이들 광학 기능성 박막과 디바이스 기능성 박막이 적층된 제 1 기능성 필름의 배향 필름 (359) 과 제 2 기능성 필름의 배향 필름 (357) 을 틈을 통하여 대향시키고, 이 틈에 액정 (358) 을 충전하고, 시일재 (1120) 에 의해 밀봉함으로써 형성되어 있다.
이들 광학적 기능을 갖는 광학 기능성 박막이나, 디바이스의 기능의 일부를 이루는 디바이스 기능성 박막은 예를 들어, 제조시에 베이스 필름 이외의 지지필름에 적층된다. 이들 필름을 총칭하여 "기능성 필름"이라 칭한다. 이 기능성 필름 상에 형성된 광학 기능성 박막이나 디바이스 기능성 박막을 총칭하여 "기능성 박막"이라 칭하고 있다.
배선, 박막 트랜지스터, 화소전극 이외에 액티브 디바이스·패시브 디바이스를 형성할 수도 있다. 또한, 배선, 박막 트랜지스터, 화소전극, 및 다른 액티브 디바이스, 패시브 디바이스는 1층으로 형성되어 있지 않은 경우도 있으므로, 이들 층의 각각은 "디바이스 기능성 박막"이라 불릴 수도 있다.
평면 발광디바이스는, 유기 EL 디바이스 또는 무기 EL 디바이스와 같은 발광디바이스가 표면 상에 형성되고, 박막화할 수 있는 것이면 되며, 반드시 표면 전체로부터 발광하지 않을 수도 있다. 예를 들어, 심지어 수직 공진기형 표면 방출 레이저 다이오드 (Vertical Cavity Surface Emitting Laser Diode; VCSEL) 나 공명 공진기형 발광 다이오드 (RCLED; Resonant Cavity Light Emitting Diode) 라도 박막으로서 형성하는 것이 가능하면 사용할 수 있음은 당연하다.
컬러 필터나 배향 필름은 액정패널의 동작으로부터, 디바이스 기능을 갖는 디바이스 기능성 박막이라고 부를 수도 있고, 또한 광학 기능을 갖는 광학 기능성 박막이라고 부를 수도 있다.
디바이스 기능성 박막 및 광학 기능성 박막은 이 예에 한정되는 것이 아니라, 액정패널의 구성에 의존하여 변경될 수도 있음은 자명하다.
도 1 을 참조하여 본 발명의 제 1 실시형태를 설명한다. 도 1 은 유기 수지로 이루어지는 긴 필름을 사용한 액정패널의 제조 프로세스를 나타내는 개념도이다. 롤 형상으로 권취된 베이스 필름은 줄어들지 않도록 텐션을 부여하면서, 권출 롤로부터 권취 롤로 보내진다. 프로세스의 도중에, 베이스 필름은 지연 기능, 편광 기능 등의 여러가지 기능이 순차적으로 부여되어, 광학 기능이 부여된 기능성 필름 A 가 형성된다.
도 2(a) 는, 베이스 필름 상에 디바이스 기능을 형성하는 제조방법으로, 유기 EL 발광디바이스를 베이스 필름 상에 형성하는 프로세스를 나타내는 개념도이다. 권출 롤로부터 송출된 베이스 필름 (105) 상에, 물리적 진공증착법에 의해 불투명 전극층이 형성되고, 증착법 또는 도포법에 의해, 유기 재료로 이루어지는 유기 EL 층으로 구성된 발광층이 형성되고, 그 후 투명 전극이 불투명 전극과 마찬가지로 물리적 진공증착법에 의해 형성되고, 발광디바이스를 포함하는 기능성 필름 B 가 형성되어, 마지막으로 권취 롤로 권취된다.
도 2(b) 는, 발광디바이스를 포함하는 기능성 필름 B 에, 광학 기능이 부여된 기능성 필름 A 로부터 광학 기능성 층만을 전사하는 단계를 나타내는 개념도이다.
권취 롤 B 로부터 기능성 필름 B 가 권취 롤에 송출되고, 그 도중에, 유사하게 권출 롤로부터 송출된 기능성 필름 A 에서, 광학 기능성 층 (103) 이 매트릭스 베이스 (102) 로부터 박리되어, 기능성 필름 B 의 디바이스층 (106) 상에 전사된다. 디바이스층 (106) 상에 광학 기능성 층 (103) 이 전사된 기능성 필름 B 는 그 후, 권취 롤에 권취된다.
요구되는 특성에 관해서, 매트릭스 베이스 (102) 는 열팽창률과 가요성이 베이스 필름과 동등한 것이 바람직하다. 열팽창률과 가요성은 베이스 필름과 동등한 것이 바람직하다. 열팽창률은 ±50ppm/℃ 이하인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 ±25ppm/℃ 이하, 더욱 바람직하게는 ±10ppm/℃ 이하이다. 또한, 베이스 필름과의 열팽창률의 차가 ±30% 이하인 것이 바람직하고, ±15% 이하인 것이 보다 바람직하다.
필름간의 가요성 및 열팽창률의 정합을 행하여 둠으로써, 전사되는 필름에 스트레스가 축적되는 일이 없어, 박리를 피하게 된다.
열팽창률은 무기 충전제를 첨가함으로써 열팽창률을 작게 할 수 있다. 무기 충전제는 필름의 투명성을 유지하기 위해 광의 파장보다 작아야만 하고, 자외선을 이용하여 수지를 경화시키는 경우에는 요구되는 자외선의 파장 이하의 입자 크기이어야 한다. 광경화에 이용되는 자외선은 200㎚∼300㎚ 의 파장인 경우가 많다. 이 경우에는, 1㎚∼200㎚ 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 1㎚∼150㎚ 이다. 200㎚ 이하이면, 매트릭스 베이스 (102) 상에 형성된 광경화성 필름을 파장 200㎚∼300㎚ 의 자외선을 매트릭스 베이스 (102) 를 통해 조사할 수 있다. 매트릭스 베이스 (102) 를 통해 자외선을 조사할 수 있기 때문에, 매트릭스 베이스 (102) 의 상부 표면에 증착 기구를, 매트릭스 베이스 (102) 의 하부 표면에 자외선 조사기구를 위치시킬 수 있다. 이 경우, 매트릭스 베이스 (102) 의 상부 표면에 증착하는 기구와 자외선 조사기구를 위치시키지 않을 수도 있다. 이에 의해, 장치 설계의 여유도가 높아지고, 또한, 제조장치를 소형화를 가져온다.
무기 충전제의 입자 크기는 1㎚ 이하이더라도 문제는 없으나, 현재의 기술에서는 1㎚ 이하의 충전제를 제조하는 것은 곤란하다.
무기 충전제는 5중량% 이상 90중량% 이하가 바람직하고, 10중량% 이상 50중량% 이하인 편이 더욱 바람직하다. 5중량% 이상이면 열팽창률이 낮아지고, 90중량% 이하이면, 깨지기 쉬운 특성도 허용할 수 있는 정도이다.
무기 충전제는 상기 범위 내에서 베이스 필름과 열팽창 계수를 정합하는 것이 달성가능한 정도의 양이 첨가될 수 있다.
또한, 커버 필름도 지지필름과 마찬가지로 열팽창률을 베이스 필름과 정합을 취해 두는 것이 바람직하다.
무기 충전제의 예로는, 이산화티탄 (titanium dioxide), 산화아연 (zinc oxide), 알루미나 (alumina) 및 산화규소 (silicon oxide) 등을 들 수 있다. 무기 충전제를 배합하는 방법으로는, 예를 들어, 분산능력이 높은 혼합장치를 사용하여 건조한 분말상의 산화규소 입자를 분산시키는 방법이나, 유기 용매에 분산된 콜로이드(졸)과 그 밖의 배합물을 혼합하여 필요에 따라 교반하면서 감압함으로써 유기 용매를 제거하는 방법, 유기 용매에 분산된 콜로이드(졸)과 그 밖의 배합물을 혼합하여 필요에 따라 탈용매한 후 유연에 의해 탈용매시키는 방법 등을 들 수 있다. 분산능력이 높은 장치로는, 비드밀 등을 들 수 있다.
또한, 매트릭스 베이스 (102) 상에 형성되는 필름이, 예를 들어, 편광 필름 등의 대기 중의 수분 등으로 악화가 생기는 경우에는, 매트릭스 베이스 (102) 의 표면에 가스 배리어층을 형성해 두는 것이 바람직하다. 매트릭스 베이스 (102) 의 일방의 표면에 형성하는 경우, 어느쪽 면에 형성하더라도 효과는 있을 수 있지만, 필름을 형성하는 표면에 형성하면 더욱 효과적일 수도 있다.
필름이 자외선을 조사함으로써 경화되는 경우 가스 배리어층은 자외선에 대하여 투명하지 않으면 안된다. 이 때문에, 가스 배리어층의 재료의 예로는, 폴리비닐알콜 (polyvinyl alcohol) 과 폴리염화비닐리덴 (polyvinylidene chloride) 등의 유기 재료, 유기 재료와 점토광물 (Al2O3-2SiO2·5H2O, Al2O3·SiO2·2-3H2O 등의 비정질 점토광물이나, 결정질 점토광물인 (Si,Al)O4 사면체 시트, (Al,Mg)(O,OH)6 팔면체 시트) 등의 무기 재료과의 유기-무기 복합재료, 산화규소나 산화알루미늄 등의 무기 재료의 박막을 들 수 있다. 습도가 높은 환경에서의 가스 배리어성이 우수한 점과, 두께가 얇아도 효과가 높은 점에서 무기 재료를 사용하는 편이 필름 두께를 얇게 할 수도 있다. 또한, 이들 층을 2층 이상 적층할 수도 있다.
유기 재료는, 가스 배리어 필름으로서 무기 재료에 비하여 코팅 필름·적층 필름의 형태로 사용할 수 있기 때문에 비용을 줄일 수도 있다. 온도 의존성· 내습성의 점에서는 무기 재료로 이루어지는 가스 배리어 필름에 떨어지는 것은 부정할 수 없다.
가스 배리어층의 두께는, 유기 재료 또는 유기-무기 복합재료의 경우에는 1㎛∼10㎛ 인 것이, 무기 재료의 경우 10㎚ ∼1㎛ 인 것이 바람직하다. 유기 재료 또는 유기-무기 복합재료의 경우, 1㎛ 이상의 두께이면 산소나 수증기 등의 통상의 공기의 성분이 액정층이나 유기 EL 층에 침입하는 것을 적절히 방지할 수 있다. 10㎛ 이하의 두께이면 팽창 계수 등의 베이스 필름의 특성에 영향을 주는 일이 없다.
무기 재료의 경우, 10㎚ 이상의 두께이면 산소나 수증기 등의 통상의 공기의 성분이 액정층이나 유기 EL 층에 침입하는 것을 충분히 방지할 수 있고, 1㎛ 이하의 두께이면 굴곡시에 깨지는 것도 방지할 수 있다.
가스 배리어층을 필름 상에 형성하는 방법으로는, 유기 재료 및 유기-무기 복합재료의 경우에는 도포법을, 무기 재료의 경우에는 다양한 증착법 중 어느 것이든 사용할 수 있다. 도포법은 액상의 유기 재료 또는 그 용액 등의 액체를 필름 상에 도포하여, 건조나 경화함으로써 증착하는 것이다. 증착법의 예로는, 기상증착, 이온플레이팅, 스퍼터링 등의 물리적 성장법, 감압 하에서의 플라즈마 CVD, 촉매 CVD, 대기압하에서의 CVD 등의 화학기상 성장법을 들 수 있다. 이들 중에서, 저온에서 밀도가 높은 막을 얻을 수 있는 점에서 스퍼터링이 특히 바람직하다.
매트릭스 베이스 (120) 상에 형성되는 막이 자외선 경화형인 경우에는 투명 성이 요구되기 때문에 제 2 실시형태 등에서 상세하게 나타나 있는 베이스 필름을 사용할 수 있다. 또한, 폴리에틸렌 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리에스테르 수지, 에틸렌비닐 공중합체 수지, 폴리염화비닐 (polyvinyl chloride) 수지, 셀룰로오스 수지, 폴리아미드 수지, 폴리이미드 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리스티렌 (polystyrene) 수지, 아세트산비닐 (vinyl acetate) 수지로 광투과 기능이 있는 수지를 사용할 수 있다.
필름을, 수분이나 자외선으로부터 보호할 필요가 있는 경우에는, 지지기판 (120) 상에 가스 배리어층을 형성할 뿐만 아니라, 수분 차폐성 등이 우수한 수지로 이루어지는 커버막을 적층해 두는 것이 바람직하다. 이러한 수지로서, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐알콜, 셀룰로오스, 폴리카보네이트, 폴리에스테르, 아크릴 (acrylic) 화합물, 폴리에테르술폰 (polyether sulfone), 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리올레핀 (polyolefin) 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 트리아세틸셀룰로오스 등의 셀룰로오스; 폴리카보네이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스테르; 및 아크릴 화합물이 바람직하게 사용된다.
커버 필름으로는, 화학적 및 열적으로 안정적이고, 박막층과의 박리가 용이한 것이 바람직하다. 구체적으로는, 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리비닐알콜 등의 얇은 시트 형상의 것으로 표면의 평활성이 높은 것이 바람직하다. 박리성을 부여하기 위해 이형처리를 한 필름을 사용할 수도 있다.
또한, 커버 필름에 가스 배리어층을 형성하면 효과적이다. 가스 배리어 층은 커버 필름의 양면 또는 일방의 면에 형성할 수 있다. 가스 배리어층을 커버 필름의 일방의 면에 형성하는 경우에는, 커버 필름의 매트릭스 베이스 (120) 상에 접하는 면에 형성하는 편이 효과적이다.
도 3 을 참조하여, 베이스 필름 상에, 기능성디바이스층이나 광학 기능성 층을 형성하는 프로세스에 대하여 보다 상세히 설명한다. 도 3 은 유기 EL 발광디바이스의 제조 프로세스의 일부의 제조 단계를 나타내는 개념도이다.
베이스 필름 (105) 에 반사전극이 형성된 기능성 필름이 권출 롤로부터 권취 롤에 송출된다. 반사전극을 포함하는 기능성 필름이 권취 롤에 권취되는 동안에, 다음 발광층이 되는 유기 재료로 이루어지는 박막이 형성된다. 유기 EL 층 (110) 은 반사전극 상에 진공증착법 또는 도포법에 의해 발광층이 되는 유기 재료로 이루어지는 유기 EL 층 (110) 을 형성한다. 도 3(a) 는 도포법을 나타내고 있다. 도포법의 경우에, 발광층을 도포에 의해 형성 후, 건조·냉각을 행한 후, 권취 롤에 권취된다. 도 3(a) 에서는, 투명 전극을 연속하여 증착하지 않기 때문에, 유기 EL 층 (110) 상에 커버 필름 (111) 을 적층법으로 적층 후, 권취 롤에 권취되어 있다.
커버 필름으로는, 화학적 및 열적으로 안정적이고, 박막층과의 박리가 용이한 것이 바람직하다. 구체적으로는, 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리비닐 알콜 등의 얇은 시트 필름으로서 표면의 평활성이 높은 것이 바람직하다. 박리성을 부여하기 위해 이형처리한 필름을 사용할 수도 있다.
유기 EL 층 (110) 을 포함하는 기능성 필름은 그 후, 유기 EL 층 (110) 상에 투명 전극을 진공 증착 또는 스퍼터링으로 형성하여, 유기 EL 발광디바이스를 제공한다. 유기 EL 층 (110) 형성시와 마찬가지로, 투명 전극 상에 커버 필름 (111) 을 형성하여, 권취 롤러에 권취한다. 유기 EL 발광디바이스를 포함하는 기능성 필름상에 편광 필름과 지연 필름을 적층하는 방법을, 도 3(b) 를 참조하여 설명한다.
유기 EL 발광디바이스를 포함하는 기능성 필름을 권출 롤로부터 송출하고, 기능성 필름 상의 커버 필름을 박리하고, 그 후, 기능성 필름 상의 기능성 박막층 (투명 전극 ; 112) 상에 편광 필름을 적층법으로 적층한다. 지지필름 (115) 상에 편광 필름 (113) 이 형성되고, 편광 필름 (113) 상에 커버 필름 (111) 이 적층된 기능성 필름에서 커버 필름 (111) 이 박리되고, 그 후, 지지필름 (115) 을 통하여 전사 롤러 (2000) 에 의해 기능성 필름상의 기능성 박막층 (투명 전극 ; 112) 상에 편광 필름 (113) 을 적층법에 의해 적층한다. 다음으로, 지지필름 (115) 을 박리하고, 편광 필름 (113) 을 노출시켜, 지연 필름 (116) 을 편광 필름 (113) 상에 적층법에 의해 적층한다.
지연 필름 (116) 은 지지필름 (115) 을 박리 후에, 커버 필름 (111) 을 통해 전사 롤러에 의해 편광 필름 (113) 상에 전사된다.
전사 롤러를 통하여 적층법에 의해 전사하는 경우에는, 전사 롤러로 직접 기능성 박막 (112) 상에 전사할 수도 있으나, 필름을 통하여 전사하는 편이 기능성 박막 (112), 전사되는 편광 필름 (113), 및 지연 필름 (116) 에 먼지가 들어가거나 흠집이 생기지 않으므로 더욱 바람직하다.
전사시에 기능성 박막에 롤러에 의한 흠집을 내지 않기 위해서는, 커버 필름이 내찰상성이 있는 보호 필름인 것이 바람직하다. 내찰상성이 있는 재료의 예로는 폴리에스테르 수지 및 폴리에틸렌 수지가 바람직하다.
지지필름과 커버 필름 사이에 기능성 박막이 형성된 기능성 필름의 경우, 지지필름과 커버 필름 중 어느 것이든 먼저 박리할 수 있다.
전사 롤러에 의한 전사는, 압착법, 열압착법, 접착법 등의 적당한 방법에 의해 행해질 수도 있고, 어느 전사법을 사용할지는 설계상의 문제에 불과하다.
도 3(b) 에서는, 편광 필름 (113) 을 전사 후, 지연 필름 (116) 을 연속하여 전사하고 있는데, 도 3(a) 와 같이, 롤-투-롤 프로세스에 의해 편광 필름 (113) 만을 전사할 수도 있고, 그 후 다음으로 유사한 방법으로 지연 필름 (116) 을 전사할 수도 있다.
지연 필름 (116) 을 전사 후, 도 3(a) 와 마찬가지로 커버 필름 (111) 을 지연 필름 (116) 상에 적층할 수도 있다 (미도시).
전사, 박리를 용이하게 하기 위해, 필름과 박막 사이에, 박리층을 위치시키는 것도 가능하다. 도 3 에서, 전사 롤러는 1개밖에 도시되지 않았지만, 전사 롤러의 필름을 통하여 반대의 표면에, 평면인 대(臺)나, 롤러를 형성할 수도 있다. 롤-투-롤 프로세스의 경우, 평면인 대보다 1쌍의 롤러에 의해 압력을 인가하는 편이 필름에 흠집이 생기지 않으므로 바람직하다.
커버 필름과 기능성 박막의 밀착성을 개선하기 위해, 커버 필름에 접착층을 형성할 수도 있다. 접착층은 커버 필름을 기능성 박막층에 적층할 때는 충분히 접착하고, 박리할 때는 간단히 박리할 수 있는 것이 바람직하다. 예를 들어, 자외선이나 열에 의해 밀착력이 떨어지는 접착제가 바람직하다.
백라이트가 탑재된 액정패널의 제조 프로세스를 도 4 의 개념도를 참조하여 설명한다.
베이스 필름이 되는 제 1 유기 필름으로 이루어지는 박막 상에, 배리어층을 형성한다. 배리어층의 목적은 후에 사용되는 재료와 베이스 필름의 재료의 상호작용을 방지하는 것이다. 이러한 목적을 위하여, SiO2, SiON 등의 무기 재료가 이 목적에 적합하다. 다음으로, 지연 기능을 부여하기 위해, 중합성 액정 등의 광학 이방성 재료를 필름 기판에 도포함으로써 지연층을 형성한다. 그 후, 편광 기능을 갖는 층을 지연층 상에 형성한다. 이 단계는, 예를 들어, 편광 기능을 갖는 별도로 형성된 박막을 필름 기판에 적층함으로써 행해진다. 다음으로, 유리 기판 상에 종래의 방법에 의해 형성된 박막 트랜지스터로 이루어지는 회로를 필름 기판으로 전사하여, TFT 회로층을 형성한다. 마지막으로, 드라이 필름 상에 미리 형성한 컬러 필터 (CF)/블랙 매트릭스 (BM), 스페이서를 하나의 프로세스로 전사함으로써 컬러 필터층을 형성한다. 이에 의해, 제 1 기능성 필름이 제공된다. 컬러 필터층은 잉크-젯 프로세스에 의해 컬러 필터재료를 필름 기판에 도포할 수도 있다.
다음으로, 백라이트의 제조 프로세스를 설명한다. 베이스 필름에 반사전 극을 형성하고, 그 후, 유기 EL 층을 형성한다. 유기 EL 재료가 저분자-중량 재료인 경우에는 진공증착법, 중합체-중량 재료인 경우에는 잉크-젯 방법에 의한 도포 프로세스에 의해 유기 EL 층을 형성한다. 그 후, 유기 EL 층의 상부전극이 되는 도전성 투명재료로 이루어지는 투명 전극을 형성하여 백라이트의 광원이 되는 유기 EL 디바이스층을 제공한다. 다음으로, 유기 EL 디바이스 층의 상부 표면에 배리어층을 형성하여 보호층으로 한다. 그 후, 제 1 기능성 필름과 마찬가지로, 지연층과 편광층을 형성한다. 마지막으로, 액정디바이스의 상부전극이 되는 투명 전극을 전체 표면에 걸쳐 형성하여 제 2 기능성 필름 (830) 을 제공한다.
마지막으로, 제 1 기능성 필름과 제 2 기능성 필름을 롤로부터 절단한다. 그 후, 각 필름을 배향처리를 행하고, 시일재를 디스플레이 영역의 주변에 도포하여 부착하고, 액정을 주입 (814) 하고 주입구를 밀봉 (815) 함으로써 백라이트를 갖는 액티브 매트릭스 액정패널이 제조된다.
제 1 기능성 필름과 제 2 기능성 필름에 배향처리를 행한 후, 시일재를 디스플레이영역의 주변에 도포하고, 제 1 기능성 필름과 제 2 기능성 필름을 적층한 후 절단하고, 액정을 주입하고 주입구를 밀봉함으로써, 백라이트를 갖는 액티브 매트릭스 액정패널을 제조할 수도 있다. 이 프로세스에서, 제 1 기능성 필름과 제 2 기능성 필름의 기능성 박막표면 (105) 을 서로 대향시키고, 이 기능성 필름들이 서로에 대해 길이방향이 직각이 되도록 적층한다. 이에 의해, 적층할 때의 정렬이 용이해진다 (도 5(c) 참조).
본 실시형태에 있어서, 필름이 롤에서 롤로 권취되면서 기능성 박막 (112) 이 형성되어 간다. 송출을 위한 롤이 베이스 필름 (105) 상에 형성되는 기능성 박막 (112) 상에 접촉하고 있으면, 롤이 기능성 박막 (112) 의 표면에 접촉하여, 기능성 박막 (112) 표면에 먼지가 부착되게 된다. 도 5(a), (b) 에 나타내는 바와 같이, 베이스 필름 (105) 상에 형성하는 광학 기능성 층이나 기능성 디바이스층은 베이스 필름의 송출 방향과 직교하는 에지부터 이간시켜 형성하는 것이 바람직하다. 베이스 필름 (105) 은 기능디바이스를 형성하는 동안에 송출되므로, 베이스 필름표면에 휨이 생기지 않도록 설계해야 한다. 에지로부터의 거리는 권출 롤의 형상으로 결정되고, 베이스 필름 (105) 의 에지에 퍼포레이팅 (perforated) 될 수도 있다.
본 실시형태에서 설명한 각 기능성 필름은 롤로서 권취된 상태로 다음 프로세스로 반송할 수도 있고, 보관할 수도 있다.
본 실시형태의 기능성 필름은 롤로서 권취된 상태로 각 프로세스의 동작이 종료된다. 권취된 롤은 반송·보관이 용이하고, 또한 기판을 사용한 종래의 제조 프로세스에 비하여 더 좁은 스페이스를 필요로 한다.
본 발명의 제 2 실시형태인, 유기 수지로 이루어지는 베이스 필름에 관해서 설명한다.
액정 디스플레이 패널을 형성하는 지지기판이 되는 베이스 필름은 얇고, 내열성이 높고, 광, 특히 가시광영역의 광에 대하여 투명하고, 또한 광학적으로 등방적인, 즉 위상차가 작은 플라스틱 재료일 것이 요구된다. 액정패널을 형성하는 지지기판 이외에, 기능성 박막의 지지필름으로서 사용할 수도 있다.
또한, 가요성에 관해서, 베이스 필름은 내절곡성으로서, 곡률반경, r=40㎜ 이하인 것이 바람직하다. 최저라도 r=40㎜ 이면, 롤-투-롤 프로세스에서 사용되는 최소직경이 φ=100㎜ 인 롤을 사용하는 것이 가능하다. 또한, 가요성이 높은 지지기판을 포함하는 액정패널 또는 액정디스플레이 디바이스는 낙하에 의한 충격에 대해서도, 휨에 의해 충격을 흡수함으로써, 견딜 수 있다. r=20㎜ 이상이면, 필름이 파손되거나 주름이 잡히는 것이 방지된다.
또한, 전자북과 같이 박형의 디스플레이 디바이스를 제조한 경우라도, 종래의 문고본 등의 페이퍼백의 감각을 유지할 수 있다.
휴대 용도의 장치에 디스플레이 디바이스로서 탑재되는 경우, 내충격성이 높고, 낙하에 대한 내성이 강한 것이 중요하다. 종래의 유리 기판은 재료의 특성 때문에, 내충격성은 낙하에 의해 충격을 받는 부분에 따라 달라지고, 이 때문에 에지에 충격이 가해진 경우에는 간단히 깨질 수도 있다. 한편, 플라스틱 기판을 사용한 경우, 유리보다 내충격성은 향상되지만, 에지에 충격이 가해진 경우에는, 지지기판 및 지지기판에 탑재되어 있는 트랜지스터나 배선에 충격이 직접 가해지는 점은 유리 기판과 마찬가지다.
지지기판의 가요성을 향상시키고, 액정 디스플레이 패널의 지지기판을 얇게 함으로써, 액정패널의 경량화를 도모함으로써, 질량 저감에 의해 내충격성을 향상시킬 수도 있다.
두께에 관해서, 롤-투-롤 프로세스에 사용하기만 한다면, 특별한 상한은 없 다. 그러나, 디스플레이 디바이스 전체의 소형화, 경량화를 고려하면, 유리 기판의 400㎛ 보다 얇은 편이 바람직하고, 또한 플라스틱 기판의 200㎛ 보다 얇은 편이 더욱 바람직하다. 디스플레이 디바이스 전체의 소형화·경량화의 요구를 충족하기 위해서는, 두께가 10㎛∼150㎛ 인 것이 바람직하고, 10㎛∼100㎛ 인 편이 더욱 바람직하다. 10㎛ 이상이면, 반송 중에 주름을 발생시키거나 깨지는 것이 예방된다.
내열성에 관해서, 기능성 막을 형성되는 온도에서 광학적, 기계적인 변형에 대한 저항력이 있을 것이 요구된다. 이를 위해서는, 적어도 200℃ 의 온도이력에 대하여, 기계적 및 광학적인 변화가 5% 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 250℃ 의 온도이력에 대하여, 기계적 및 광학적인 변화가 5% 이하인 것이 더욱 바람직하다.
"광학적 변화"란 온도 변화에 의한 광투과성의 악화, 위상차의 증가를 칭하고, "기계적 변형"이란 가요성의 악화, 치수의 변화를 칭한다.
투명성에 관해서, 가시광 영역 (380㎚∼800㎚) 에서의 투과성이 요구된다. 적어도 450㎚∼700㎚, 보다 바람직하게는 400㎚∼700㎚, 가장 바람직하게는 380㎚∼800㎚ (가시영역) 에서의 투명성이 높은 것이다. 450㎚∼700㎚ 에서 투명성이 높으면, 실용상 수용할 수 있다. 400㎚∼700㎚ 의 투명성이면 더욱 바람직하고, 가장 엄밀한 색조가 요구되는 경우에도 대략 충분할 수도 있지만, 더욱 바람직하게는 가시광영역인 380㎚∼800㎚ 전체에서 광투과도가 높은 것이 바람직하다. 투명한 파장영역이 넓으면, 좀더 정확하게 본래의 색을 재현 가능한 화상 디스플레 이 디바이스를 가능하게 할 수도 있다. 베이스 필름의 희망하는 두께에 대한 광투과율 (파장; 550㎚) 은 80%이상, 보다 바람직하게는 85%이상, 더욱 바람직하게는 90% 이상이면 대체로 수용 할만 하다.
베이스 필름의 두께에 대한 위상차 (파장, 550㎚) 는 1/4λ, 1/2λ 지연 필름에 대하여 무시할 수 있을 정도일 필요가 있다. 통상적으로는, 가시광영역 내의 파장, 550㎚ 에서, 베이스 필름의 평면의 법선방향의 값이 1/4λ의 10% 이하 (약 10㎚ 이하) 인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 5% 이하 (약 5㎚ 이하) 이다. 여기서, 위상차는 10㎚ 이하 (파장; 550㎚) 이면 수용 할만 하다.
베이스 필름에 지연 기능을 가질 때, 1/4λ, 1/2λ 의 값이 사용될 수도 있다.
베이스 필름의 플라스틱 재료의 예로서, 내열성에 관해서는, 아크릴 수지, 에폭시 수지, 고리형 올레핀 수지, 폴리이미드, 폴리아미드 등을 들 수 있다. 한편, 더 높은 투명성과 광학적 등방성을 위해서, 아크릴 수지 또는 고리형 올레핀 수지를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 베이스 필름은 디스플레이를 제조하는 프로세스 중에서의 최소한의 치수 변화를 보여야 한다. 예를 들어, 이러한 변화는 컬러 필터에서와 같이 마스크를 사용하여 노광을 행하는 경우에 특히 문제가 된다. 이는 제조시에 베이스 필름에 텐션을 가하거나 1회의 노광면적을 작게 하는 등의 적당한 수법을 사용함으로써 조정될 수 있으나, 열팽창률이 ±50ppm/℃ 이하이면, 컬러 액정패널의 경우조차 현재의 주류인 100ppi (인치 당 화소 수) 의 정세도에 대응할 수도 있다. 장래의 200ppi 만큼 높은 정세도의 액정패널이나, 제조라인의 온도 제어를 고려하면, 열팽창률은 ±25ppm 이하인 편이 보다 바람직하고, ±10ppm 이하인 편이 더욱 바람직하다.
플라스틱 재료는, 무기 충전제를 첨가함으로써 열팽창률을 작게 할 수 있다. 무기 충전제는 필름의 투명성을 유지하기 위해, 가시광의 파장보다 더 작아야 하고, 입자 크기가 380㎚ 이하이면 가시광의 최단파장 부근에서의 투명성은 손상될 수도 있지만 실용상 수용 할만 하다. 액정패널은 유기 중합체로 이루어지는 복수의 광학 기능성 박막 (액정, 편광 필름, 지연 필름, 유기 EL 디바이스의 발광층 등) 으로 이루어져 있다. 유기 중합체는 자외선이 조사되면 악화가 생긴다. 따라서, 베이스 필름은 자외선을 투과하지 않는 편이 바람직하다. 가시광은 투과하고, 자외선의 투과를 피하기 위해서는, 무기 충전제의 입자 크기는 300㎚∼380㎚ 가 바람직하고, 350㎚∼380㎚ 인 것이 더욱 바람직하다. 베이스 필름을 지지필름에 사용하는 경우 및 자외선을 필름을 개재하여 조사함으로써 광경화형 수지를 경화시키는 경우에는, 입자 크기는 1㎚∼200㎚ 가 바람직하고, 1㎚∼100㎚ 인 편이 더욱 바람직하다. 1㎚ 이하이더라도 문제는 없으나, 현재의 기술에서는 1㎚ 이하의 충전제를 제조하는 것은 곤란하다.
무기 충전제의 양은 5중량% 이상 90중량% 이하가 바람직하고, 10중량% 이상 50중량% 이하인 편이 더욱 바람직하다. 5중량% 이상이면 열팽창률을 낮아질 수 있고, 90중량% 이하이면 깨짐에 대해 내성을 가진다.
무기 충전제의 예로는, 이산화티탄(titanium dioxide), 산화아연 (zinc oxide), 알루미나 (alumina) 및 산화규소 (silicon oxide) 등을 들 수 있다. 무기 충전제를 배합하는 방법으로는, 예를 들어, 분산능력이 높은 혼합장치를 사용하여 건조 분말상의 산화규소 입자를 분산시키는 방법이나, 유기 용매에 분산된 콜로이드(졸)과 그 밖의 배합물을 혼합하여 필요에 따라 교반하면서 감압함으로써 유기 용매를 제거하는 방법, 유기 용매에 분산된 콜로이드(졸)과 그 밖의 배합물을 혼합하여 필요에 따라 탈용매한 후 유연하고 다시 탈용매시키는 방법 등을 들 수 있다. 분산능력이 더 높은 장치의 예로는, 비즈밀 (bead mill) 등을 들 수 있다.
제 2 실시형태의 베이스 필름은 유기 수지로 이루어지는 박막이기 때문에, 산소나 수증기 등의 통상의 공기의 성분이 액정층이나 유기 EL 층에 침입한다. 액정디바이스에 있어서는 기포의 발생이나 특정 저항의 저하 등의 악영향이, 유기 EL 디바이스에 있어서는 발광 영역에 비발광부가 형성되는 등의 악영향이 발생한다. 이 때문에, 베이스 필름의 일방의 면 또는 양방의 면에 공기의 진입을 방지하는 가스 배리어층을 형성할 수도 있다. 이것을 베이스 필름의 일방의 표면에 형성하는 경우, 어느 쪽 면상에서도 효과를 낼 수 있을 지도 모르나, 기능성 박막을 형성하는 표면에 형성하면 더욱 효과적일 수도 있다.
가스 배리어층은 기판이 광을 투과해야만 한다는 점에서 투명하지 않으면 안 된다. 이 때문에, 가스 배리어층의 재료의 예로는, 폴리비닐알콜, 폴리염화비닐리덴 등의 유기 재료; 유기 재료와 점토광물 (Al2O3∼2SiO2·5H2O 및 Al2O3·SiO2·2∼3H2O 등의 비정질 점토광물이나, (Si,Al)O4 사면체 시트, (Al,Mg)(O,OH)6 팔면체 시트 등의 결정질 점토광물) 을 포함하는 무기 재료와의 유기-무기 복합재료와 같은 유기-무기 복합재료, 산화규소 및 산화알루미늄 등의 무기 재료의 박막을 들 수 있다. 습도가 높은 환경에서 가스 배리어 특성이 우수한 점과, 더 얇은 두께를 갖고도 효과가 있다는 점에서, 무기 재료를 사용하여 필름 두께를 얇게 할 수도 있다. 또한, 이들 층을 2층 이상 적층할 수도 있다.
유기 재료는, 가스 배리어 필름이 무기 재료와 대조적으로 도막·적층 필름의 형태가 될 수 있기 때문에 비율을 줄일 수도 있다. 온도 의존성·내습성 면에서 무기 재료로 이루어지는 가스 배리어 필름에 떨어지는 것은 부정할 수 없다. 이 때문에, 유기 재료는, 액정패널의 외광과 대향하는 표면에 배치하는 것이 바람직하다.
가스 배리어층의 두께는, 유기 재료 또는 유기-무기 복합재료로 이루어지는 경우 1㎛∼10㎛ 인 것이, 무기 재료로 이루어지는 경우 10㎚ ∼1㎛ 인 것이 바람직하다. 유기 재료 또는 유기-무기 복합재료로 이루어지는 경우, 1㎛ 이상의 두께이면 산소나 수증기 등의 통상의 공기의 성분이 액정층이나 유기 EL 층에 침입하는 것을 적절히 방지할 수 있다. 10㎛ 이하의 두께이면 팽창률 등의 베이스 필름 특성에 영향을 주지 않는다.
무기 재료로 이루어지는 경우, 10㎚ 이상의 두께이면 산소나 수증기 등의 통상의 공기의 성분이 액정층이나 유기 EL 층에 침입하는 것을 충분히 방지할 수 있고, 1㎛ 이하이면 굴곡시에 깨지는 것을 방지할 수 있다.
가스 배리어층을 필름 상에 형성하는 방법으로는, 유기 재료 또는 유기-무기 복합재료의 경우에는 도포법을, 무기 재료의 경우에는 다양한 증착법 중 어느 것이든 사용할 수 있다. 도포법은 액상의 유기 재료 또는 그 용액 등의 액체를 필름 상에 도포하여, 건조나 경화함으로써 증착하는 것이다. 증착법의 예로는, 기상증착, 이온플레이팅, 스퍼터링 등의 물리적 성장법, 감압 하에서의 플라즈마 CVD, 촉매 CVD, 및 대기압하에서의 CVD 등의 화학기상 성장법을 들 수 있다. 이들 중에서, 저온에서 치밀한 필름을 얻을 수 있는 점에서 스퍼터링이 특히 바람직하다.
제 2 실시형태로서, 얇고, 내열성 있고, 광, 특히 가시광영역의 광에 대하여 투명하고, 또한 광학적으로 등방적인, 즉 위상차 (광지연량) 가 작은 베이스 필름에 관해서 나타내었지만, 광학적으로 이방성이 있는 필름을 사용하는 것이 가능하다.
베이스 필름에 지연 기능 및/또는 편광 기능을 갖게 할 수도 있다.
예를 들어, 베이스 필름의 위상차가 λ/2,λ/4 이면, 베이스 필름에 지연 기능을 나중에 부여할 필요가 없다. 베이스 필름이 편광 기능을 갖고 있으면, 편광 기능을 베이스 필름에 나중에 부여할 필요가 없다.
또한, 베이스 필름에 발광 기능을 부여하는 경우, 후술하는 바와 같이, 광이 베이스 필름을 통과하지 않는 구조를 취하는 것이 가능하다. 이 경우, 베이스 필름은 광투과성일 필요가 없어, 베이스 필름 자체가 가스 배리어 기능을 가질 수도 있다..
본 발명의 제 3 실시형태로서, 주변 기능성 회로 및 화소 구동용 박막 트랜 지스터를 베이스 필름 상에 전사하는 제조 프로세스에 관해서 설명한다.
액정 디스플레이의 부품 수의 삭감, 좁은 액자화, 소비전력의 저감을 목적으로, 종래에는 외부 부품이었던 DA 컨버터·액정구동회로 등도 기판 상에 집적하는 것이 중요하다. 따라서, 화소 구동용 박막 트랜지스터의 트랜지스터 성능을 떨어뜨릴 수 없다. 이 때문에, 본 실시형태에서는, 유리 기판 상에 종래의 프로세스로 박막 트랜지스터를 형성한 후, 유리 기판을 제거하여, 유리 기판 상에 형성된 박막 트랜지스터를 베이스 필름에 전사한다.
다결정 규소 박막 트랜지스터는 고온-프로세스 또는 저온-프로세스에 의해 제조될 수도 있다. 고온의 프로세스의 경우에는, 석영기판이나 용융 석영기판과 같은, 고온에 견디는 유리 기판을 사용해야 한다. 석영기판이나 용융 석영기판은 에칭 제거가 곤란하고/시간이 걸리는 등의 문제가 있으므로, 보통의 유리 기판을 사용할 수 있는 저온 프로세스가 바람직하다.
유리 기판을 에칭 제거할 때에 트랜지스터에 손상을 주지 않도록 유리 기판 상에 에칭을 저지하는 배리어 필름을, 트랜지스터 표면상에는 보호 필름을 형성해 둘 필요가 있다. 배리어 필름은 유리 에칭용액에 대하여 에칭 레이트가 낮은 것이 바람직하고, 질화막 또는 산질화막인 것이 바람직하다.
보호 필름은 플루오르화 수소산 등의 강산에 견딜 수 있는 재질로 이루어져야만 한다. 에칭시에는, 균일하게 에칭이 진행되도록 에칭액의 온도 변화가 생기지 않도록 해야 한다.
제 4 실시형태의 지연 필름에 관해서 설명한다. 지연 필름은 도포형 지 연 필름 또는 적층형 지연 필름일 수도 있다. 먼저, 도포형 지연 필름에 관해서 설명한다.
도포형 지연 필름은 중합성기를 갖는 액정 화합물을 함유하는 중합성 액정 조성물을 일반적인 도포법에 의해 지지체 상에 도포하여 액정 박막을 형성한다. 액정 박막의 기판과 접하지 않는 표면은 먼지가 제거된 건조공기 또는 질소 등의 불활성 가스와 접하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는, 질소 등의 불활성 가스이다. 그 후, 중합성 액정 조성물을, 액정 위상이 형성되는 범위내의 온도에서 배향시킨 후, 중합하여 고체 박막을 형성한다. 지연 필름의 필름 두께와 복굴절은 액정 디스플레이 패널이 요구하는 위상 제어 특성에 의해 선택된다.
중합성 액정 조성물을 직접 지지체에 도포하기 때문에, 도포형 지연 필름은 적층형 지연 필름에 비하여 필름 두께를 현저히 얇게 할 수도 있다 (예를 들어, 100㎛ 이하.) 도포형 지연 필름의 필름 두께는 바람직하게는 0.1㎛∼30㎛ 이고, 보다 바람직하게는 0.3∼15㎛, 더욱 바람직하게는 0.5㎛∼10㎛ 이다. 복굴절은 중합성 액정 조성물의 조성이 변화함에 따라 통상 0.0 내지 0.5 의 범위에서 변화한다. 필름 두께와 복굴절은 1/2 파장판이나 1/4 파장판에서와 같이 요구되는 지연 및 제조조건의 용이성에 의존하여 선택될 수 있다.
다음으로, 도포형 지연 필름 용 재료를 설명한다.
본 실시형태에서 사용되는 중합성 액정 화합물은 플라스틱 시트에 도포 가능하고 이 화합물의 액정상태를 이용하여 배향 가능한 어떤 화합물도 될 수 있으나, 중합성기의 열중합이 시작되지 않는 온도 범위가 이 화합물이 액정 상태인 온도 범 위에 적어도 부분적으로라도 포함되는, 화합물이어야만 한다. 또한, 이 온도범위내에서 도포 또는 배향처리 가능해야 한다. 또한, 본 발명에서 위상차 제어 기능을 갖는 막은 두께가 얇을수록 바람직하다. 다시 말해서, 높은 복굴절을 갖는 필름이 바람직하다. 구체적으로는, 다음 화합물을 함유하는 조성물을 예로서 나타낼 수도 있다.
단관능 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트가 식 (1)
Figure 112006023042102-pct00010
(식 중, X 는 수소원자 또는 메틸기를 나타내고, 6원환 A, B 및 C 는 독립적으로,
Figure 112006023042102-pct00011
을 나타내고, 여기서 n 은 0 또는 1 의 정수를 나타내고, m 은 1 내지 4 의 정수를 나타내고, Y1 및 Y2 는 독립적으로 단결합, -CH2CH2-, -CH2O-, -OCH2-, -COO-, -OCO-, -C≡C-, -CH=CH-, -CF=CF-, -(CH2)4-, -CH2CH2CH2O-, -OCH2CH2CH2-, -CH=CHCH2CH2-, 또는 -CH2CH2CH=CH- 를 나타내고, Y3 은 수소원자, 할로겐원자, 시아노기, 탄소원자수 1 내지 20 의 알킬기, 알콕시기, 알케닐기, 또는 알케닐옥시기를 나타낸다.) 로 표시되는 중합성 액정 조성물이다.
다음으로, 도포형 지연 필름의 제조 프로세스를 더욱 상세히 설명한다.
투명 지지체 상에 배향 필름을 형성하고, 필요하면 필름을 러빙처리한 후, 그 위에 중합성 액정을 함유하는 층을 도포하고, 그것을 건조하여 불필요한 용매를 제거 후, 이 액정을 배향시키고, 미리 첨가되어 있는 광 또는 열중합 개시제를 UV 조사 또는 가열에 의해 분해함으로써 이 액정을 중합시켜, 도포형 지연 필름을 제조한다. 필요에 따라 필름 위에 보호층을 도포할 수도 있다.
이 중합성 액정은 도포하기 전에 적당한 용매에 의해 희석하여 것이 바람직하다. 액정의 구조에 따라 성질이 달라지기 때문에, 일률적으로 용매나 농도를 정할 수 없지만, 균일한 박막을 제공하는 관점에서, 용해도가 높은 용매에 녹이는 것이 바람직하고, 디클로로메탄 (dichloromethane) 및 클로로포름 (chloroform) 과 같은 할로겐 화합물; 아세톤 및 메틸에틸케톤 (methyl ethyl ketone) 과 같은 케톤, 아세트산에틸 (ethyl acetate) 과 같은 에스테르; 디메틸아세트아미드 (dimethylacetamide), 디메틸포름아미드 (dimethylformamide), N-메틸-피롤리돈 (N-methyl-pyrrolidone) 과 같은 아미드 (amide), 및 이소프로판올 (isopropanol), 퍼플루오로프로판올 (perfluoropropanol) 과 같은 알콜류가 바람직하다.
배향 필름의 작용에 의해, 액정상 형성시의 분자배향이 종종 큰 영향을 받는 것은 액정의 경우에는 잘 알려져 있는 사실로서, 무기 또는 유기의 배향 필름이 사용되고 있다. 지지체 표면을 러빙처리하고, 그 위에 조합체를 도포하는 것만으로 유효한 배향이 얻어지는 액정과 지지체의 조합이 있을 수도 있으나, 가장 범용성이 높은 방법은 배향 필름을 사용하는 방법이다.
지지체 상에 형성되는 배향 필름의 통상의 예로는, 무기 재료 사방증발필름의 SiO 기상증착필름 및 유기 중합체 필름을 러빙한 폴리이미드 필름 등이 있다.
예를 들어 유기 배향 필름으로는 대표적인 것으로서 폴리이미드막이 있다. 이것은 폴리아믹산 (polyamic acid ; 예를 들어, JSR(주) 제조 AL-1254, 닛산화학(주) SE-7210) 을 지지체 표면에 도포하고, 100℃ 내지 300℃ 에서 소성 후 러빙함으로써, 액정을 배향시킬 수 있다. 또한, 알킬쇄 변성계 포발 (alkyl-chain modified Poval ; 예를 들어, 쿠라레(주) 제조 MP203, 동 R1130) 의 코팅 필름이면 소성은 필요없고, 러빙하는 것만으로 배향능력을 부여할 수 있다. 또한, 폴리비닐부티랄 (polyvinylbutyral), 폴리메틸메타크릴레이트 (polymethyl methacrylate) 등 소수성 표면을 형성하는 유기 체중합막이면 대개의 것이 그 표면을 러빙함으로써 액정 배향 능력을 부여할 수 있다.
무기 사방증발필름 (rhombic evaporated film) 으로는 대표적인 것에 Si0 사방증발필름이 있다. 이것은 진공실 내에 있어서 경사방향으로부터 지지체 표면상에 SiO 증발입자를 대어, 약 20∼200㎚ 두께의 경사기상증착필름을 형성시켜 배향 필름으로 하는 것이다. 이 기상증착 필름에 의해, 액정이 배향되는 경우, 이 액정층의 광축은 Si0 기상증착입자의 궤적을 포함하여 이 지지체면에 수직인 평면 상의 특정한 방향으로 배향한다.
배향 필름으로서 산화규소 (SiO) 사방증발필름을 사용한 경우, 제 2 실시형태에서 설명한 베이스 필름의 가스 배리어 필름을 사용할 수 있다는 이점도 있다. 이 경우 산화규소는 SiOx (X=1.6∼1.9) 인 것이 바람직하다.
상기 이외의 방법으로서, 또한 지지체 상에 도포된 중합성 액정은 자장배향이나 전장배향에 의해 배향시킬 수도 있다. 이 방법에 있어서는, 액정 화합물을 지지체 상에 도포 후, 원하는 각도로 자장 또는 전장 등을 이용하여 비스듬히 배향시킬 수 있다.
지연 필름의 제조 프로세스에서, 일반적인 도포법을 이용할 수 있다. 자세하게는, 프렉소 인쇄 (flexographic printing), 그라비아 인쇄 (gravure printing) , 딥 코팅 (dip coating), 커튼 코팅 (curtain coating), 익스트루전 코팅 (extrusion coating) 등의 도포법에 의해, 건조 공정을 거쳐 지지체 상에 액정 박막으로서 지연 필름이 형성될 수 있다.
다음으로, 본 실시형태의 별도의 실시형태인, 적층형 지연 필름에 관해서 설명한다.
적층형 지연 필름은 미리-형성된 지연 필름을 베이스 필름에 점착제, 접착제를 통하여 부착하는 것이다.
본 실시형태에 있어서는, LCD 제조시에 요구되는 치수안정성을 유지하면서 종래에 없는 박막화를 달성할 수 있는 점에서 방향족 폴리아미드 또는 방향족 폴리이미드를 사용하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 지연 기능층의 두께를 수마이크론 정도로 억제할 수 있다.
이 결과, 필요한 위상차 및 자기지지성을 얻기 위해, 60㎛ 이상의 두께인, 종래 사용되고 있던, 폴리카보네이트 수지 필름, 폴리에테르술폰 수지 필름, 폴리술폰 수지 필름, 고리형 폴리올레핀 수지 필름, 셀룰로오스계 수지 필름, 및 아크릴계 수지 필름 등의 필름에 비하여 박막화가 가능해진다.
방향족 폴리아미드는, 예를 들어 다음 식 (2) 및/또는 식 (3) 으로 나타내지는 반복 단위를 50몰% 이상 포함하는 것이 바람직하고, 70몰% 이상 포함하는 것이 더욱 바람직하다.
필름의 강성 및 내열성을 고려하면, 반복 단위가 50몰% 이상, 보다 바람직하게는 70몰% 이상 함유되는 것이 바람직하다.
Figure 112006023042102-pct00012
Figure 112006023042102-pct00013
여기서, Ar1, Ar2, Ar3 은 예를 들어,
Figure 112006023042102-pct00014
플루오렌 잔기 등을 들 수 있고, X, Y 는 -O-, -CH2-, -CO-, -SO2-, -S-, -C(CH3)2-, -CF2-, -C(CF3)2- 등을 사용할 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.
이들 방향환 상의 하나 이상의 수소원자가 불소, 염소, 브롬 등의 할로겐기; 니트로기; 메틸기, 에틸기, 프로필기 등의 알킬기; 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기, 이소프로폭시기 등의 알콕시기; 히드록실기; 및 트리플루오로메틸기 등의 치환기로 치환되어 있는 것도 포함하고, 또한 중합체를 구성하는 아미드 결합 중의 수소가 다른 치환기에 의해 치환되어 있는 것도 포함한다.
필름 특성면에서, 상기의 방향환이 파라배향위 (para-oriented aromatic ring), 요컨대, 2가의 결합이 동일 축 또는 평행하게 결합된 것이, 전체 방향환의 50몰% 이상, 바람직하게는 75몰% 이상을 차지하는 중합체가 필름의 강성이 높고 내열성도 양호해지기 때문에 바람직하다. 여기서 방향환이 2개인 경우의 파라배향위의 일례를 식 (7) 에 나타낸다.
Figure 112006023042102-pct00015
본 발명에서 사용하는 방향족 폴리아미드는, 일반식 (2) 및/또는 일반식 (3) 으로 표시되는 반복 단위를 50몰% 이상 포함하는 것이 바람직하다. 함량이 50몰% 미만인 경우, 다른 반복 단위가 공중합, 또는 블렌드 (blend) 되어 있더라도 상관없다.
본 발명에 사용되는 지연 필름은 디스플레이의 박막화를 도모하기 위해, 두께가 1㎛∼50㎛ 인 것이 바람직하다. 두께가 1㎛ 이상이면, 방향족 폴리아미드 필름은 고강성, 고내열성이기 때문에, 사용시의 가열에 의해 평면성이 악화되거나, 위상차 얼룩이 커지는 것을 피할 수 있다. 50㎛ 이하이면, 광투과율이 작아지지 않는다. 두께는 바람직하게는 2㎛∼30㎛ 이고, 보다 바람직하게는 2∼15㎛, 더욱 바람직하게는 3㎛∼10㎛, 가장 바람직하게는 3㎛∼8㎛ 이다.
다음으로, 방향족 폴리이미드에 관해서 설명한다. 본 실시형태에 따른 방향족 폴리이미드란, 중합체의 반복 단위 중에 방향환과 이미드환을 1개 이상 포함하는 것으로, 식 (8) 및/또는 식 (9) 로 나타내지는 반복 단위를 50몰% 이상 포함하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 70몰% 이상이다.
Figure 112006023042102-pct00016
Figure 112006023042102-pct00017
(여기서, Ar4, Ar6 은 적어도 1개의 방향환을 포함하고, 이미드환을 형성하는 2개의 카르보닐기 (carbonyl group) 는 방향환 상의 인접하는 탄소원자에 결합하고 있다. Ar4 는, 방향족 테트라카르복실산 (tetracarboxylic) 또는 이 무수 물 (anhydride) 로부터 유래한다. 대표예로는 다음과 같은 것을 들 수 있다.
Figure 112006023042102-pct00018
여기서 Z 는 -O-, -CH2-, -CO-, -SO2-, -S-, -C(CH3)2- 에서 선택되는데, 이것에 한정되는 것이 아니다.
또한, Ar6 은 무수카르복실산 또는 이 할라이드 (halide) 에 유래한다. Ar5, Ar7 은 예를 들어
Figure 112006023042102-pct00019
등을 들 수 있고, X, Y 는 -O-, -CH2-, -CO-, -SO2-, -S-, -C(CH3)2-, 등에서 선택되는데, 이것에 한정되는 것이 아니다.
이들 방향환 상의 하나 이상의 수소원자가 할로겐기 (특히 염소); 니트로기; 탄소수 1 내지 3 의 알킬기 (특히 메틸기); 탄소수 1 내지 3 의 알콕시기 등의 치 환기로 치환되는 것들로부터 선택될 수도 있고, 또한, 중합체내에 아미드 결합을 포함하는 경우에는, 아미드 결합 중의 수소가 다른 치환기에 의해 치환되어 있는 것들로부터 선택될 수도 있다.
본 발명의 방향족 폴리이미드는, 식 (8) 및/또는 식 (9) 로 표시되는 반복 단위를 50몰% 이상 포함하는 것으로서, 함량이 50몰% 미만인 경우 다른 반복 단위가 공중합, 또는 혼합되어 있더라도 상관없다. 본 발명의 지연 필름은 파장 550㎚ 에서 위상차가 50∼3,000㎚, 바람직하게는 60∼500㎚, 보다 바람직하게는 60 내지 380㎚, 더욱 바람직하게는 80 내지 280㎚ 이다.
필름의 위상차는 용도에 따라 (예를 들어, 1/2λ 판, 1/4λ 판) 같이 적절히 설계되어야 한다. 그러나, 위상차가 상기 범위이면, 방향족 폴리아미드 또는 방향족 폴리이미드를 사용하여 박막화하는 경우, 광학 특성, 가공 적성이 우수한 필름이 제조될 수 있다.
베이스 필름에 지연 기능을 부가함으로써, 지연 필름의 두께를 얇게 하는 것이 가능해짐은 당연하다.
본 실시형태의 지연 필름은 150℃ 에서 지상축방향 및 지상축방향과 직교하는 방향의 치수변화가 2% 이하가 바람직하고, 더 바람직하게는 1.5% 이하, 더욱 바람직하게는 1% 이하, 가장 바람직하게는 0% 이며, 그 이유는 적층 등의 가공시에 주름이 발생하지 않고 가열하에서의 장력 변동에 의한 광학 특성의 변화를 최소화할 수 있기 때문이다. 보다 바람직하게는 1.5% 이하이고, 더욱 바람직하게는 1% 이하이다. 치수변화율의 하한은 낮을수록 바람직하고, 가장 바람직하게는 0% 이다.
여기서 말하는 "지상축"이란 평면내에 있어서, 위상차가 가장 커지는 방향이다. 지연 필름의 경우, 일반적으로 가장 연신배율이 큰 방향이 된다.
본 실시형태에 있어서의 지연 필름은 프로세싱 동안에 극단적인 온도, 외력에 노출되어도, 광탄성의 효과에 의해 위상차가 변화하여, 액정 디스플레이의 색조가 부분적으로 저하되는 일도 없고, 큰 복굴절을 얻을 수 있다. 또한, 광탄성계수가 큰 필름이기 때문에, 박막화가 가능하다. 또한, 이 필름은 내열성, 강성이 우수하기 때문에, 고온하, 고장력하에서도 변형이 발생하기 어렵다.
액정디스플레이 디바이스 (LCD) 의 색조의 변화가 생기지 않도록 하기 위해서, 450㎚ 에서 700㎚ 까지의 모든 파장에 있어서 광투과율이 80% 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 85% 이상, 더욱 바람직하게는 90% 이상이다.
또한, 본 발명의 필름은 400㎚ 의 광투과율이 65% 이상인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 75% 이상, 가장 바람직하게는90% 이상이다. 400㎚ 에서 광투과율이 65% 이상인 경우, 더욱 양호한 투명도가 된다.
프로세싱 또는 사용 동안에 부하되는 힘에 대하여 저항할 수 있고, 평면성이 한층 더 양호해지기 때문에, 본 실시형태의 필름은 JIS-C2318 에 따라 결정되는 바와 같이, 적어도 1방향의 영률이 4㎬ 이상인 것이 바람직하다. 또한 적어도 1방향의 영률이 4㎬ 이상인 경우 필름은 박막화될 수 있다.
모든 방향의 영률이 4㎬ 미만이면, 프로세싱 동안에 변형을 일으키는 경우가 있다. 영률에 특별한 상한은 없으나, 영률이 20㎬ 를 초과하면, 필름의 인성이 저하되어, 증착 또는 프로세싱이 곤란하게 될 수도 있다. 영률은 보다 바람직하게는 8㎬ 이상이고, 더욱 바람직하게는 10㎬ 이상이다.
본 실시형태에서, 80℃ 내지 120℃ 의 열팽창률이 50∼0ppm/℃ 인 것이 바람직하다. 열팽창률은 TMA 를 사용하여 150℃ 까지 승온한 후에 강온하는 과정 측정된다. 25℃, 75RH% 에 있어서의 초기 샘플길이를 L0, 온도 T1 시의 샘플길이를 L1, 온도 T2 시의 샘플길이를 L2 로 하면 T1 에서 T2 의 열팽창률은 이하의 식으로 결정된다.
열팽창률 (ppm/℃)=((L2-L1)/L0)/(T2/T1)×106
열팽창률은 보다 바람직하게는 30∼0ppm/℃ 이고, 더욱 바람직하게는 20∼0ppm/℃ 이다. 본 실시형태의 필름에서, 25℃ 및 30%RH 내지 80%RH 에서의 습도팽창계수가 200∼0ppm/%RH 인 것이 바람직하다. 고온 고습의 실에서 폭 1㎝, 길이 15㎝ 인 샘플이 고정되고, 일정 습도 (약 30%RH) 까지 탈습하여, 필름길이가 일정하게 된 후, 가습 (약 80%RH) 하면 흡습에 의해 신장되기 시작한다. 약 24시간 후, 흡습은 평형에 달하고 필름의 신장도 평형에 달한다. 이 때의 신장량으로부터, 습도팽창계수는 하기 식에 따라 계산한다.
습도팽창계수 ((cm/cm)/%RH)=신장량/(샘플길이×습도차)
습도팽창계수는 보다 바람직하게는 100∼0ppm/%RH 이고, 더욱 바람직하게는30∼0ppm/%RH 이다. 열팽창률, 습도팽창계수가 작으면, 환경에 의한 치수변화가 작아져, 위상차 등의 광학 특성이 덜 변화할 수도 있다.
본 실시형태의 필름은 1장으로 지연 필름으로서 사용할 수도 있고, 또는 다 른 방법으로, 동종, 이종의 지연 필름과 적층될 수도 있다.
방향족 폴리아미드 필름을 제조하는 예를 설명한다.
방향족 폴리아미드를 얻는 방법은 여러가지 방법이 이용 가능하고, 예를 들어, 저온 용액 중합법, 계면 중합법, 용융 중합법, 고상 중합법 등을 사용할 수 있다. 저온 용액 중합법, 즉 카르복실산 디클로라이드 (carboxylic dichloride) 와 디아민 (diamine) 으로부터 얻는 경우에는, 비프로톤성 (aprotic) 유기 극성용매 중에서 합성된다.
카르복실산 디클로라이드의 예로는 테레프탈릭 디클로라이드 (terephthalic dichloride), 2-클로로-테레프탈레이트 디클로라이드 (2-chloro-terephthalic dichloride), 이소프탈산 디클로라이드 (isophthalic dichloride), 나프탈렌디카르보닐클로라이드 (naphthalenedicarbonyldichloride), 비페닐디카르보닐클로라이드 (biphenyldicarbonylchloride), 터페닐디카르보닐클로라이드 (terphenyldicarbonylchloride) 등을 들 수 있다. 본 실시형태의 방향족 폴리아미드 필름을 얻기 위해서는, 2-클로로-테레프탈레이트 디클로라이드 또는 테레프탈릭 디클로라이드가 사용된다.
모노머로서 산 디클로라이드 (acid dichloride) 와 디아민을 사용하는 경우, 방향족 폴리아미드 용액은 염화수소가 부생하는데, 이것은 수산화칼슘, 탄산칼슘, 탄산리튬 등의 무기 중화제; 및 에틸렌 옥사이드 (ethylene oxide), 프로필렌 옥사이드 (propylene oxide), 암모니아, 트리에틸아민 (triethylamine), 트리에탄올아민 (triethanolamine), 디에탄올아민 (diethanolamine) 등의 유기 중화제를 포함하 는 중화제를 가지고 중화된다. 이소시아네이트와 카르복실산의 반응은 비프로톤성 유기 극성용매의 촉매의 존재하에서 행해진다.
2종류 이상의 디아민을 사용하는 중합은 디아민은 1종류씩 첨가하고, 이 디아민에 대하여 10∼99몰% 의 산디클로라이드를 첨가하여 반응시키고, 이 후에 다른 디아민을 첨가하고, 추가로 산디클로라이드를 첨가하여 반응시키는 단계적인 반응방법, 및 모든 디아민을 혼합하여 첨가하고, 이 후에 산 디클로라이드를 첨가하여 반응시키는 방법에 의해, 행해질 수 있다. 2종류 이상의 산 디클로라이드를 이용하는 경우도 단계적인 방법 또는 동시에 첨가하는 방법 등에 의해 유사하게 행해질 수 있다. 어느 경우에 있어서도, 전체 산 디클로라이드에 대한 전체 디아민의 몰비는 95∼105:105∼95 가 바람직하다. 몰비가 이 값을 벗어난 경우, 성형에 적합한 중합체 용액을 얻을 수 없다.
본 실시형태의 방향족 폴리아미드의 제조에 있어서 사용하는 비프로톤성 극성용매로는, 예를 들어, 디메틸술폭시드, 디에틸술폭시드 등의 술폭시드계 용매; N,N-디메틸포름아미드, N,N-디에틸포름아미드 등의 포름아미드계 용매ㅣ; N,N-디메틸아세트아미드, N,N-디에틸아세트아미드 등의 아세트아미드계 용매; N-메틸-2-피롤리돈, N-비닐-2-피롤리돈 등의 피롤리돈계 용매; 페놀, o-, m- 또는 p-크레졸, 크실레놀, 할로겐화페놀, 카테콜 등의 페놀계 용매; 또는 헥사메틸포스포르아미드, γ-부틸롤락톤 등을 들 수 있고, 이들은 단독 또는 혼합물로서 사용되는 것이 바람직하다. 또한, 크실렌, 톨루엔과 같은 방향족 탄화수소의 사용도 가능하다.
중합체의 용해를 촉진할 목적으로, 용매에 50중량% 이하의 알칼리 금속, 또 는 알칼리 토류금속의 염을 첨가할 수 있다.
모노머로서 방향족 디산클로리드와 방향족 디아민을 사용하면 염화수소가 부생하는데, 이것은 수산화칼슘, 탄산칼슘, 탄산리튬 등의 주기율표 Ⅰ족이나 Ⅱ 족의 양이온과 수산화물이온, 탄산이온 등의 음이온을 포함하는 염으로 대표시되는 무기의 중화제, 또한 에틸렌옥사이드, 프로필렌옥사이드, 암모니아, 트리에틸아민, 트리에탄올아민, 디에탄올아민 등의 유기의 중화제를 사용하여 중화된다. 또한, 베이스 필름의 습도 특성을 개선할 목적으로, 염화벤조일, 무수프탈산, 아세트산 클로라이드, 아닐린 등을 중합이 완료된 계에 첨가하여, 중합체의 말단을 봉쇄할 수도 있다. 또한, 이소시아네이트 (isocyanate) 와 카르복실산 (carboxylic acid) 의 반응은 비프로톤성 유기 극성용매 중, 촉매의 존재하에서 행해진다.
본 실시형태의 방향족 폴리아미드에는, 표면 형성 및 가공성의 개선 등을 목적으로 10중량% 이하의 무기질 또는 유기질의 첨가물을 함유시킬 수도 있다. 첨가물은 무색이어도 유색이어도 상관없지만, 본 실시형태의 투명 방향족 폴리아미드 필름의 특징을 손상시키지 않기 위해서는 무색 투명한 재료가 바람직하다. 표면 형성을 위한 첨가제로는, SiO2, TiO2, Al2O3, CaSO4, BaSO4, CaCO3, 카본 블랙, 카본 나노튜브, 플러렌 (fullerene), 제올라이트 (zeolite), 금속 미분말 등의 무기입자를 들 수 있고; 가교 폴리비닐벤젠, 가교 아크릴, 가교 폴리스티렌, 폴리에스테르 입자, 폴리이미드 입자, 폴리아미드 입자, 불소 수지 (fluororesin) 입자 등의 유기 체중합로 이루어지는 유기 중합체 입자와 같은 유기 입자; 예를 들어 표 면에 상기 체중합로 피복 등의 처리를 행한 무기입자를 들 수 있다.
또한, 본 실시형태의 방향족 폴리아미드에 색소를 첨가하여, 색조보상 기능을 복합하는 것도 가능하다. 적당하게 사용될 수 있는 색소의 예로는 코발트 블루 등의 무기 안료, 프탈로시아닌 (phthalocyanine) 등의 유기 색소가 있다.
이들 중합체 용액은 그대로 증착 원액으로서 사용될 수도 있다. 다른 방법으로는, 중합체를 단리하고 (isolate) 나서 상기의 유기 용매나, 황산 등의 무기 용제에 재용해하여 증착원액으로서 사용할 수도 있다.
다음으로 필름화에 대하여 설명한다. 상기한 바와 같이 조제된 증착원액은 이른바 용액 증착법에 의해 필름화가 행해진다. 용액 증착법의 예로는 건습식법, 건식법, 습식법 등이 있다. 어느 방법으로 증착되어도 상관없으나, 여기서는 건습식법을 예로서 설명한다.
건습식법으로 증착하는 경우, 이 원액을 구금으로부터 드럼, 엔드리스 벨트 등의 지지체 상으로 밀어내어 박막을 형성한다. 그 후, 이러한 박막층으로부터 용매를 비산시켜 박막이 자기 유지성을 가질 때까지 건조한다. 건조는 상온∼220℃, 60분 이내의 범위의 조건에서 행할 수 있다. 이 건조 단계에서 사용되는 드럼 또는 엔드리스 벨트의 표면이 평활할수록, 더 평활한 필름이 얻어진다. 건식 단계를 끝낸 필름은 지지체로부터 박리되어 습식 공정에 도입되어, 탈염, 탈용매 등이 행해지고, 추가로 연신, 건조, 열처리가 행해져 지연 필름이 된다.
면배율로서의 연신배율은 0.8∼8 (면배율이란 연신 후의 필름면적을 연신 전의 필름의 면적으로 나눈 값으로 정의한다. 1 이하는 릴랙세이션 (relaxation) 을 의미한다) 의 범위내에 있는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 1.3∼8 이다. 열처리로서는 200℃∼500℃, 바람직하게는 250℃∼400℃ 의 온도에서 수초 내지 수분간 열처리가 바람직하게 실시된다. 또한, 연신 또는 열처리 후의 필름을 서냉시키는 것은 유효하고, 구체적으로는 50℃/초 이하의 속도로 냉각하는 것이 유효하다. 본 실시형태의 방향족 폴리아미드로부터 얻어지는 필름은 단층필름 또는 적층필름일 수도 있다.
본 발명의 제 5 실시형태로서 편광 필름을 설명한다. 본 실시형태로서 바람직하게 사용할 수 있는 편광 필름은 하기 (1) 또는 (2) 의 방법으로 필름을 형성한 후, 편광 기능층만을 베이스 필름에 열이나 압력, 또는 접착제의 수단에 의해 전사하여 얻어진다. 또한, 별도로 편광 필름의 매트릭스 베이스가 되는 이형 필름을 제조하고, 이 이형 필름 상에 편광 기능층을 박리 가능한 상태로 형성한 후, 편광 기능층만을 베이스 필름에 전사하고, 예를 들어, 열, 압력, 또는 접착제 등에 의해 고착하는 것도 유용하다.
2가지 제조 방법이 있다. (1) 요오드나 2색성 염료를 강하게 1축방향으로 분자배향한 체중합 필름에 배향흡착시킨 편광 필름을 열, 압력, 점착제, 접착제 등에 의해 베이스 필름에 부착하는 방법. (2) 요오드 및/또는 2색성 염료를 함유하는 수지 펠릿을, 예를 들어, 용융 압출 또는 용액 캐스트 등의 방법을 사용하여 필름화한 후, 이 필름을 연신함으로써 요오드 및/또는 2색성 염료가 강하게 1축방향으로 배향한 편광자를 형성하고, 그 후 편광자를, 예를 들어, 열, 압력, 점착제, 접착제 등에 의해 베이스 필름에 적층하는 방법.
여기서 사용하는 수지는, 폴리비닐 알콜이나 부분 포르말화 폴리비닐 알콜, 에틸렌·아세트산비닐 공중합체의 부분 비누화 중합체 등을 포함하는 폴리비닐알콜계 수지; 폴리올레핀 수지, 아크릴 수지, PET (폴리에틸렌 테레프탈레이트)나 PEN(폴리에틸렌 나프탈레이트) 등의 폴리에스테르 수지; 폴리아미드 수지; 폴리아미드 이미드 수지; 폴리이미드 수지; 폴리카보네이트 수지; 및 폴리술폰 수지 등을 예시할 수 있다.
제 6 실시형태인, 컬러 필터에 관해서 설명한다. 본 실시형태인 컬러 필터는 필름 타입의 컬러 필터와 잉크-젯 프로세스를 사용한 직묘 타입 (direct drawing type) 의 컬러 필터의 2종류 중 어느 하나이다.
먼저, 필름 타입의 컬러 필터, 다음으로 직묘 타입의 컬러 필터에 관해서 설명한다.
제 6 실시형태: 필름 타입의 컬러 필터
필름 타입의 컬러 필터는, 지지기판 상에, 흑색(블랙 매트릭스), 적색, 녹색 및, 청색(컬러 필터)의 층을 형성한다. 본 실시형태에서는, 지지기판에 이들 4색의 컬러 필터 수지층을 형성 후, 컬러 필터 매트릭스 베이스 상에, 순차적으로 전사한다.
이들 4색의 컬러 필터용 수지층은 감광성 착색 수지를 사용할 수도 있고, 착색 수지 중 어느 하나를 사용할 수도 있다.
감광성 착색 수지를 사용한 경우를 설명한다. 4색의 컬러 필터가 되는 감광성 착색 수지를 각각의 제 1 지지기판 상에 증착한다. 다음으로, 각 감광 성 수지 상에 커버필름을 적층하여 감아 올린다. 제 2 지지기판에 감광성 착색 수지층을 통하여 제 1 지지기판을 적층한다. 그 후, 제 1 지지기판측으로부터 마스크를 통하여 노광한다. 노광 후에, 제 1 지지기판을 박리하여, 현상·건조를 행한다.
건조 온도는, 감광성 수지에 함유되는 가교재의 종류에 따라 달라지더라도, 가교반응이 개시되는 온도보다 낮은 온도인 것이 필수적이다. 통상적으로는, 가교재와 제조장치와의 관계에서 제조 전에 미리-결정된 조건을 기초로 하여 온도가 결정되지만, 보통 가교반응이 개시되는 온도보다 30℃∼50℃ 낮은 온도가 채용된다. 하한은 건조시간이 너무 길어지지 않도록 결정되고, 상한은 현상으로 불필요부가 제거되고, 또한 하부가 하단을 끌어당기지 않는 것으로 결정된다.
통상, 먼저 블랙 매트릭스를 컬러 필터용 제 2 매트릭스 베이스 (이하, "CF 매트릭스 베이스"라 칭한다) 에 전사하여, 블랙 매트릭스층을 형성한다. 각 컬러 필터를 CF 매트릭스 베이스에 전사하는 동안에, 제 1 지지기판측으로부터 노광, 현상, 건조를 행하여, 순차적으로 각 색을 형성한다. 이에 의해, 4색의 컬러 필터가 전부 CF 매트릭스 베이스 상에 전사·형성됨으로써 컬러 필터층이 완성된다.
이에 의해 완성된 컬러 필터층은 예를 들어, 박막 트랜지스터 (이하, "TFT" 라 칭한다), 배선, 화소전극이 형성된 기능성 필름 상에 적층된다. 컬러 필터층 상에는, 대향하는 배향 필름의 간격을 규정하는 스페이서층, 또는 투명 전극을 형성할 수도 있다.
감광성 수지층은 제 1 지지기판, 커버필름을 기상증착한 후, 박리를 행하기 때문에, 약점착되어 있는 것이 바람직하다.
감광성 착색 수지뿐만 아니라, 착색 수지를 사용할 수도 있다. 이 경우, 착색 수지는, 전사 후 포토레지스트를 통하여 불필요부를 에칭 제거해야한다. 에칭 제거시에는 약점착되어야만 하고, 건조 후에는 고착되어 있어야만 한다.
4색의 컬러 필터 중에서, 크롬은 흑색으로만 사용될 수 있다. 크롬은 물리적 진공증착법으로 증착될 수 있다.
다음으로, 본 실시형태의 다른 실시형태인 잉크-젯 프로세스를 사용한 컬러 필터에 관해서 상세히 설명한다.
제 6 실시형태: 잉크-젯 타입 컬러 필터
본 실시형태인 잉크-젯 타입 컬러 필터는 안료를 포함하는 착색 수지를 잉크-젯 기술로 필름 상에 직접 묘화 (drawing) 하는 것이다. 컬러 필터를 형성하고 싶은 기능성 필름의 표면에 블랙 매트릭스, 적색, 녹색 및, 청색의 컬러 필터층을 직접 묘화할 수도 있다. 다른 방법으로는, 지지기판 상에 컬러 필터를 형성하고, 전사법에 의해 기능성 필름에 전사할 수도 있다. 블랙 매트릭스에 관해서는, 지지기판 (필름 타입의 CF 베이스와 동일) 에 크롬을 물리적 진공증착법에 의해 증착할 수도 있다. 3색을 잉크-젯 기술에 의해 묘화하는 경우를 예로 설명한다. 적색, 녹색 및 청색을 동시에 묘화할 수도 있고, 적색, 녹색, 청색의 순서로 묘화할 수도 있다. 적색, 녹색, 청색의 순서로 묘화하는 경우에는, 1색을 묘화 후 건조시키고, 그 후 다음 색을 묘화하는 것도 가능하다. 물론, 각 색의 순서는 이 설명에 의한 순서에 제한되는 것이 아님은 당연하다.
본 발명의 제 7 실시형태로서, 배향 필름에 관해서 설명한다.
본 발명의 액정패널 조립은 이하와 같이 행할 수 있다.
1. 기능성 필름 A 및 B 각각으로부터 절단된 기판에 광배향재료를 도포하여 건조 후, 광배향 및 중합을 행하여, 광배향 필름을 제공한다. 그 후, 광배향 필름을 형성한 면을, 스페이서를 통하여 서로의 광배향방향이 직교하도록 대향시키킨다. 그 후, 시일재를 디스플레이영역의 주변에 도포하여, 기판을 적층하고, 액정을 주입한 후 주입구를 밀봉한다.
2. 기능성 필름 A 및 B 로부터 절단된 기판의 각각에, 광배향 및 중합을 행하여, 광배향 필름을 제공한다. 다음으로, 광배향 필름을 형성한 면에, 스페이서가 되는 시일재를 원하는 위치에 형성한 후, 액정을 적하한 후에 부착할 수도 있다.
3. 1, 2 는 기능성 필름 A 및 B 로부터 절단된 기판 사이에 액정을 충전하는 방법이지만, 매트릭스 베이스 상에, 광배향재료를 도포하여 건조 후, 광배향 및 중합을 행하고, 광배향 필름을 형성하여, 기능성 필름 A, B (액정을 대향하여 협지한다) 에, 광배향 필름을 전사하고, 그 후 시일재를 도포하여, 필름의 상태로 서로의 광배향방향이 직교하도록 대향시키고, 1 또는 2 에서 설명한 바와 같이 액정을 충전하고, 밀봉 후에 패널의 형상으로 절단하거나 또는 시일재를 통하여 적층한 후 패널 형상으로 절단하고, 그 후 액정을 충전하여 밀봉할 수도 있다.
상기 1 및 2 의 조립방법에서, 광배향방향은 액정의 특성 또는 액정패널의 구성에 따라, 반드시 직교하지는 않는다.
배향 필름은 광배향 필름, 또는 액정 배향제를 도포한 필름의 표면을 러빙처리를 행함으로써 배향성을 갖게 한 배향 필름이 될 수 있다. 먼저, 광배향 필름, 다음으로 러빙처리에 의해 배향성을 갖게 하는 프로세스를 설명한다.
광배향 필름
광배향 필름 재료로서는, 중합성기를 갖는 2색성 염료를 함유하는 광배향재료가 사용된다. 여기서, 2색성 염료가 중합성기를 갖는 아조 염료의 유도체 또는 중합성기를 갖는 안트라퀴논 염료의 유도체인 것이 바람직하다. 특히, 중합성기를 갖는 아조 염료의 유도체에서는 식 (4)
Figure 112006023042102-pct00020
(식 중, R1 은 독립적으로 수소원자, 할로겐원자, 카르복실기, 할로겐화메틸기, 할로겐화메톡시기, 시아노기 및 수산기로 이루어지는 군에서 선택되는 기를 나타내고; M 은 수소원자, 알칼리 금속원자, 또는 NH4 를 나타내며; R2 는 선택적으로 연결쇄를 갖는 중합성기를 나타낸다.) 로 표시되는 광배향재료인 편이 더욱 바람직하다.
또한, 중합성기를 갖는 안트라퀴논 염료의 유도체에서는 식 (5)
Figure 112006023042102-pct00021
(식 중, R3 은 독립적으로 중합성기를 나타내고, 적어도 하나의 R3 가 연결쇄를 가질 수도 있고 또한 나머지 R3 이 수소원자, 할로겐원자, 수산기, 니트로기, 술폰산기, 술폰산염기, 할로겐화메틸기, 시아노기, 아미노기, 포르밀기, 카르복실기, 피페리디노기, 및 일반식 (6)
Figure 112006023042102-pct00022
(식 중, R4 는 수소원자, 알킬기, 시클로알킬기, 페닐기, 피페리디노기; 및 알킬기, 시클로알킬기, 페닐기, 알콕실기, 시클로알콕실기 또는 페녹시기로 대체된 유기기를 나타낸다.) 로 이루어지는 군에서 선택되는 1개 이상의 기를 나타낸다.) 로 표시되는 광배향재료인 것이 바람직하다.
또한, 2색성 염료를 함유하는 광배향재료의 중합성기가 (메트)아크릴로일기 ((meth)acryloyl), (메트)아크릴아미드기 ((meth)acrylamide), 비닐기, 비닐에테르기로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1개의 기일 수도 있다.
상기의 광배향 필름의 어느 1개의 광배향재료를 기판 상에 도포하고, 편광을 조사하여 액정 배향능을 부여한다. 그 후, 이것은 가열되거나 액정에 배향능을 부여하는데 사용되는 것과 다른 파장을 갖는 빛이 조사되어, 중합기의 중합을 개시함으로써, 광학 배향 필름을 완성한다.
본 실시형태에 있어서의 광배향 필름의 제조 프로세스를 도면을 참조하여 설명한다. 도 6(a) 는 권출 롤로부터 권취 롤로 지지필름 (150) 을 송출하고 권취 롤에 지지필름 (150) 이 권취되기까지의 동안에, 지지필름 (150) 상에, 광배향재료의 용액을 스핀코팅법, 인쇄법 등의 방법에 의해 도포하고, 건조 후, 광배향조작 및 중합을 행하여 광배향 필름을 제조하는 개념도이다. 광배향 필름을 형성 후, 광배향조작을 행함으로써 배향성을 갖게 하고 있다. 광배향조작이란 광을 조사함으로써 액정 배향능을 부여하는 조작으로서, 광의 파장은 2색성 염료 유도체가 효율적으로 광반응하는 파장이 선택되고, 가시광선, 자외선 등을 들 수 있는데, 특히 파장이 300∼400㎚ 부근의 자외선이 바람직하다. 필름 두께는, 바람직하게는 0.001㎛∼1㎛ 이고, 더욱 바람직하게는 0.005㎛∼0.5㎛ 이다.
또한, 광배향에 사용되는 편광은 직선편광이나 타원편광일 수도 있다. 특히 크세논 램프, 고압 수은-증기 램프, 메탈할라이드 램프 등의 자외광원 (152) 으로부터의 광을 편광필터 (153) 나 그랜톰슨, 그란테라 등의 편광 프리즘을 통해 얻어지는 직선편광이 바람직하다. 여기서, 액정분자의 프리틸트를 얻기 위해, 편광을 기판에 대하여 경사방향으로부터 조사하는 방법이나, 편광 조사 후에 경사방향으로부터 무편광의 광을 조사하는 방법을 사용할 수도 있다.
광배향 필름을 형성하는 화합물 중에 중합성기를 갖는 것의 경우에는, 중합에 의해 배향 성능의 시간경과에 따른 변화를 억제할 수도 있다. 대부분의 경우, 중합 A 는 광배향조작에 계속해서 행해지고, 일반적으로 자외선 등의 광 조사 또는 가열에 의해 행해진다. 이들 중합에는 필요에 따라 중합개시제를 사용할 수도 있다. 중합을 광조사로 행하는 경우에는, 존재하는 광배향재료의 배향상태를 어지럽히지 않도록 하기 위해, 이들 2색성 염료분자에 의한 광배향을 일으키는 이방적 광흡수를 나타내는 부분 (예를 들어, 아조 염료의 유도체에 있어서의 아조벤젠부, 또는 안트라퀴논 염료의 유도체에 있어서의 안트라퀴논부를 들 수 있다) 에 대하여 흡수가 없는 파장, 즉 액정 배향능을 부여하는 파장과는 다른 파장의 광으로 행해지는 것이 바람직하다.
구체적으로는 200∼320㎚ 의 파장의 무편광의 자외광을 조사하는 것이 바람직하다. 한편, 중합을 가열에 의해 행하는 경우에는, 상술한 바와 같이 광배향 재료를 도포하여 광배향조작을 행한 기판을 가열함으로써 행해진다. 가열온도는, 광배향조작에 의한 배향상태가 변화하지 않는, 100℃ 이상 300℃ 이하가 바람직하고, 100℃ 이상, 200℃ 이하가 더욱 바람직하다.
광중합의 경우에는, 중합개시제로서 광중합개시제를 사용하는 것이 바람직하다. 광중합개시제로는 공지의 광중합개시제를 어느 것이나 특별히 한정없이 사용할 수 있으며, 예를 들어, 2-히드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온 (2-hydroxy-2-methyl-1phenylpropan-1-one ; 메르크사 제조 "다로큐아 1173"), 1-히드록시시클로헥실페닐케톤 (1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone ; 치바·가이기사 제조 "이르가큐아 184"), 1-(4-이소프로필페닐)-2-히드록시-2-메틸프로판-1-온 (1-(4-isopropylphenyl)-2-hydroxy-2-methylpropan-1-one ; 메르크사 제조 "다로큐아 1116"), 2-메틸-1-[(메틸티오)페닐]-2-모르폴리노프로판-1 (2-methyl-1-[(methylthio)phenyl]-2-morpholinopropane-1 ; 치바·가이기사 제조 "이르가큐아 907"), 벤질디메틸케탈 (benzyl dimethyl ketal ; 치바·가이기사 제조 "이르가큐아 651"), 2,4-디에틸티옥산톤 (2,4-diethylthioxanthone ; 닛폰화약사 제조 "카야큐아 DETX") 와 p-디메틸아미노벤조산에틸 (p-dimethylaminobenzoate ; 닛폰화약사 제조 "카야큐아 EPA") 의 혼합물, 이소프로필티옥산톤 (isopropylthioxanthone ; 워드플렉신솝사 제조 "칸타큐아-ITX") 와 p-디메틸아미노벤조산에틸 (p-dimethylaminobenzoate)의 혼합물, 아실포스핀 옥사이드 (acylphosphine oxide ; BASF 사 제조 "루시린 TPO") 등을 들 수 있다.
열중합의 경우에는, 중합개시제로서 열중합개시제를 사용하는 것이 바람직하 다. 열중합개시제로는 공지 열중합개시제를 어느 것이나 특별히 한정없이 사용할 수 있다.
열중합개시제로는, 예를 들어, 벤조일퍼옥사이드 (benzoyl peroxide), 2,4-디클로로벤조일퍼옥사이드 (2,4-dichlorobenzoyl peroxide), 1,1-디(타샤리부틸퍼옥시)-3,3,5-트리메틸시클로헥산 (1,1-di(tert-butylperoxy))-3,3,5-trimethylcyclohexane), n-부틸-4,4'-디(타샤리부틸퍼옥시)발레레이트 (n-butyl-4,4'-di(tert-butylperoxy) valerate), 디쿠밀퍼옥사이드 (dicumyl peroxide) 와 같은 과산화물류; 7-아조비스이소부틸니트릴 (7-azobisisobutyronitrile) 과 같은 아조 화합물; 테트라메틸티우람 디술피드 (tetramethylthiuram disulfide) 등을 들 수 있다.
지금까지 지지필름 상에 배향 필름을 형성하는 방법을 설명하였지만, 상기의 방법은 지지필름 대신 배향 필름을 포함하는 필름을 제조하기 위해, 예를 들어 베이스 필름 상에 있는 트랜지스터층상에 배향 필름을 증착하기 위해 사용될 수도 있다.
지지필름에 증착된 배향 필름은 베이스 필름 (154) 의 트랜지스터층 (155) 상에 전사된다. 도 6 에 있어서는, 배향 필름의 지지필름과 접하는 표면이 트랜지스터층 (155) 과 접하는 상태에서 전사되고 있는데, 배향 필름의 타방의 표면에서 트랜지스터층 (735 ; 미도시) 에 전사할 수도 있다. 후술하는 표면을 러빙처리에 의해 배향시킨 배향 필름의 경우에는, 도 6 의 방법으로 전사하는 편이 좋다. 지지필름으로부터 전사하는 방법은 배향처리시의 온도가 직접 베이스 필 름이나 유기 EL 의 발광층이 되는 유기 재료에 인가되지 않기 때문에 베이스 필름이나 유기 재료의 약화가 생기지 않는다는 효과가 있다.
러빙법에 의한 배향 필름
광배향 필름과 마찬가지로, 지지필름 상에, 액정 배향제를, 예를 들어 롤 코팅법, 스피너 코팅법, 인쇄법, 잉크-젯 프린팅법 등의 방법에 의해 도포한다. 이어서, 도포된 표면을 가열함으로써 도막을 형성한다. 액정 배향제의 도포에 있어서는, 기능성 필름 A 및 기능성 필름 B 와 도막의 접착성을 더욱 양호하게 하기 위해, 기판의 이 표면에, 관능성 실란 (functional silane) 함유 화합물, 관능성 티탄 (functional titanium) 함유 화합물 등을 미리 도포할 수도 있다. 액정 배향제 도포 후의 가열온도는, 지지필름의 내열온도 이하의 온도, 바람직하게는 80∼230℃ 가 되고, 더욱 바람직하게는 100∼200℃ 가 된다.
형성되는 도막의 필름 두께는, 바람직하게는 0.001㎛∼1㎛ 이고, 보다 바람직하게는 O.005㎛∼0.5㎛ 이다.
형성된 도막 표면을, 나일론, 레이온, 코튼 등의 섬유로 만들어진 천을 감은 롤로 일정 방향으로 문지르는 러빙처리를 행한다. 이로써, 액정분자의 배향능이 도막에 부여되어 액정 배향 필름이 된다.
본 발명의 액정 배향제로는, 예를 들어 폴리아믹산 또는/및 폴리이미드를 함유하는 것을 사용할 수 있지만 이들에 한정되는 것이 아니다.
적합한 시일재료는 1분자 중에 우레탄 결합 및 불포화 결합을 2 이상 갖는 우레탄(메트)아크릴레이트 올리고머 (urethane (meth)acrylate oligomer) 와 말레 이미드 유도체 (maleimide derivative) 와 실란 커플링제 (silane coupling agent)를 함유하는 광경화성 수지 조성물이 바람직하게 사용된다. 이 시일제는 말레이미드 유도체라는 특정한 화합물을 사용하기 때문에, 광중합개시제를 사용하지 않더라도, 자외선에 의해 중합하고, 액정패널용 시일제로서 사용함으로써 장기안정성 및 VHR (증기 해저드 율 (Vapor Hazard Ratio) : 고유의 증기 압력으로부터 계산된 각 물질의 공기의 포화 농도을 각 기판에 대한 허용가능한 노광 제한 농도 (예를 들어, PEL) 으로 나눔으로써 얻어지며, 이는 화학적 물질 추정에 대한 위생학적 안전 표준이다.) 이 좋은 특성을 나타낸다는 특징을 갖는다.
본 발명의 제 8 의 실시형태로서, 액정패널의 백라이트 광원이 되는 유기 EL 디바이스에 관해서 설명한다.
유기 EL 디바이스는 대향하여 배치된 양극과 음극 사이에 유기 발광재료로 구성된 발광층을 포함하는 유기층을 개재시킨 구조이다. 통상, 유기 EL 디바이스는, 일방의 전극을 투명 전극으로, 배면전극으로서의 타방 전극을 배면전극으로서 불투명한 금속전극이 사용되고 있다.
유기 EL 디바이스는, 기판 상에 투과율이 높은 투명 전극, 유기 발광재료로 구성된 발광층을 포함하는 유기층, 광을 투과하지 않는 배면전극을 순차적으로 형성하고, 발광층으로부터 발광된 광이 기판을 통과하는 보텀 에미션 타입 디바이스와, 기판 상에 배면전극, 유기 발광재료로 구성된 발광층을 포함하는 유기층, 투명 전극을 순차적으로 형성하고, 발광층으로부터 발광된 광이 투명 전극을 통과하는 톱 에미션 타입 디바이스의 두 타입으로 분류될 수 있다. 발광층은 저분자계의 재료 또는 체중합계의 재료를 사용할 수도 있다.
다음으로, 본 실시형태에 있어서의 평면 발광디바이스의 구조를, 도면을 사용하여 설명한다. 구체적인 예로서 유기 EL 디바이스를 사용하여 설명한다. 유기 EL 디바이스 이외에도, 디바이스구조를 얇게 형성할 수 있는 것, 예를 들어, 무기 EL 디바이스도 사용될 수 있음은 당연하다.
유기 EL 로 구성된 발광디바이스의 개념을, 도 7(a) 을 사용하여 설명한다. 유기 EL 로 구성된 발광디바이스는, 투명한 ITO (Indium Tin Oxide) 로 이루어지는 양극 (122) 과, 그 위에 적층한 유기 EL 층 (121) 과, 양극층 (122) 보다 일함수가 작은 음극층 (123) 의 구조를 갖는다. 이러한 구성의 유기 EL 디바이스의 한 쌍의 전극 (122, 123) 간에, 도시하지 않는 전원으로부터 원하는 전력을 공급함으로써, 전극 (122, 123) 간에 샌드위치된 유기 EL 층 (112) 으로부터 발광 (출사광 B) 을 개시한다.
양극층 (122) 은 니켈, 금, 백금, 팔라듐 (palladium) 이나 이들의 합금 또는 산화주석 (SnO2), 요오드화구리 금속 화합물, 또는 폴리피롤 (polypyrrol) 등의 도전성 중합체 등을 사용할 수 있다. 일반적으로는 ITO 로 이루어지는 투명한 전극이 많이 사용되고 있다.
음극층 (123) 은 전자주입성이 우수한 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 특히, 전자주입 효율의 향상이 도모되는, 전자 주입 효율이 향상되는, 일함수가 작은 금속재료 (낮은 일함수 금속재료) 가 사용되고 있으며, 일반적으로는 알루미늄이나, 마그네슘-은, 알루미늄-리튬 등의 합금이 사용되고 있다. 유기 EL 층 (112) 은, 예를 들어, 양극층 (122) 측으로부터 순서대로 정공 수송층 (124) 과 유기 발광층 (125) 을 적층한 2층 구조를 갖을 수도 있다. 정공 수송층은 N,N'-디페닐-N,N'-비스(3-메틸페닐)1,1'-비페닐-4,4'-디아민 (N,N'-diphenyl-N-N'-bis(3-methylphenyl)1,1'-biphenyl-4,4'-diamine ; 트리페닐디아민 (Triphenyldiamine), 이하 TPD 라 칭한다) 을, 유기 발광층으로는 트리스(8-히드록시퀴놀리나토)알루미늄 (Tris(8-hydroxyquinolinato)Aluminium, Alq 라 약칭됨) 등로 이루어질 수도 있다.
유기 EL 층 (112) 은 상기의 구조 이외에도, 3층 구성에서는, 애노드 전극 (양극) 과 접하여 정공을 효율적으로 수송하는 역할의 정공 수송층, 발광재료를 구비하는 발광층, 캐소드 전극 (음극) 과 접하여 전자를 효율적으로 수송하는 전자 수송층의 3층으로 구성된 3층 구조로 함으로써 정공과 전자의 수송성을 향상시키고 있는 경우가 많다. 또한, 불화리튬층이나 무기금속염의 층 및/또는 그것들을 함유하는 층 등이 임의의 위치에 배치될 수도 있다.
발광층 (125) 에서 발광은 투명 전극인 양극측으로부터 출사된다.
도 7(b) 에 본 실시형태의 다른 백라이트 광원이 되는 유기 EL 디바이스의 개략구조를 나타낸다. 기판 (114) 상에, 음극이 되는 알루미늄 100㎚ 를 통상의 스퍼터링법에 의해 증착한다. 다음으로, 유기 EL 층 (112) 이 되는 발광층 (125) , 정공 수송층 (124) 을 이 순서로, 각각의 두께가 100㎚ 가 되도록 도포법으로 증착하고, 다음으로, 양극 (122) 이 되는 ITO 필름을 스퍼터링으로 100㎚ 의 두께로 증착한다. 이 결과, 유기 EL 층 (112) 의 발광 (출사광 B) 은 양극측으 로부터 출사된다.
도 7(c) 는, 백라이트 광원의 변형예에서, 기판 상에, 유기 EL 디바이스가 양극 (122), 정공 수송층 (124), 발광층 (125), 음극 (3) 의 순서로 적층되어 있다. 유기 EL 층의 제조 프로세스 및 각 막의 두께 모두 7(b) 와 동일하므로 생략한다.
양극 (122) 에 반사 필름으로서의 기능을 갖게 하기 위해, 정공 수송층 (124) 과 접하는 전극은 투명한 ITO 로 이루어지는 전극과 반사 필름 (126) 의 기능을 갖는 알루미늄필름의 적층구조를 갖는 ITO 필름 (127) 이다. 알루미늄 필름은 도 7(b) 의 음극과 마찬가지로 스퍼터링으로 100㎚ 의 두께로 증착하면 된다.
음극 (123) 측에 광을 출사하기 위해, 알루미늄 필름을, 투명성을 손상하지 않도록 충분히 얇게 형성하고, 이에 의해 ITO 필름과 적층 필름이 완성된다. 알루미늄 필름을 1㎚∼10㎚ 의 두께로 형성 후, ITO 필름과 같은 투명한 전극막을 증착할 수도 있다. 이 실시예에 있어서는 알루미늄을 5㎚, ITO 필름을 95㎚ 의 두께로 증착될 수도 있다. 알루미늄의 필름 두께는 1㎚ 이상이면 전자주입성을 손상하는 일이 없고, 10㎚ 이하이면 투명성을 손상하는 일이 없다.
컬러 액정패널(장치)의 백라이트 광원으로 하기 위해서는, 발광층으로부터의 발광은 백색 (예를 들어, 주광(晝光) 표준광원 D65 (색온도 6500K)) 이어야만 한다. 단독으로 백색광을 발하는 재료가 없다. 따라서, 복수의 발광재료에 의해 복수의 발색광을 발광시켜 혼색에 의해 백색을 발광시키고 있다. 복수의 발색광의 조합으로는, 적색, 녹색, 청색의 삼원색을 발광시킬 수도 있고, 청색과 노랑색, 청록색과 주황색 등의 보색의 관계를 이용할 수도 있고, 각 색의 컬러 필터의 분광투과율에 맞춘 발광이어야 한다.
적색, 녹색, 청색의 3 가지 필터를 사용한 컬러 필터를 사용하는 것이면, 컬러 디스플레이는 적어도 적색, 녹색, 청색의 필터 각각을 통과할 수 있는 파장의 발광을 요구한다. 가령 적색의 필터와 녹색의 필터의 분광투과율이 그 사이의 파장에서 연속하고 있지 않은 경우, 적색의 필터와 녹색의 필터의 양 필터를 통과하지 않는 파장을 발광할 필요가 없다. 또한, 발광 극대치가 녹색과 청색의 중간에 있고, 청색의 필터와 녹색의 필터의 양쪽의 필터를 통과하는 파장의 발광인 경우에는, 청색, 녹색의 2색의 각각을 독립적으로 발광시킬 필요는 없다.
유기 EL 디바이스의 발광부는 유기 화합물이기 때문에, 발광부를 외부 대기 (수분, 산소 등) 로부터 보호되어야만 한다. 이 때문에, SiO2, SiN, Al2O3 또는 AlN 으로 이루어지는 보호 필름을, 유기 EL 층 (112) 의 형성 후 연속하여 형성하는 것이 바람직하다.
유기 EL 층 (112) 을 진공증착법으로 형성하는 경우, 동일 진공실에서, 스퍼터링을 사용하여 보호 필름을 형성하는 것이 바람직하다. 이 경우, 유기 EL 층 (112), 투명한 ITO 로 이루어지는 양극 (122), 보호 필름을 연속하여 형성하는 것이 바람직하다. SiO2, SiN, Al2O3 또는 AlN 으로 이루어지는 보호 필름의 두께와 관하여, 100㎚ 이상이면 유기 EL 디바이스를 보호하는데 적합하다. 두께의 상한은 특별히 없으나, 1㎛ 이하이면 실제 제조상에서 수용할 만하다.
보호 필름은 도 7(d) 에 나타내는 바와 같이, 박막 발광디바이스의 발광층인 유기 EL 층 (112) 의 에지 및 투명 전극 (111) 으로 덮여 있지 않은 유기 EL 층 (112) 의 상면을 덮어 두는 것이 바람직하다.
본 발명의 제 1 실시예로서, 베이스 필름을 설명한다.
제 1 실시예 : 베이스 필름
액정 디스플레이 패널을 형성하는 지지기판이 되는 베이스 필름은 얇고, 내열성이 높고, 광, 특히 가시광영역의 광에 대하여 투명하고, 또한 광학적으로 등방적인, 즉 위상차 (광지연량) 가 작은 플라스틱 재료여야만 한다.
또한, 가요성에 관해서는, 내굽힘성으로서, 곡률반경, r=40㎜ 이하인 것이 바람직하다. 최저라도 r=40㎜ 이면, 롤-투-롤 프로세스에서 사용되는 최소직경이 φ=100㎜ 인 롤을 사용하는 것이 가능하다. 또한, 가요성이 높은 지지기판을 포함한 액정패널 또는 액정디스플레이 디바이스는, 낙하에 의한 충격에 대해서도, 휨으로써 충격을 흡수함으로써 견딜 수 있기 때문에 내충격성이 향상된다.
전자북과 같이 박형의 디스플레이 디바이스를 제조한 경우라도, 종래의 문고본 등의 페이퍼백과 마찬가지로 휘게 할 수 있다. 이에 의해, 이것은 위화감 없이 사용할 수 있다.
휴대 용도의 장치에 디스플레이 장치로서 탑재되는 경우, 내충격성이 높고, 낙하에 대한 내성이 강한 것은 중요하다. 종래의 유리 기판은 재료의 특성때문에, 내충격성은 낙하에 의해 충격이 가해지는 장소에 따라 달라져, 에지에 충격이 가해진 경우에는 간단히 깨진다는 결점이 있다. 한편, 플라스틱 기판을 사용한 경우, 유리보다 내충격성은 향상되지만, 에지에 충격이 가해진 경우에는, 지지기판 및, 지지기판에 탑재되어 있는 트랜지스터나 배선에 충격이 직접 가해지는 점은 유리 기판과 동일하다.
지지기판의 가요성을 올리고, 액정 디스플레이 패널의 지지기판을 얇게 함으로써, 액정 디스플레이 패널의 지지 기판의 박막화를 함으로써, 액정 패널의 경량화는 질량 저감에 의해 내충격성을 향상시킬 수 있다.
두께로는, 롤-투-롤 프로세스에 사용하기만 하면, 두께의 특별한 상한은 없다. 그러나, 디스플레이 디바이스 전체의 소형화, 경량화를 고려하면, 유리 기판의 400㎛ 보다 얇은 편이 바람직하고, 또한, 플라스틱 기판의 200㎛ 보다 얇은 편이 더욱 바람직하다. 디스플레이 디바이스 전체의 소형화·경량화의 요구를 만족하기 위해서는, 두께는 10∼150㎛ 인 것이 바람직하고, 10㎛∼100㎛ 인 편이 더욱 바람직하다. 또한 10㎛ 이상이면, 반송 중에 주름이 발생하거나 깨지는 것은 방지될 수 있다.
내열성에 관해서는, 기판은 기능성의 막을 형성할 때의 온도에서, 광학적, 기계적인 변형에 저항성을 가질 것이 요구된다. 이를 위해서는, 200℃ 의 온도이력에 대하여 기계적 및 광학적인 변화가 적어도 5% 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 250℃ 의 온도이력에 대하여 기계적 및 광학적인 변화가 5% 이하인 것이 더욱 바람직하다.
"광학적 변화" 란, 온도 변화 기인한 광투명성의 악화, 위상차의 증가를 나타내고, "기계적 변형" 이란 가요성의 악화, 치수의 변화를 나타낸다.
투명성에 관해서, 기판은 가시광 (380㎚∼800㎚) 영역에서의 투명성이 요구된다. 적어도 450㎚∼700㎚, 보다 바람직하게는 400∼700㎚, 가장 바람직하게는 380㎚∼800㎚ (가시광영역) 에서 높은 투과성을 나타낸다. 450∼700㎚ 에서 투과성이 높은 경우, 실용상 문제가 없다. 400㎚∼700㎚ 에서 투명하다면 더욱 바람직하며, 가장 엄밀한 색조가 필요한 경우라도 대략 충분하다고 할 수 있지만, 더욱 바람직하게는 가시광영역인 380㎚∼800㎚ 전역에서 광투과도가 높은 것이 바람직하다. 투명한 파장영역이 넓을수록, 원래의 색을 더 정확히 재생산 할 수 있는 화상 디스플레이 디바이스가 될 수도 있다. 원하는 베이스 필름의 두께에 대하여 광투과율 (파장, 550㎚) 은 80% 이상이면 대체로 수용할 수 있으며, 85% 이상인 편이 바람직하고, 90% 이상인 것이 더욱 바람직하다.
베이스 필름에 사용할 수 있는 플라스틱 재료의 예는, 내열성에 관해서는, 아크릴 수지, 에폭시 수지, 고리형 올레핀 수지, 폴리이미드, 및 폴리아미드 등이 있다. 한편, 높은 투명성과 광학등방성에 관해서, 바람직하게는 아크릴 수지 또는 고리형 올레핀 수지가 사용될 수도 있다.
높은 내열성을 위해, 아크릴 수지는 적어도 2관능, 바람직하게는 3관능 이상의 아크릴 화합물 또는 메타크릴 화합물인 것이 바람직하다. 바람직한 예로는 비스페놀-A 디아크릴레이트 (bisphenol-A diacrylate), 비스페놀-S 디아크릴레이트 (bisphenol-S diacrylate), 디시클로펜타디에닐 디아크릴레이트 (dicyclopentadienyl diacrylate), 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트 (pentaerythritol triacrylate), 트리스(2-히드록시에틸)이소시아누레이트 트리아 크릴레이트 (tris(2-hydroxyethyl)isocyanurate triacrylate), 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트 (pentaerythritol tetraacrylate), 비스페놀-A 디메타크릴레이트 (bisphenol-A dimethacrylate), 비스페놀-S 디메타크릴레이트 (bisphenol-S dimethacrylate), 디시클로펜타디에닐 디메타크릴레이트 (dicyclopentadienyl dimethacrylate), 펜타에리트리톨 트리메타크릴레이트 (pentaerythritol trimethacrylate), 트리스(2-히드록시에틸)이소시아누레이트 트리메타크릴레이트 (tris(2-hydroxyethyl)isocyanurate trimethacrylate), 및 펜타에리트리톨 테트라메타크릴레이트 (pentaerythritol tetramethacrylate) 등이 있으며, 이들은 둘 이상의 혼합물로 사용될 수도 있다.
고리형 올레핀 수지의 예로는 고리형 올레핀 화합물의 부가 (공)중합체, 에틸렌과 고리형 올레핀 화합물의 부가 공중합체, 및 고리형 올레핀 화합물의 개환 (공)중합체의 수소화체를 들 수 있다. 상기 수소화체 화합물은 고리형 올레핀의 개환 (공)중합체를 수소 첨가 촉매의 존재하에서 수소화하여 얻어진다.
고리형 올레핀 화합물은, 예를 들어, 비시클로[2.2.1]헵타-2-엔 (bicyclo[2.2.1]hepta-2-ene), 5-메틸-비시클로[2.2.1]헵타-2-엔 (5-methyl-bicyclo[2.2.1]hepta-2-ene), 5-에틸-비시클로[2.2.1]헵타-2-엔 (5-ethyl-bicyclo[2.2.1]hepta-2-ene), 5-프로필-비시클로[2.2.1]헵타-2-엔 (5-propyl-bicyclo[2.2.1]hepta-2-ene), 5-헥실-비시클로[2.2.1]헵타-2-엔 (5-hexyl-bicyclo[2.2.1]hepta-2-ene), 5-데실-비시클로[2.2.1]헵타-2-엔 (5-decyl-bicyclo[2.2.1]hepta-2-ene), 5,6-디메틸-비시클로[2.2.1]헵타-2-엔 (5,6- dimethyl-bicyclo[2.2.1]hepta-2-ene), 5-메틸-5-에틸-비시클로[2.2.1]헵타-2-엔 (5-methyl-5-ethyl-bicyclo[2.2.1]hepta-2-ene), 5-페닐-비시클로[2.2.1]헵타-2-엔 (5-phenyl-bicyclo[2.2.1]hepta-2-ene), 5-시클로헥실-비시클로[2.2.1]헵타-2-엔 (5-cyclohexyl-bicyclo[2.2.1]hepta-2-ene), 트리시클로[4.3.0.12,5]데카-3-엔 (tricyclo[4.3.0.12,5]deca-3-ene), 테트라시클로[4.4.0.12,5.17,10]도데카-3-엔 (tetracyclo[4.4.0.12,5.17,10]dodeca-3-ene), 3-메틸-테트라시클로[4.4.0.12,517,10]도데카-8-엔 (3-methyl-tetracyclo[4.4.0.12,517,10]dodeca-8-ene), 3-에틸-테트라시클로[4.4.0.12,517,10]도데카-8-엔 (3-ethyl-tetracyclo[4.4.0.12,517,10]dodeca-8-ene), 메틸 2-메틸-비시클로[2.2.1]헵타-5-엔-2-카르복실레이트 (methyl 2-methyl-bicyclo[2.2.1]hepta-5-ene-2-carboxylate), 2-메틸-비시클로[2.2.1]헵타-5-엔 아크릴레이트 (2-methyl-bicyclo[2.2.1]hepta-5-ene acrylate), 2-메틸-비시클로[2.2.1]헵타-5-엔 메타크릴레이트 (2-methyl-bicyclo[2.2.1]hepta-5-ene methacrylate), 디메틸 비시클로[2.2.1]헵타-5-엔-2,3-디카르복실레이트 (dimethyl bicyclo[2.2.1]hepta-5-ene-2,3-dicarboxylate), 디에틸 비시클로[2.2.1]헵타-5-엔-2,3-디카르복실레이트 (diethyl bicyclo[2.2.1]hepta-5-ene-2,3-dicarboxylate), 3-메틸-3-메톡시카르보닐-테트라시클로[4.4.0.12,5.17,10]도데카-8-엔 (3-methyl-3-methoxycarbonyl-tetracyclo[4.4.0.12,5.17,10]dodeca-8-ene), 비시클로[2.2.1]헵타- 5-엔-N-시클로헥실-2,3-말레이미드 (bicyclo[2.2.1]hepta-5-ene-N-cyclohexyl-2,3-maleimide), 비시클로[2.2.1]헵타-5-엔-2-스피로-3'-N-페닐석신이미드 (bicyclo[2.2.1]hepta-5-ene-2-spiro-3'-N-phenylsuccinmide), 비시클로[2.2.1]헵타-5-엔-2-스피로-3'-N-시클로헥실석신이미드 (bicyclo[2.2.1]hepta-5-ene-2-spiro-3'-N-cyclohexylsuccinmide), 2-[(3-에틸-3-옥세타닐)메톡시]비시클로[2.2.1]헵타-5-엔 (2-[(3-ethyl-3-oxetanyl)methoxy]bicyclo[2.2.1]hepta-5-ene), 2-[(3-에틸-3-옥세타닐)메톡시메틸]비시클로[2.2.1]헵타-5-엔 (2-[(3-ethyl-3-oxetanyl)methoxymethyl]bicyclo[2.2.1]hepta-5-ene), (3-에틸-3-옥세타닐)메틸-5-트리에톡시실릴-비시클로[2.2.1]헵타-2-엔 ((3-ethyl-3-oxetanyl)methyl-5-triethoxysilyl-bicyclo[2.2.1]hepta-2-ene), 비시클로[2.2.1]헵타-5-엔-2-카르복실레이트 (bicyclo[2.2.1]hepta-5-ene-2-carboxylate), 5-메틸디메톡시실릴-비시클로[2.2.1]헵타-2-엔 (5-methyldimethoxysilyl-bicyclo[2.2.1]hepta-2-ene), 5-[1'-메틸-2',5'-디옥사-1'-실라시클로펜틸]-비시클로[2.2.1]헵타-2-엔 (5-[1'-methyl-2',5'-dioxa-1'-silacyclopentyl]-bicyclo[2.2.1]hepta-2-ene), 5-[1'-메틸-3',3',4',4'-테트라페닐-2',5'-디옥사-1'-실라시클로펜틸]-비시클로[2.2.1]헵타-2-엔 (5-[1'-methyl-3',3',4',4'-tetraphenyl-2',5'-dioxa-1'-silacyclopentyl]-bicyclo[2.2.1]hepta-2-ene), 5-[1',4',4'-트리메틸-2,6'-디옥사-1'-실라시클로헥실]-비시클로[2.2.1]헵타-2-엔 (5-[1',4',4'-trimethyl-2,6'-dioxa-1'-silacyclohexyl]-bicyclo[2.2.1]hepta-2-ene) 등에서 선택된 하나 이상의 화합물일 수도 있다.
베이스 필름은 디스플레이를 제조하는 프로세스 중에 최소한의 치수 변화를 보여야만 한다. 예를 들어, 이러한 변화는 컬러 필터와 같이 감광용 마스크를 사용하여, 노광을 행하는 경우에 특히 심각하다. 이것은 제조시에 베이스 필름에 텐션을 가하고, 1회의 노광면적을 작게함으로써 조정이 가능하지만, 열팽창률이 ±50ppm/℃ 이하이면, 컬러 액정패널의 경우이더라도 현재의 주류인 100ppi (pixel per inch) 의 정세도에 대응할 수도 있다. 앞으로의 200ppi 수준의 정세도를 갖는 액정패널이나 제조라인의 온도 제어를 고려하면, 열팽창률은 ±25ppm 이하인 편이 보다 바람직하고, ±10ppm 이하인 편이 더욱 바람직하다.
무기 충전제는, 필름의 투명성을 유지하기 위해, 가시광의 파장보다 작아야만 하고, 입자 크기가 380㎚ 이하이면, 가시광의 최단파장단에서 투과성이 손상되지만, 실용상 수용할 만하다. 액정패널은 유기 중합체로 구성된 복수의 광학 기능성 박막 (예를 들어, 액정, 편광 필름, 지연 필름, 유기 EL 디바이스 층의 발광층 등) 으로 이루어져 있다. 유기 중합체는 자외선이 조사되면 악화가 생긴다. 따라서, 베이스 필름은 자외선을 투과하지 않는 편이 좋다. 가시광은 투과하고, 자외선의 투과를 피하기 위해서는, 무기 충전제의 입자 크기는, 300㎚∼380㎚ 가 바람직하고, 350㎚∼380㎚ 인 것이 더욱 바람직하다. 베이스 필름을 지지필름에 사용하고 광경화성 수지가 필름을 개재하여 UV 조사에 의해 경화되는 경우, 입자 크기는 1㎚∼200㎚ 가 바람직하고, 1㎚∼100㎚ 인 편이 더욱 바람직하다. 1㎚ 이하이더라도 수용될 수도 있으나, 현재의 기술에서는 1㎚ 이하 크기의 충전제를 제조하는 것은 곤란하다.
무기 충전제의 예로는, 이산화티탄(titanium dioxide), 산화아연 (zinc oxide), 알루미나 (alumina) 및 산화규소 (silicon oxide) 등을 들 수 있다. 무기 충전제는, 예를 들어, 분산능력이 높은 혼합장치를 사용하여 건조한 분말상의 산화규소 미립자를 분산시키는 방법이나, 유기 용매에 분산된 콜로이드(졸)과 그 밖의 배합물을 혼합하여 필요에 따라 교반하면서 감압함으로써 유기 용매를 제거하는 방법, 유기 용매에 분산된 콜로이드(졸)과 그 밖의 배합물을 혼합하여 필요에 따라 탈용매한 후 유연하여 다시 탈용매시키는 방법에 의해 배합될 수 있다. 분산능력이 높은 장치의 예는 비즈밀이 있다.
필름의 플라스틱 재료는 용융 압출법이나 용액 유연법에 의해 필름으로 프로세싱될 수 있다. 아크릴 수지, 고리형 올레핀 수지를 프로세싱할 때, 용액 유연법을 사용하는 것이 바람직하다. 아크릴 수지는 무용제의 액상 모노머를 유연하고, 열이나 활성 에너지선의 조사에 의해 경화를 행하여 필름으로 형성될 수도 있다. 고리형 올레핀계 수지 중에, 모노머 단위의 측쇄 (side-chain) 치환기에 아크릴기, 메타릴기를 갖는 수지는 가열하거나, 활성 에너지선을 조사할 수 있고, 옥세타닐기를 함유하는 수지는 산 발생제에 의해 처리되고, 가수분해성 실릴기를 함유하는 수지는 액체 또는 기체상태의 고온의 물에 의해 가수분해되고 주석 화합물을 촉매로 축합함으로써, 경화 필름으로 할 수 있다.
경화를 행할 때에 사용하는 활성 에너지선으로는, 자외선이 바람직하다. 자외선을 발생시키는 램프로서는, 예를 들어, 메탈-할라이드 램프 및 고압 수은-증기 램프를 들 수 있다. 자외선 등의 활성 에너지선에 의해 경화시키는 경우에 는, 라디칼을 발생하는 광중합개시제를 첨가시키는 것이 바람직하다. 여기서 사용하는 광중합개시제로는, 예를 들어 벤조페논 (benzophenone), 벤조인메틸에테르 (benzoin methyl ether), 벤조인프로필에테르 (benzoin proply ether), 디에톡시아세토페논 (diethoxyacetophenone), 1-히드록시-시클로헥실 페닐케톤 (1-hydroxy-cyclohexyl phenyl ketone), 2,6-디메틸벤조일-디페닐포스핀 옥시드 (2,6-dimethylbenzoyl-diphenylphosphine oxide), 2,4,6-트리메틸벤조일-디페닐포스핀 옥시드 (2,4,6-trimethylbenzoyl-diphenylphosphine oxide), 및 벤조페논 (benzophenone) 을 들 수 있다. 이들 광중합개시제는 2종 이상을 병용할 수도 있다. 광중합개시제의 함유량은 (메트)아크릴기를 갖는 유기 성분 100중량부에 대하여, 0.01∼2중량부가 바람직하다. 함유량이 너무 적으면 감도가 나빠 경화 부족이 될 수도 있고, 함유량이 너무 높으면 감도가 너무 높아 배합 중에 경화반응이 일어나 도포 불량을 발생시킬 수도 있다.
열중합에서, 필요에 따라, 열중합개시제를 첨가시킬 수 있다. 여기서 사용하는 열중합개시제의 예로는, 벤조일 퍼옥시드 (benzoyl peroxide), 디이소프로필 퍼옥시카보네이트 (diisopropyl peroxycarbonate), 및 t-부틸퍼옥시(2-에틸헥사노에이트) (t-butyl peroxy(2-ethylhexanoate)) 등을 들 수 있고, (메트)아크릴기 ((meth)acryl group) 를 갖는 유기 성분 100중량부에 대하여, 0.01∼1중량부가 사용될 수 있다.
본 실시예의 베이스 필름은 바람직하게는 더 높은 투명성을 갖는다. 자세하게는, 광투과율이 높고, 광학등방적인, 즉 위상차가 작다. 광투과율은 파 장 550㎚ 에 있어서 85% 이상이고, 더욱 바람직하게는 90% 이상이다. 위상차는 법선방향에 있어서의 값이 10㎚ 이하인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 5㎚ 이하이다.
본 발명 중의 베이스 필름은 두께가 10∼300㎛ 인 것이 바람직하다. 10㎛ 미만에서는, 반송 중에 주름이 생기거나 깨질 수도 있고, 300㎛ 를 초과하면 롤-투-롤 프로세싱을 어렵게하는 경향을 가질 수도 있다.
베이스 필름의 구체적인 제조방법을 설명한다.
아크릴 수지 타입의 베이스 필름은 다음과 같이 제조된다. 우선, 디시클로펜타디에닐 디아크릴레이트 (dicyclopentadienyl diacrylate) 120중량부, 이소프로필 알콜 분산형 콜로이달 산화규소 (isopropyl alcohol dispersion type colloidal silicon oxide) [산화규소 함량 30중량%, 평균입자 크기: 10∼20㎚] 400중량부를 혼합한다. 45℃ 에서 상기 혼합물을 교반하면서, 진공상태에서 휘발분을 200중량부 증발시켰다. 그 후, 이 혼합물에 광중합개시제로서 1-히드록시-시클로헥실 페닐-케톤(1-hydroxy-cyclohexyl phenyl ketone; 치바 스페셜티 케미칼사 제조 "이르가큐아 184") 을 0.6중량부 첨가하여 용해시켜, 베이스 필름용 수지 조성물을 얻었다.
도포기 (미도시) 를 사용하여, 베이스 필름용 수지 조성물을 경화 후 이것은 필름 두께가 100㎛ 가 되도록 이형처리 PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트) 필름 상에 다이 코터에 의해 도포되었다. 계속해서, 120℃ 로 제어한 건조로에서, 휘발분을 증발시키고, 자외선 조사장치에 의해 경화하였다. 경화 후, PET 필름을 이 형처리하여 베이스 필름을 얻었다.
다음으로, 고리형 올레핀 수지 타입의 베이스 필름이 다음과 같이 얻어진다. 자일렌 (xylene) 550중량부에, 중량평균분자량 23만의 5-트리에톡시실릴-비시클로[2.2.1]헵타-2-엔 (5-triethoxysilyl-bicyclo[2.2.1]hepta-2-ene) 3몰% 를 함유하는 비시클로[2.2.1]헵타-2-엔 부가 공중합체 (bicyclo[2.2.1]hepta-2-ene addition copolymer) 100중량부, 아인산트리부틸 (tributyl phosphite) 1.5중량, 산화방지제로서 펜타에리트리틸-테트라키스[3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트] (pentaerythrityl-tetrakis[3-(3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl)propionate] 및 트리스(2,4-디-t-부틸페닐)포스파이트 (tris(2,4-di-t-butylphenyl)phosphite) 를 각각 0.5 중량부를 용해하여, 베이스 필름용 수지 조성물을 얻었다.
도포기 (미도시) 를 사용하여, PET(폴리테레프탈레이트에틸렌) 필름 상에 다이코터에 의해 도포하고, 30℃∼50℃ 의 승온하에서 1차 건조시켜, 용제를 20∼50중량부 포함하는 필름을 얻었다. 이 필름을 PET 필름으로부터 박리하고, 30℃ 의 톨루엔-증기 분위기하에 노출시킨 후, 50∼200℃ 에서 2차 건조시키고, 170℃ 의 가열 수증기 분위기하에 노출시켜, 필름 두께 100㎛ 의 경화된 베이스 필름을 얻었다.
얻어진 아크릴 수지 타입의 베이스 필름에서, 광투과율은 90% (550㎚, 두께 : 100㎛), 위상차는 3㎚, 영률은 5.3㎬ 이다. 고리형 올레핀 수지 타입의 베이스 필름에서, 광투과율이 91% (550㎚, 두께 100㎛), 위상차는 5㎚, 영률은 2.9㎬ 이다.
평균입자 크기가 300㎚ (최대 입자 크기 크기 : 400㎚) 의 산화규소를 25중량% 첨가한 경우, 광투과율, 위상차, 또는 영률의 변화는 없었다. 무기 충전제를 첨가한 경우, 열팽창률은 아크릴 수지 타입에서 85ppm/℃ 으로부터 35ppm/℃ 로, 고리형 올레핀 수지 타입에서 80ppm/℃ 으로부터 38ppm/℃ 로 개선되었다.
아크릴 수지 타입, 고리형 올레핀 수지 타입 모두 가요성은 반경이 30㎜ 인 롤에 감을 수 있었다.
270℃ 의 고온에서 24 시간 동안 보관한 후에도 초기 값을 유지하였다. 고온 보관 후 기계적·광학적 악화가 관찰되었다.
베이스 필름 상에 가스 배리어층을 형성하는 구체적인 제조방법을 설명한다.
베이스 필름은 유기 수지로 이루어지는 박막이기 때문에, 산소나 수증기 등의 통상의 공기의 성분이 액정층 및 유기 EL 층에 침입한다. 기판이 광을 투과해야만 하므로, 가스 배리어층은 투명해야만 한다. 이 때문에, 가스 배리어층의 재료의 예로는, 폴리비닐알콜 등의 유기 재료, 유기 재료와 점토광물 (Al2O3 -2SiO2·5H2O 및 Al2O3·SiO2·2-3H2O 등의 비정질 점토광물이나, (Si,Al)O4 사면체 시트, (Al,Mg)(O,OH)6 팔면체 시트 등의 결정질 점토광물인) 을 포함하는 무기 재료와의 유기-무기 복합 재료와 같은 유기-무기 복합재료, 산화규소나 산화알루미늄 등의 무기 재료의 박막을 들 수 있다. 습도가 높은 환경에서의 가스 배리어성이 우수한 점과, 두께가 얇더라도 효과가 높은 점에서, 무기 재료를 사용함으로써 필름 두께를 얇게 할 수도 있다. 또한, 이들 층의 2 이상이 증착될 수도 있다.
가스 배리어층의 두께는, 유기 재료 또는 유기-무기 복합 재료로 이루어진 경우에는 1∼10㎛ 인 것이, 무기 재료의 경우 10㎚ ∼1㎛ 인 것이 바람직하다. 유기 재료 또는 유기-무기 복합재료의 경우, 1㎛ 이상의 두께는 산소나 수증기 등의 통상의 공기의 성분이 액정층이나 유기 EL 층에 침입하는 것을 적절히 방지할 수 있다. 두께 10㎛ 이하이면 팽창률 등의 베이스 필름 특성에 영향을 주지 않는다. 무기 재료의 경우, 두께 10㎚ 이상이면 산소나 수증기 등의 통상의 공기의 성분이 액정층이나 유기 EL 층에 침입하는 것을 적절히 방지할 수 있으며, 1㎛ 이하이면 굴곡시에 깨지는 것을 방지할 수 있다.
가스 배리어층은 유기 재료 및 유기-무기 복합재료의 경우에는 도포법에 의해, 무기 재료의 경우에는 다양한 증착법 중 임의의 것에 의해서 필름 상에 형성될 수 있다. 도포법은 액상의 유기 재료 또는 그 용액 등의 액체를 필름 상에 도포하고, 건조나 경화함으로써 증착하는 것이다. 필름 증착법으로는, 진공증착, 이온플레이팅, 스퍼터링 등의 물리기상 성장법, 진공 중에서의 플라즈마 CVD, 촉매 CVD, 대기압하에서의 CVD 등의 화학기상 성장법을 들 수 있다. 이들 중에서, 저온에서 높은 밀도의 막을 얻을 수 있는 점에서 스퍼터링이 특히 바람직하다.
이하, 가스 배리어층의 구체적인 제조방법을 나타낸다.
두께 100㎛, 폭 30㎝, 길이 100m 의 베이스 필름 (3) 의 롤 (2) 을 도 8 에 나타내는 마그네트론 스퍼터 롤 코터의 권출 롤 측에 세팅하였다. 증착 압력 0.3Pa, 온도조절 드럼온도 30℃ 에서, 방전가스로서 아르곤을, 반응가스로서 산소를 도입하고, 그 후, 보론 (boron) 을 도핑한 규소를 타겟으로서 사용하여, 펄스 DC 전원에 의해 반응성 스퍼터링 필름 증착을 행하였다. 입력전력과 반송속도를 조정함으로써 두께 100㎚ 의 산화규소 (SiOx; x 는 1.6∼1.9) 의 가스 배리어층을 증착하였다. 증착 후, 진공실을 대기압으로 되돌리고 나서 개방하였다. 권취 롤 (11) 측으로부터 가스 배리어층을 갖는 필름을 꺼내었다.
가스 배리어층을 형성 후, 광학적 특성을 측정한 결과, 초기치와의 변화는 관찰되지 않았다.
본 실시예의 베이스 필름의 일방의 면에 가스 배리어층이 형성되었지만, 양면에 형성될 수도 있다. 이 경우, 한 면에 가스 배리어 층이 형성된 후, 비슷한 방법으로 다른 면에 가스 배리어 층이 형성될 수도 있고, 또는 다른 방법으로, 도 8 의 타겟 (5) 을 전면과 배면에 모두 위치시키면서, 가스 배리어 필름이 베이스 필름의 양측에서 한 번에 증착될 수도 있다.
본 실시예에서는, 마그네트론 스퍼터 (magnetron sputter) 를 사용하였지만, 다른 스퍼터링 방법이나 증착법을 사용할 수도 있다. 화학적 증착법을 사용할 수도 있지만, 물리적 증착법을 사용하는 편이 제조장치의 구성이 간단하다.
제 2 실시예로서, 도 9, 10 은 유리 기판으로부터 베이스 필름에 박막 트랜지스터를 전사하는 제조 단계를 나타내는 도면이다.
제 2 실시예 : 박막 트랜지스터
도 9 를 참조하여, 유리 기판 상에 박막 트랜지스터 (TFT: Thin Film Transistor) 를 형성하는 단계를 설명한다. 도 9(a) 에 나타내는 바와 같이, 유리 기판 (201) 상에 플루오르화 수소산의 에칭방지 층이 되는 산화막 또는 질화 막 등의 배리어 필름 (202) 을 증착하고 나서, 그 위에 비정질 또는 다결정 규소 필름을 증착한다. 이 실시예에서, 비정질 규소 필름 (216a) 을 100㎚ 증착하였다. 이들 박막의 증착에는, 플라즈마 CVD 법이나 스퍼터링 등을 사용할 수 있다. 그 후, 도 9(b) 에 나타내는 바와 같이, 엑시머 레이저 빔을 조사함으로써 비정질 규소 필름을 다결정 규소 필름 (216b) 으로 개질한다. 여기서, 다결정 규소 필름으로 개질하는 것은 레이저 빔 조사 대신, 열 어닐링에 의한 고상 성장법일 수도 있다.
도 9(c) 에 나타내는 바와 같이, 다결정 규소 필름 (216b) 을 원하는 형상으로 패터닝 후, 예를 들어, 플라즈마 CVD 법이나 스퍼터링 등에 의해 산화 필름인 게이트 절연막 (217) 을 100㎚ 로 증착한다. 그 후, 도 9(d) 에 나타내는 바와 같이, 게이트 전극 (218) 을 형성한 후, n 채널 트랜지스터를 형성하는 영역을 포토 레지스트로 피복하여 보론을 이온 도핑법으로 주입 (D) 하고, p 형 영역 (Fa) 을 형성한다. 계속해서, 도 9(e) 에 나타내는 바와 같이, p 채널 트랜지스터를 형성하는 영역을 포토 레지스트 (219) 로 피복하여 인을 이온 도핑법으로 주입 (E) 하여 n 형 영역 (Fb) 을 형성한다. 그 후, 도 9(f) 에 나타내는 바와 같이, 알루미늄으로 이루어지는 소스 전극·드레인 전극이 형성된다. 그 후, 산화 필름인 두께 200㎚ 의 층간절연 필름 (220) 과 알루미늄으로 이루어지는 금속전극 (221) 을 형성하여 트랜지스터가 완성된다. 액정패널의 화소를 구동하는 화소 구동용 트랜지스터부는, n-M0S 또는 p-M0S 트랜지스터만으로 구성되어 있을 수도 있다. 이러한 트랜지스터 어레이를 적절히 배열함으로써, 원하는 회로를 유리 기판 상에 형성할 수 있다. 그 후, 화상디스플레이부가 되는 영역에는, 추가적으로 ITO 등의 투명 도전 필름을 증착하고, 원하는 화소전극을 형성한다. 마지막으로, 두께 200㎚ 의 산화막을, 전극을 보호하는 전극 보호 필름으로서 형성한다. 이에 의해, 액정 디스플레이 패널용 TFT 유리 기판이 완성된다.
다음으로, 도 10 을 사용하여, 상기 액정 디스플레이 패널용 트랜지스터를 베이스 필름 상에 전사하여, 베이스 필름 상에 디바이스 필름을 형성하는 방법을 설명한다.
도 10(a) 에 나타내는 바와 같이, 트랜지스터 어레이 (229) 가 형성된 유리 기판 (201) 의 트랜지스터-형성 표면에 보호필름 (230) 을 접착제를 사용하여 부착한다. 그 후, 도 10(b) 에 나타내는 바와 같이, 이 보호필름을 갖는 기판을 플루오르화 수소산으로 이루어지는 유리 에칭 용액 (231) 에 담그고, 유리 기판 (228) 을 그 이면측으로부터 에칭한다. 에칭은 유리 기판 (228) 을 에칭 제거 후, 배리어층 (234) 에서 종료된다.
유리 에칭용액으로는, 플루오르화 수소산 이외에도, 버퍼링된 플루오르화 수소산 등이 적합하게 사용될 수도 있다. 유리 기판을 모두 에칭한 후, 도 10(c) 에 나타내는 바와 같이, 에칭 표면에 베이스 필름 (235) 을 적층한다. 마지막으로, 도 10(d) 에 나타내는 바와 같이, 보호필름 (230) 및 접착제를 박리함으로써 전사가 완료되어, 디바이스층이 베이스 필름 상에 형성된다. 여기서, 또한 도 9(a) 의 배리어 필름 (202) 은 유리 에칭용액에 대하여 에칭 레이트가 느리면 에칭 스토퍼층으로서 기능할 수도 있고, 도 10(b) 의 유리 기판 에칭 단계를 만족스럽게 제어할 수 있다. 또한, 보호필름 (230) 은 플루오르화 수소산 등의 강산에 견디는 재료이어야만 한다. 에칭시에는, 균일한 에칭을 위해, 에칭 용액의 온도의 변화가 생기지 않도록 해야만 한다.
이상과 같은 제조 프로세스에 의해, 액정 디스플레이 패널용 TFT 필름 기판을 완성할 수 있다.
본 실시예에서, 지지기판은 유리 기판이고, 지지기판의 제거에 사용되는 플루오르화 수소산 등의 에칭용액이고, 배리어층은 질화막이며, 보호 필름은 접착제를 사용하여 접착한다. 다른 방법으로는, 예를 들어, 기판은 석영 또는 규소기판일 수도 있고, 지지기판은 연마법으로 제거되거나 및/또는 열로 접착하는 핫 멜트 시트일 수도 있다.
지연 필름 등의 기능성 박막을, 실시예를 참조하여 상세히 설명한다. 실시예의 설명 전에, 기능성 박막상의 필름에 관해서 상세한 설명을 한다.
실시예 1 에서 상세하게 설명한 베이스 필름은 액정패널을 형성함으로써 패널을 구성하는 기판이 되는 필름이다. 중간 공정에서 제조되는 기능성 필름의 지지필름은 베이스 필름을 사용할 수도 있는데, 반드시 베이스 필름일 필요는 없다. 지지필름에 사용할 수 있는 재료의 예로는, 베이스 필름에 사용하는 재료 이외에, 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리비닐 알콜, 에폭시 수지, 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리스티렌, 폴리카보네이트, 폴리올레핀 (예를 들어, 폴리프로필렌), 폴리염화 비닐 (예를 들어, 폴리비닐 클로라이드 및 폴리비닐리덴 클로라이드), 에틸렌비닐 공중합체, 아세트산비닐 또는 셀 룰로오스 유도체 수지 (예를 들어, 셀룰로오스 아세테이트, 니트로셀룰로오스 및 셀로판) 등이 있다. 커버필름도 지지필름과 동일한 재료를 사용할 수도 있다. 물론, 기능성 박막 형성시의 조건, 예를 들어, 광에 대한 투과성·제조시의 온도조건 등에 따라 적절히 재료를 바꾼다.
커버필름 및 지지필름 모두에서, 열팽창률이 50ppm/℃ 이하이고, 베이스 필름의 열팽창률의 차가 ±30% 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는, ±15% 이하이다. 베이스 필름 상의 기능성 박막에, 지지필름 상에 형성된 기능성 박막을 전사하기 때문에, 특히 지지필름은 베이스 필름과의 열팽창률을 정합시켜 둘 필요가 있다.
이하의 실시예에서, 지지필름의 특성은 특별히 나타내고 있지 않지만, 상기의 조건에 적합한 필름을 사용하였음은 당연하다.
특히, 광기능성 박막이 열경화성 수지가 아니라, 광경화성 수지인 경우에는 수지에 혼입하는 무기 충전제는 1㎚∼200㎚, 보다 바람직하게는 1㎚∼150㎚ 로 할 필요가 있다. 하한은 1㎚ 에 한정되는 것이 아니라, 제조 가능하면 1㎚ 이하가 수용가능할 수도 있다.
실시예 1 의 아크릴 수지 타입의 베이스 필름에 첨가하는 무기 충전제 (산화규소) 의 입자 크기를 평균 입자 크기가 150㎚ (최대 입자 크기: 200㎚) 에서 30중량% 첨가한 결과, 200㎚∼300㎚ 의 파장의 자외선의 투과율은 80% 로서 필름 상에 형성한 광경화형 수지에 필름의 하면으로부터 자외선을 조사하여 경화시키기에 적합한 투명도를 갖고 있었다.
본 발명의 제 3 실시예로서 지연 필름을 설명한다.
제 3 실시예 : 지연 필름
도포형 지연 필름
지연 필름은 도포형 지연 필름과, 적층형 지연 필름으로 분류될 수 있다. 먼저, 도포형 지연 필름에 관해서 설명한다.
표면이 산화규소로 처리된 배향 필름을 갖는 폴리에테르술폰을 포함하는 롤 형상 베이스 필름에 배향 필름으로서 폴리이미드 배향제"AL-1254" (JSR 사 제조) 를 프렉소 인쇄기로 도포 후, 180℃ 에서 1시간 건조시키고, 이것을 레이온천으로 러빙처리하였다.
또한, 알킬-쇄 변성계 포발 (예를 들어, 쿠라레(주) 제조 MP203, 또는 동 R1130 등) 의 도막이면 소성은 필요없고, 러빙하는 것만으로 이 배향능을 부여할 수 있다. 또한, 폴리비닐 부티랄, 폴리메틸 메타크릴레이트 등 소수성 표면을 형성하는 유기 체중합막이면 대개의 것이 그 표면을 러빙함으로써 액정 배향능을 부여할 수 있다.
이산화규소 배향 필름은 제 2 실시형태와 마찬가지로 증착할 수 있다. 경사 증착법에 의해 형성된다는 것을 주의해야만 한다.
중합성 액정 조성물은 (A) 식 (10)
Figure 112006023042102-pct00023
에 의해 표시되는 화합물 50중량부 및 식 (11)
Figure 112006023042102-pct00024
에 의해 표시되는 화합물 50중량부로부터 제조된다. 얻어진 조성물은 실온에서 네마틱상을 나타내고, 네마틱상으로부터 등방상으로의 전이온도는 47℃ 였다. 25℃ 에 있어서의 ne (이상(異常)광굴절률) 는 1.65 이고, no (상(常)광굴절률) 은 1.52 였다. 중합성 액정 조성물 (A) 100중량부와 광중합개시제 "IRG-651" (치바-가이기사 제조) 1중량부를 포함하는 중합성 액정 조성물 (C) 을, 메틸에틸케톤에 용해한다. 이 용액을 먼저 얻어진 베이스 필름 롤상에 그라비아 코터로써 도포하고, 이어서 실온에 있어서 365㎚ 의 자외선을 160mJ/㎠ 만큼 조사하여 중합성 액정 조성물 경화를 개시하여, 두께 1.6㎛ 의 지연 필름을 형성하였다. 이 지연 필름은 파장 550㎚ 의 광에 대하여 위상차가 138㎚ 이고, 또한 1/4 파장판으로서 기능함을 관찰하였다.
적층형 지연 필름
다음으로, 적층형의 예를 설명한다.
N-메틸-2-피롤리돈 (이하, "NMP"라고 칭함) 에 방향족 디아민 성분으로서 85몰% 의 2-크롤파라페닐렌디아민과, 15몰% 의 4,4'-디아미노디페닐 에테르를 용해시킨다. 이 용액에 99몰% 의 2--크롤테레프탈레이트디클로리드를 첨가하고, 2시간 교반하여 중합을 완료하였다. 이 용액을 수산화리튬으로 중화시켜 중합체 농도 10중량% 의 방향족 폴리아미드 용액을 얻었다.
이 중합체 용액을 엔드리스 벨트 상에 캐스트하고, 150℃ 의 열풍으로 자기지지성을 얻을 때까지 건조 후, 벨트로부터 박리하였다. 벨트로부터 박리된 필름은 40℃ 의 수욕 중에서 필름의 길이방향으로 1.10배의 연신을 행하면서, 잔존 용매, 무기염 등을 제거하였다. 그 후, 텐터에 도입하였으며, 텐터에서는, 280℃ 의 열풍에 의해 건조·열처리를 행하였다. 또한, 텐터에서 폭방향으로 1.5배의 연신을 행하여, 두께 4.0㎛ 의 방향족 폴리아미드 필름을 얻었다.
이 필름의 위상차는, R(550)=140㎚, R(450)=164㎚, R(650)=126㎚ 였다. 이에 의해, 종래의 필름과 비교하여, 1/10 이하의 두께의 필름인 경우에도, 1/4λ 판용 필름으로서 기능할 수 있다.
이 필름의 지상축은 폭방향과 정합된다. 그 방향의 치수변화율은 0.02%, 직교방향의 치수변화율은 0.0%, 길이방향 (MD), 폭방향 (TD) 의 영률은 각각 10㎬, 16㎬ 였다. 이는 필름이 매우 내열성, 항장력성이 높다는 것을 지시한다.
이 필름의 450∼700㎚ 에 있어서의 광투과율의 최저치는 80%, 400㎚ 에 있어 서의 광투과율은 24% 였다.
그 후, 이 중합체 용액을 벨트에 캐스트 후, 자기지지성을 얻은 필름을 벨트로부터 박리하였다. 이 필름을, 100℃ 로 가열한 롤에 접촉시켜, 길이방향으로 1.8배의 롤간 연신을 행하였다. 이어서, MD 방향으로 연신한 필름을 40℃ 의 수욕으로 송출하고, 잔존의 용매, 무기염 등을 제거한 후 텐터에 도입하였다. 텐터에서, 300℃ 의 열풍에 의해 건조·열처리를 행하였다. 또한, 텐터에서 폭방향으로 2.2배의 연신을 행하여, 두께 3.0㎛ 의 방향족 폴리아미드 필름을 얻었다. 이 필름의 위상차는, R(550)=278㎚, R(450)=326㎚, R(650)=252㎚ 였다. 이에 의해, 종래의 필름과 비교하여 1/10 이하의 두께의 필름이더라도, 1/2λ 판용 필름으로서 기능할 수 있다.
이 필름의 지상축은 길이방향과 정합되었다. 그 방향의 치수변화율은 0.04%, 직교방향의 치수변화율은 0.0%, 길이방향 (MD), 폭방향 (TD) 의 영률은 각각 19㎬, 9㎬ 였다. 이는 이 필름이 매우 내열성, 항장력성이 높다는 것을 지시한다.
이 필름의 450∼700㎚ 에 있어서의 광투과율의 최저치는 79%, 400㎚ 에 있어서의 광투과율은 22% 였다.
상기의 지연 필름은 지지필름 상에 적층해 두는 편이 바람직하다.
방향족 폴리이미드 또는 폴리아미드산의 용액은 다음과 같이 하여 얻어진다. 폴리아미드산은 N-메틸피롤리돈, 디메틸아세트아미드, 디메틸포름아미드 등의 비프로톤성 유기 극성용매 중에서, 테트라카르복실산이수물과 방향족 디아민을 반응시 켜 조제할 수 있다. 방향족 폴리이미드는 상기의 폴리아미드산을 함유하는 용액을 가열하거나, 다른 방법으로는 피리딘 등의 이미드화제를 첨가하여 폴리이미드의 분말을 얻고, 이것을 다시 용매에 용해하여 조제할 수 있다. 증착원액 중의 중합체 농도는 5∼40wt% 정도가 바람직하다.
상기 증착원액을 사용하여 지연 필름을 형성할 수 있다. 이 결과 얻어지는 지연 필름은 방향족 폴리아미드를 포함하는 지연 필름과 동등한 특성이 얻어졌다.
여기서, 다음과 같이 물성이 결정되고, 효과가 평가되었다.
(1) 위상차
하기 측정기를 사용하여 측정되었다.
장치: 셀 갭 검사장치 RETS-1100 (오오쓰카전자사 제조)
측정직경: φ 5㎜
측정파장: 400∼800㎚
상기 측정에서, 파장 450㎚, 550㎚, 650㎚ 일 때의 위상차를 각각 R(450), R(550), R(650) 으로 하였다.
(2) 150℃ 에서의 치수변화율
A. 지상축의 결정
샘플을 유니버설 스테이지 상에 놓고, 편광 현미경으로 크로스니콜하에서 관찰하였다. 가장 복굴절성이 커지는 방향을 지상축으로 규정하였다. 다른 방법으로는, 그것은 배향계 (예를 들어, 칸사키제지(주) 제조 MOA-2001A) 를 사용 하여, 분자배향이 가장 커지는 방향일 수도 있다.
B. 치수변화율의 측정
지상축방향 및 그것과 직교하는 방향으로, 150㎜ (폭 10㎜) 의 크기로 샘플을 취한다. 길이방향으로 100㎜ 간격의 표선을 샘플에 표시한다. 이 샘플을 열풍 오븐 중에 하중이 걸리지 않도록 설치하고, 150℃, 10분간 열처리했다. 샘플을 채취하여, 상온까지 냉각 후, PVC 시트 상에 주름이 생기지 않도록 전개한다. 표선간의 거리 (L:㎜) 를 측정하여, 치수 변화율은 이하의 식으로 구한다.
치수변화율(%)=(｜L-100｜/100)×100
(3) 필름의 투명성 (광투과율)
하기 장치를 사용하여 측정하였다. 각 파장의 광에 대응하는 투과율 (%) 을 구하였다.
투과율(%)=T1/T0
여기서 T1 은 샘플을 통과한 광의 강도, T0 은 샘플을 통과하지 않은 것 외에는 동일한 거리의 공기 중을 통과한 광의 강도이다.
장치: UV 측정기 U-3410 (히타치계측사 제조)
파장범위: 300㎚∼800㎚
측정속도: 120㎚/분
측정모드: 투과
(4) 영률
로봇 텐시론 RTA (오리엔텍사 제조) 를 사용하여, 온도 23℃, 상대습도 65% 에 있어서 측정하였다. 시험편은 폭 10㎜, 길이 50㎜, 인장속도 300㎜/분이다. 시험을 개시하고 나서 하중이 1N 을 통과한 점을 신장의 원점으로 하였다.
다음으로, 본 발명의 제 4 실시예인, 편광 필름에 관해서 설명한다.
제 4 실시예 : 편광 필름
다음으로, 본 발명의 제 4 실시예인, 편광 필름에 관해서 설명한다.
본 실시예에서 사용하는 편광 필름은 폴리비닐알콜이나 부분 포르말화 폴리비닐알콜, 또는 부분 비누화된 에틸렌-아세트산비닐 공중합체로 이루어지는 폴리비닐 알콜 필름에 요오드 및/또는 2색성 염료 등의 2색성 색소를 흡착시켜 2축 연신시킨 후, 붕산처리를 행하여 얻어진다. 편광 필름의 두께는 약 5∼50㎛ 정도이지만, 이것에 한정되는 것이 아니다.
폴리비닐알콜의 박막을 가열하면서 연신하고, 요오드를 다량으로 포함하는 용액 (통상, H 잉크라 불린다) 에 이 필름을 침지시켜 요오드를 흡수시킨, 이른바 H 필름 (폴리비닐부티랄막) 을 사용할 수 있다. H 필름으로 18㎛ 의 막을 얻을 수 있었다.
상기 이외에, 요오드 및/또는 2색성 염료를 함유하는 수지 펠릿을 용융 압출 또는 용액 캐스트 등의 방법을 사용하여 필름화한 후, 이 필름을 1축 연신함으로써요오드 및/또는 2색성 염료가 강하게 1축방향으로 배향된 편광 필름이 있다. 편광 필름의 두께는 약 1∼10㎛ 정도이지만, 이것에 한정되는 것이 아니다.
또한, 이 방법은 필름 두께 10㎛∼20㎛ 의 편광 필름을 제공한다. 여기서 사용하는 수지는, 폴리비닐 알콜, 부분 포르말화 폴리비닐알콜, 및 부분 비누화 된 에틸렌-아세트산비닐 등을 포함하는 폴리비닐알콜 수지, 폴리올레핀 수지, 아크릴 수지, PET (폴리에틸렌 테레프탈레이트) 나 PEN (폴리에틸렌 나프탈레이트) 등의 폴리에스테르 수지, 폴리아미드 수지, 폴리아미드 이미드 수지, 폴리이미드 수지, 폴리카보네이트 수지, 및 폴리술폰 수지 등을 예시할 수 있다.
편광 필름을 열, 압력, 점착제, 접착제 등에 의해 지지필름에 적층한다.
편광 필름은 지지필름으로부터 박리하여, 기능성 필름 상의, 예를 들어, 유기 EL 발광디바이스의 보호 필름상에 적층한다.
편광 필름을 매트릭스 베이스가 되는 이형 필름 상에 형성한 경우, 편광 기능층만을 기능성 필름 상의, 예를 들어, 유기 EL 발광디바이스의 보호 필름에 적층해야만 한다. 따라서, 편광 필름과 지지필름은 박리가 가능한 상태에서 적층되어 있을 필요가 있다. 또한, 지지필름을 박리한 후 표면에 추가로 타층이 적층되는 사실을 고려하면, 지지필름 상의 이형제가 박리와 함께 편광 필름에 전사하지 않도록 처리되어 있어야만 한다.
편광 필름을, 수분이나 자외선으로부터 보호해야만 한다. 이러한 보호는 편면 또는 양면상에 광학적으로 투명한 보호층을 적층함으로써 달성될 수 있다. 보호층을 형성하는 수지는 광학적인 투명성 및 기계적 강도 외에, 열안정성이나 수분 차폐성 등이 우수한 수지이어야만 한다. 이러한 수지의 예로는, 셀룰로오스, 폴리카보네이트, 폴리에스테르, 아크릴 화합물, 폴리에테르술폰, 폴리아미드, 폴리이미드, 및 폴리올레핀 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 트리아세틸셀룰로오스 (triacetylcellulose) 등의 셀룰로오스, 폴리카보네이트 및 폴리에틸렌 테레 프탈레이트 등의 폴리에스테르, 아크릴 화합물이 바람직하게 사용된다.
발광 다이오드 (LED) 나, 유기 EL 디바이스의 광은 자외선은 거의 포함하지 않는다. 액정패널의 백라이트에 발광 다이오드 (LED) 나, 유기 EL 디바이스를 사용한 경우, 내자외선은 고려하지 않아도 된다. 또한, 유기 EL 디바이스는, 수분이나 산소로부터 유기 EL 디바이스의 발광층이 되는 유기 재료를 보호하기 위해, SiO2, SiN, Al2O3, AlN 등의 광학적으로 투명한 무기 재료로 이루어져 있다.
백라이트에 대한 편광 필름은 유기 EL 의 보호 필름의 바로 위에 배치되는 경우가 많다. 이 경우, 편광 필름의, 일방의 측의 보호 필름은 생략할 수 있다. 따라서, 종래와 같이, 편광 필름에 보호 필름을 형성하지 않아도 되므로 편광 필름을 박막화할 수 있다.
편광 필름에 보호 필름을 형성하는 방법으로서, 편광 필름에 편광 필름의 보호 필름을 직접 적층할 수도 있지만, 다른 방법으로는 각각 별도의 매트릭스 베이스 상에, 편광 필름의 보호 필름 및 편광 필름을 적층한 후, 편광 필름의 보호 필름 또는 편광 필름을 매트릭스 베이스로부터 박리하면서, 편광 필름 또는 편광 필름의 보호 필름 상에 적층할 수도 있다. 이것을 액정패널의 편광 필름으로서 사용하는 경우, 예를 들어, 유기 EL 디바이스를 백라이트로서 사용하는 경우에는, 유기 EL 디바이스의 보호 필름 상에 편광 필름을 형성하기 때문에, 편광 필름의 보호 필름 상에 편광 필름을 적층하는 편이 바람직하다.
본 실시예의 경우, 총 필름 두께는 6㎛, 즉, 편광 필름 (3㎛) + 보호 필름 (3㎛) 였다.
편광 필름의 일 표면 또는 양 표면에 보호 필름을 형성하는 경우, 광학적으로 투명한 보호층을 적층하여 얻어진다. 보호층을 형성하는 수지에는 광학적 으로 투명하고 기계적으로 강한 것 외에, 열안정성이 있고 수분-차폐성이 있어야만 한다. 이러한 수지의 예로서, 셀룰로오스, 폴리카보네이트류, 폴리에스테르류, 아크릴 화합물, 폴리에테르술폰류, 폴리아미드류, 폴리이미드류, 및 폴리올레핀류 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 트리아세틸셀룰로오스 등의 셀룰로오스, 폴리카보네이트 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트 등의 폴리에스테르, 아크릴 화합물 등이 바람직하게 사용된다.
이 보호층은 살리실레이트 (salicylate) 화합물, 벤조페놀계 (benzophenol) 화합물, 벤조트리아졸계 (benzotriazole) 화합물, 시아노아크릴레이트계 (cyanoacrylate) 화합물, 니켈착염계 (nickel complex salt) 화합물 등 자외선 흡수제가 배합되어 있을 수도 있다. 또한 보호층의 표면에는, 각종 처리를 행함으로써 하드코팅층, 반사방지층, 안티글레어층 등이 형성되어 있을 수도 있다.
보호층의 두께는, 경량성이나 보호기능, 처리성이나 절단 가공시의 내크랙성 등의 관점에서, 통상 80㎛ 이하, 바람직하게는 40㎛ 이하이다. 또한, 편광자의 양면에 보호층을 형성하는 경우, 그 표리에서 다른 수지로 구성된 보호층을 형성할 수도 있다.
또한, 보호 필름과 편광자를 적층할 때는 접착제가 사용된다. 사용되는 접착제는, 보호 필름과 편광자를 양호하게 적층하는 것이면 특별히 한정되지 않는 다. 접착제는 와이어 바, 닥터 블레이드, 딥핑 등 각종 방식을 이용하여 편광자의 일 표면 또는 양 표면에 도포된 후 보호층과 적층된다. 또한, 적층의 접착력을 확보하기 위해 열풍, 자외선, 또는 적외선 등을 사용하여 접착제층을 건조 또는 경화시킨다. 여기서, 편광자의 편광 성능이 저하되지 않는 조건에서 접착제층을 건조·경화시키는 것이 바람직하다.
또한, 편광 필름에는 액정 디스플레이 패널 중의 액정 셀이나 지연 필름 등 각종 광학 기능을 갖는 부재와 적층하기 위해, 점착제층이 형성된다.
이러한 점착제는 아크릴계 중합체, 실리콘계 중합체, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 및 폴리에테르 등의 베이스 중합체를 함유하는 점착제로부터 선택할 수도 있다. 특히, 예를 들어 아크릴계 점착제와 같이, 광학적인 투명성이 우수하고, 적절한 젖음성이나 응집력을 유지하고, 기재와의 접착성도 우수하고, 내후성이나 내열성 등을 갖고, 들뜸이나 벗겨짐 등의 박리 문제를 발생시키기지 않는 것을 선택하여 사용하는 것이 바람직하다.
유용한 아크릴계 점착제의 베이스 중합체로는 메틸기, 에틸기, 및 부틸기 등의 탄소수가 20 이하인 알킬기를 갖는 알킬 (메트)아크릴레이트 (alkyl (meth)acrylate) 와, 예를 들어 (메트)아크릴산 ((meth)acrylic acid) 이나 (메트)아크릴산히드록시에틸 (hydroxyethyl (meth)acrylate)로 구성되는 아크릴계 모노머를, 유리전이온도가 바람직하게는 25℃ 이하, 더욱 바람직하게는 0℃ 이하가 되도록 배합한, 중량평균분자량이 100,000 이상인 아크릴계 공중합체이다.
편광 필름으로의 점착층의 형성은 예를 들어 톨루엔이나 에틸 아세테이트 등 의 유기 용매에 점착제 조성물을 용해 또는 분산시켜 10∼40중량% 의 용액을 조정하고, 그 후 이것을 편광 필름 상에 직접 도포하여 점착제층을 형성하는 방식이나, 다른 방법으로는 미리 보호 필름 상에 점착제층을 형성해 두고, 그것을 편광 필름 상에 이착시킴으로써 점착제층을 형성하는 방식 등을 들 수 있다. 점착층의 두께는, 그 접착력 등에 따라 결정되지만, 일반적으로 1∼50㎛ 의 범위이다.
점착층은, 필요에 따라, 유리섬유, 유리 비즈 (beads), 수지 비즈, 금속가루, 및 그 밖의 무기분말 등의 충전제, 안료, 착색제, 및 산화방지제, 나아가서는 살리실산에스테르계 화합물이나 벤조페놀계 화합물, 벤조트리아졸계 화합물이나 시아노아크릴레이트계 화합물, 및 니켈착염계 화합물 등 자외선 흡수제 등을 함유할 수도 있다. 상술한 편광 필름의 두께는, 양 표면에 보호층을 가진 구성 (보호층/편광자/보호층/점착제층) 에서 150㎛ 이하, 바람직하게는 100㎛ 이하, 일 표면에 보호층을 가진 구성 (보호층/편광자/점착제층) 에서 100㎛ 이하, 바람직하게는 50㎛ 이하이다.
본 발명에 따른 편광 필름을 반사형 또는 반투과 반사형 액정 디스플레이 패널에 사용하는 경우, 그것을 지연 필름과 점착하여 원편광 필름으로서 이용할 수 있다.
지연 필름의 예로는 폴리카보네이트, 폴리비닐알콜, 폴리스티렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리올레핀, 폴리알릴레이트 (polyarylate), 또는 폴리아미드 등으로 이루어지는, 1축 또는 2축 연신하여 이들의 면내의 굴절률을 제어한, 필름, 열수축성 필름과의 접착하에 이 원료 수지 필름을 수축시킴으로써 두께방향의 굴절률 을 제어한 필름, 디스코틱 (discotic) 액정이나 네마틱 (nematic) 액정의 배향필름 등을 들 수 있다. 여기서, 2장 이상의 지연 필름이 콘트라스트의 향상을 목적으로, 조합될 수도 있다.
편광 필름과 지연 필름의 집적화를 위해, 작업의 간편성이나 광학 왜곡의 발생 방지 등의 관점에서, 점착제를 사용하는 것이 바람직하다. 여기서, 편광 필름이나 지연 필름의 편면 또는 양면에 점착제층을 형성하여 일체화 처리에 제공할 수 있다. 형성되는 점착제층은 다른 조성 또는 종류의 것의 중첩층으로 구성될 수도 있다. 또한, 양 표면에 점착제층을 형성하는 경우, 편광 필름이나 광학층의 표리는 다른 조성 또는 종류 등의 점착층일 수도 있다.
지연 필름으로서 1/4 파장판을 사용하는 경우, 편광 필름의 흡수축과 지연 필름의 지상축이 이루는 각도가 45°±1° 또는 135°±1°의 범위내에서 필름을 적층할 필요가 있다. 부착의 정밀도가 이 범위를 초과하면 원편광 필름으로서 적절한 기능을 달성할 수 없다.
전술한 원편광 필름에서, 편면에만 보호층을 갖는 편광 필름을 사용하여, 편광자의 편면에 점착제층을 통하여 지연 필름을 적층한 구성 (보호층/편광자/점착제층/지연 필름/점착제층) 을 사용하는 것이 바람직하다. 이 구성의 원편광 필름의 두께는 150㎛ 이하, 바람직하게는 100㎛ 이하인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 편광 필름과 이것을 사용한 원편광 필름은 노트형 PC 나 휴대전화 등 모바일 용도를 위한 액정 디스플레이 패널에 이용되는 것이 적당하고, 이들 액정 셀의 편측 또는 양측에 점착제를 통하여 적층된다. 액정 셀의 양측 에 형성되는 편광 필름 또는 원편광 필름은 동일할 수도 있고 상이할 수도 있다. 필름은 편광 필름 또는 원편광 필름을 미리 대략 액정 셀 정도의 크기로 절단해 두고, 이것을 롤이나 프레스 등을 사용하여 액정 셀과 편광 필름 또는 원편광 필름과의 사이에 기포가 들어 가지 않고 액정 셀을 파손하지 않도록 압력으로 인가하는 방법에 의해 액정 셀에 적층될 수도 있으나, 이러한 방법에 한정되는 것이 아니다.
제 5 실시예인 컬러 필터에 관해서 상세히 설명한다.
필름 타입 컬러 필터
도 11 을 참조하여 제 5 실시예인 필름 타입 컬러 필터의 제조 프로세스를 나타낸다. 롤에 권취된, 제 1 지지기판이 되는 필름 두께 30∼100㎛ 의 PET (폴리에틸렌 테레프탈레이트) 필름 (390) 상에, 컬러 필터가 되는, 적색 (R ; 395, 녹색 (G ; 396), 청색 (B ; 397, 또는 블랙 매트릭스가 되는 흑색 (BK ; 394 의 코팅 필름 두께 10㎛의 감광성 수지층 (391) 을 그라비아 코팅법 등의 도포법으로 형성한다. 감광성 수지층 (391) 의 코팅 필름 두께는 5㎛∼20㎛ 가 바람직하고, 8㎛∼15㎛ 인 편이 더욱 바람직하다. 두께가 5㎛ 이상이면, 컬러 필터 또는 블랙 매트릭스로서 충분히 기능할 수 있다. 20㎛ 이하이면, 광의 투과도를 낮추는 일도 없다.
감광성 수지층 (391) 은 코팅 필름 두께 10㎛ 이고, 건조 후의 컬러 필터층의 필름 두께가 1㎛ 이다.
감광성 수지층은 조성이 용제성분과 고형성분으로 구성된다. 고형성분은 투명한 수지성분, 분산제, 안료로 구성된다. 투명한 수지성분은 중합개시제, 모노머, 및 열가교제 또는 광가교제로 구성된다. 용제성분은 비점이 100℃∼200℃, 증기압이 10㎜Hg 이하인 케톤류, 에스테르류, 및 에테르류로부터 선택될 수 있다. 모노머는 다관능 아크릴레이트계 모노머가 바람직하다. 10㎜Hg 이하이면 건조 얼룩이 발생하는 일이 없다. 열가교제 또는 광가교제로서, (메트)아크릴산-아크릴레이트 공중합체가 가시광의 투과율을 높게 하기 때문에, 바람직하다. 광중합개시제는, 이미다졸계 (imidazole), 아세토페논계 (acetophenone), 트리아진계 (triazine), 및 티오크산톤계 (thioxanthone)로부터 선택되는 것이 암반응을 일으키기 어려우므로, 바람직하다. 안료는, 입자 크기가 0.1㎛ 이하이면, 광의 투과도가 악화되지 않으므로, 바람직하다.
폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지 이외에, 지지기판은 광투과 기능이 있는, 폴리에틸렌 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리에스테르 수지, 에틸렌비닐 공중합체 수지, 폴리염화비닐 수지, 셀룰로오스 수지, 폴리아미드 수지, 폴리이미드 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리스티렌 수지, 및 아세트산비닐 수지로부터 선택되는 수지로 이루어질 수도 있다.
제 1 지지기판의 중합체 재료로 이루어지는 필름은 후의 공정에서, 지지기판으로부터 감광성 수지 (391) 를 박리한 후, 세정하여, 재이용할 수 있다는 이점도 있다.
블랙 매트릭스를 형성하는 공정을, 도면을 참조하여 상세히 설명한다. PET 필름 (390) 상에, 입자직경이 5㎚∼200㎚ 인 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 및 램프 블랙 등에서 선택된 재료와, 카르복실기를 갖는 가교재, 예를 들어 (메트)아크 릴아미드, N,N-디메틸(메트)아크릴아미드 (N,N-dimethyl (meth)acrylamide) 등을 포함하는 감광성 착색 수지 (391) 를 PET 필름 (390) 상에 다이헤드법 (die head method) 또는 그라비아 롤법 (gravure roll method) 등으로 도포 (1010) 하고, 온풍, 적외선, 또는 원적외선을 사용하여, 그 수지를 180℃ 에서 건조한다. 그 후 시원한 공기 하에서 상온까지 냉각 후, 폴리에스테르 수지로 이루어지는 커버필름 (392) 을 감광성 착색 수지 (391) 상에 적층하고, 이 필름을 권취 롤에 권취한다 (도 11(a)).
블랙 매트릭스에 한하여, 크롬 층을 0.1㎛∼0.2㎛ 의 두께로 형성할 수도 있다. 크롬은 물리적 진공증착법으로 증착하는 것이 가능하지만, 유기 수지로 이루어지는 필름인 편이 더 바람직하다.
컬러 필터의 R(적색), G(녹색), B(청색) 가 되는 감광성 수지를 유사하게 도포한 베이스 필름을 제조한다.
다음으로, 권출 롤로부터, 블랙 매트릭스용 감광성 수지 (391) 상에 커버필름 (392) 을 적층한 제 1 베이스인 베이스 필름 (390) 을 송출하고, 커버필름을 박리한다. 그 후, 다음으로 커버필름 (392) 을 갖는 표면상에, 고내열성 수지로 이루어지는 컬러 필터의 제 2 기재 (393) 를 적층한다. 다음으로, 베이스 필름 (390) 측으로부터, 마스크를 통하여 노광하고, 베이스 필름 (390) 을 박리하고, 감광성 수지 (391) 를 현상하여 블랙 매트릭스가 컬러 필터 기재 (393) 상에 형성된다. 그 후, 커버필름 (392) 을 블랙 매트릭스가 형성되어 있는 면에 적층한다 (도 11(b) 참조).
커버필름은 감광성 수지 (392), 블랙 매트릭스, 컬러 필터의 보호 필름이고, 부착, 박리를 용이하게 행할 수 있도록, 약점착되어 있는 것이 바람직하다.
여기서, 약점착 수단이란, 박리시에, 다른 재료에 화학적, 물리적 영향을 주지 않고, 점착층을 지지하는 기재와 함께 이형될 수 있는 재료를 의미한다. 커버필름에 자기점착성의 성질이 있는 재료, 예를 들어, EVA (ethylenevinyl acetate ; 에틸렌비닐아세테이트) 수지로 이루어진 필름, 또는, 아크릴계 수지를 포함하는 접착제를 용제에 희석하여 박막 도포하여, 온풍건조, 자외선 경화, 전자선 경화함으로써 실현된다.
물론, 상기의 커버필름은 컬러 필터의 제조시에 사용할 뿐만 아니라, 다른 광학 기능성 필름 제조시에도 사용할 수 있음은 당연하다.
감광성 수지는, 제 1 지지기판과도 약점착되어 있어야만 한다. 여기서, 감광성 수지의 자기점착성을 이용하여 해당 지지기판과 점착시킬 수 있다.
CF 베이스 (393) 상에 감광성 수지 (391) 로 이루어지는 층을 적층할 때, 감광성 수지 (391) 로 이루어지는 층의 대향하는 면의 양측 또는 어느 일방의 측으로부터 60℃ 가 되도록 가열하고, 2㎏/㎠ 의 가중으로 압력을 인가한다. 프로세싱 동안에, 감광성 수지 (391) 로 이루어지는 층이 균일하게 가열되도록 전자유도와 같은 적합한 방법으로, 금속 롤을 가열해야만 한다. 또한, 압력도 균일하게 인가되어야만 한다. 이에 의해, 1쌍의 롤 사이를 통과시켜, 선압을 인가하는 것이 바람직하다. 여기서, 1쌍의 롤의 일방 또는 양방의 롤을 가열하여, 이 롤로부터의 열을 전도함으로써 롤이 가열될 수도 있다.
CF 베이스상에 감광성 수지 (391) 로 이루어지는 층을 적층하기 때문에, CF 베이스와 같이 중합체 수지를 사용하는 경우, 노광시에 산소를 차단하는 것이 바람직하고, 산화규소나 알루미나로 이루어지는 필름 두께 10㎚∼50㎚ 의 산소 차단 필름을 형성하는 것이 바람직하다. 산소 차단 필름은 베이스 필름의 가스 배리어 필름과 동등하며, 산화규소나 알루미나 필름에 한하는 것이 아니다. 산화규소나 알루미나와 같은 무기 재료의 경우, 필름 두께는 10㎚ 내지 50㎚ 가 바람직하다. 필름 두께가 10㎚ 이상이면, 산소의 차단성은 충분하고, 필름 두께가 1㎛ 이하이면, 제조상 특별히 문제가 되는 일은 없다.
또한, 부착할 때에, 적층시 감광성 수지 (391) 로 이루어지는 층에 흠집을 내지 않기 위해, 중합체 수지로 이루어지는 CF 베이스의 경우, 폴리에스테르 수지 또는 폴리에틸렌 수지로 이루어지는 내찰상성 (excoriation-resistant) 보호 필름을 형성하는 것이 바람직하다. 필름두께는 10㎛∼200㎛ 이면 되고, 필름 두께가 10㎛ 이상이면, 적합한 내찰상성을 가질 수 있어, 감광성 수지 (391) 에 흠집이 생기는 일은 없다. 필름 두께가 200㎛ 이하이면 제조상 특별히 문제는 없다.
물론, 보호 필름은 컬러 필터의 제조에 관계될 뿐만 아니라, 적층할 때의 내찰상성을 개선하기 위해 형성하는 것이 바람직함은 당연하다.
산화규소로 이루어지는 산소 차단 필름은 예를 들어, 연속 CVD 장치로 형성할 수 있다. 알루미나로 이루어지는 산소 차단 필름은 연속 PVD 장치로 제작할 수 있다.
노광은 밀착 노광, 축소투영 노광 등의 통상의 초고압 등을 이용하는 방법에 의해 만족스럽게 행해질 수도 있다. 축소투영 노광의 광원으로는, 레이저를 사용할 수도 있다. 현상 후, 과열, 또는 자외선 조사에 의하여, 감광성 수지 (391) 의 중합체 수지를 가교한다.
이 결과, 감광성 수지는 CF 베이스와 밀착성이 개선됨과 동시에, 안정적인 상태가 된다.
그 후, 상술한 대로 블랙 매트릭스를 포함하는 CF 베이스 (393) 상에 적색 필터를 형성한다. 이하 동일하게, 녹색 필터, 청색 필터를 형성하여 CF 베이스 상에 컬러 필터층 (399) 을 제공한다 (도 12 참조). 이것은 단지 일례로서, 색의 순서는 임의로 결정할 수 있다.
수지는 베이스 필름에 도포되고, 건조되고, CF 베이스로 적층되는 순차적인 프로세스를 할 수 있고, 또는, 이러한 순차적인 프로세스를 행할 수 있는 제조 장치를 사용하는 경우 커버 필름 (392) 을 형성하지 않을 수도 있다.
제조장치는, 내부에 권출 롤과 권취 롤을 포함하고, 권출 롤로부터 송출된 필름을 프로세싱한다. 내부는 외부로부터 차단되고, 적어도 청정도가 1000 이하 (0.1∼0.5㎛ 이하의 진애가 1000개/㎥ 이하) 인 것이 바람직하다. 또한, 내부가 질소, 헬륨, 아르곤 등의 불활성 가스 대기 하이면 더욱 바람직하다.
컬러 필터는, 블랙 매트릭스 상에 스페이서를 형성할 수도 있다. 여기서, 도 12 에 나타내는 바와 같이, 스페이서를 형성하기 전에, 컬러 필터를 구성하는 R(적색), G(녹색), B(청색) 전부가 상술한 바와 같이 형성될 수도 있다.
스페이서는, 원주형 또는 각주형으로 컬러 필터에 대해 설명한 것과 같이 형 성할 수도 있다. 위치는, 블랙 매트릭스 상에서, 블랙 매트릭스의 안쪽일 수도 있다. 위치 정합의 마진을 고려하면, 위치 어긋남의 최대치보다 안쪽이 되도록 설계하는 것이 바람직하다. 높이는 3㎛∼5㎛ 가 바람직한 높이이다.
CF 베이스 (393) 상에 형성된 컬러 필터층 (399) 은 도 13 에 나타내는 바와 같이, 권출 롤로부터 권취 롤로 인출되는, 베이스 필름 (380) 상에 TFT 디바이스, 배선, 화소전극이 형성되는 TFT 층 (381) 을 포함하는 기능성 필름상으로 전사된다.
도 13 에서는, 컬러 필터 (399) 의 CF 베이스를 박리 후, 컬러 필터 (399) 를, 커버필름 (392) 을 통하여, 전사 롤러로 TFT 층 (401) 상에 전사한다. 전사 후, 커버필름 (392) 을 박리한다.
도 13 에서는, 커버필름 (392) 과 컬러 필터 (399) 가 접하는 면에 스페이서 (398) 가 형성되어 있는 것을 상정하여, 컬러 필터 (399) 의 스페이서가 없는 측이 TFT 층응로의 전사와 관련된다. 스페이서 (398) 가 형성되어 있지 않은 경우, 컬러 필터 (399) 의 커버필름과 접하는 면에서 TFT 층 (401) 에 전사할 수도 있다.
커버필름 (392) 은 박리하지 않고 베이스 필름과 함께 권취 롤에 권취할 수도 있다.
CF 베이스 (393) 상에 형성된 컬러 필터층을 전사하는 구성을 설명하였는데, CF 매트릭스 베이스 (393) 에 베이스 필름을 사용하여 이 층을 적층하는 것도 가능하다.
커버필름 (392) 이외에 제 1 지지기판 (390) 도 박리하기 때문에, 감광성 수 지 (391), 컬러 필터층 (399) 은 기판과의 접착은 커버필름과 마찬가지로 기판에 약하게 점착해야만 한다.
본 실시예에서는, 감광성 수지를 사용한 예를 도시하였지만, 착색 수지가 사용될 수도 있다. 착색 수지를 사용한 경우에는, 착색 수지에 포토레지스트를 도포하고, 포토레지스트를 노광·현상·건조 후에 에칭에 의해 불필요부의 착색층을 제거함으로써 실시할 수 있다 (미도시).
제 5 실시예인 컬러 필터의 잉크-젯 타입에 관해서 설명한다.
제 5 실시예 : 잉크-젯 타입
컬러 필터는, 예를 들어, 잉크-젯 프로세스로 제작될 수 있다.
컬러 필터층의 형성에 사용하는 수지재료의 예로는, 폴리이미드 수지, PVA 유도체 수지, 아크릴 수지 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 아크릴 수지에 관해서, 아크릴산, 메타크릴산, 메틸 아크릴레이트, 메틸메타크릴레이트 등의 알킬 아크릴레이트 또는 알킬 메타크릴레이트, 고리형 아크릴레이트 및 메타크릴레이트, 및 히드록시에틸 아크릴레이트 또는, 메타크릴레이트로부터 약 3∼5종류 정도의 모노머를 사용하여, 분자량 5×103 ∼100×103 정도의 수지가 바람직하다.
또한, 컬러 필터층의 점도, 경화성 등의 성능을 조정하기 위해, 필요에 따라 희석 모노머를 첨가할 수도 있다. 희석 모노머의 예로는, 2관능, 3관능, 다관능 모노머가 있고, 2관능 모노머로서, 1,6-헥산디올디아크릴레이트, 에틸렌글리콜 디아크릴레이트, 네오펜틸글리콜 디아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜 디아크릴레이트 등이 있고, 3관능 모노머로서, 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트, 트리스(2-히드록시에틸)이소시아네이트 등이 있고, 다관능 모노머로서, 디(트리메틸롤프로판)테트라아크릴레이트, 디(펜타에리트리톨) 펜타- 및 헥사-아크릴레이트 등을 들 수 있다. 희석 모노머의 적당한 함량은 아크릴 수지 100중량부에 대하여 20중량부∼150중량부 정도이다.
또한, 착색 조성물의 조제에 사용하는 안료의 예로는, 유기 색소로서는, 적색안료로서 C.I. No.9, 19, 81, 97, 122, 123, 144, 146, 149, 168, 169, 177, 180, 192, 215 등, 녹색안료로서 C.I. No.7, 36 등, 청색안료로서 C.I. No.15:1, 15:2, 15:3, 15:4, 15:6, 22, 60, 64 등, 보라색 안료로서 C.I. No.2351319, 39 42555:2 등, 노랑색 안료로서 C.I. No.83, 138, 139, 101, 3, 74, 13, 34 등, 흑색 안료로서 카본 등을 들 수 있고, 또한 체질 안료로서 황산바륨, 바륨 카보네이트, 알루미나 화이트, 티탄 등을 들 수 있다.
착색 조성물의 조제에 사용하는 분산제로는, 계면활성제, 안료의 중간체, 염료의 중간체, 솔스파스 등을 들 수 있다. 유기 색소의 유도체의 적당한 예는, 아조계, 프탈로시아닌계, 퀴나크리돈계, 안트라퀴논계, 페릴렌계, 티오인디코계, 디옥산계, 금속착염계 유도체이다. 이들 유기 색소의 유도체는, 수산기, 카르복실기, 술폰기, 카본아미드기, 술폰아미드기 등의 치환기를 가진 것 중에서 분산성이 좋은 것이 적절히 선택된다.
안료의 함유량은 아크릴 수지 100중량부에 대하여 50중량부∼150중량부 정도 이다. 분산제의 함유량은 이 안료의 1중량부∼10중량부 정도이다. 컬러 필터의 분광 특성을 조정하기 위하여, 적절한 안료가 수시로 첨가될 수도 있다.
착색 조성물의 조제에 사용하는 열가교제로는 멜라민 수지, 에폭시 수지 등을 들 수 있다. 예를 들어, 멜라민 수지에서는 메틸화 멜라민 수지, 부틸화 멜라민 수지 등의 알킬화 멜라민 수지, 혼합 에테르화 멜라민 수지 등이 있고, 이는 고축합 타입, 저축합 타입의 어느 것일 수도 있다.
상기 에폭시 수지의 예로는, 글리세롤, 폴리글리시딜 에테르, 트리메틸올프로판 폴리글리시딜 에테르, 레조르신 디글리시딜 에테르, 네오펜틸글리콜 디글리시딜에테르, 1,6-헥산디올 디글리시딜 에테르, 에틸렌글리콜 (폴리에틸렌글리콜)·디글리시딜 에테르 등을 들 수 있다.
열가교제의 혼합비율은 아크릴 수지 100중량부에 대하여 열가교제 10중량부∼50중량부가 바람직하다. 또한, 착색 조성물의 조제에 사용하는 용제로는, 톨루엔, 자일렌, 에틸 셀로솔브, 에틸 셀로솔브 아세테이트, 디그라임, 시클로헥사논, 락트산 에틸, 프로필렌글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트 등이 바람직하지만, 모노머 조성물, 열가교제, 희석 모노머 등에 의해 단일 또는 복수의 용제가 적절히 사용되는 것이다.
또한, 컬러 필터층의 형성에 사용하는 착색 조성물은 상술한 바와 같이, 수지, 안료, 분산제, 열가교제, 용제 등을 포함한다. 이 착색 조성물은 다음과 같이 조제된다. 먼저, 아크릴계 수지와 안료를 혼합하기 위해 3개 롤을 사용하여 칩으로 혼련되고, 이 칩에 분산제, 용제를 첨가하여 페이스트를 작성한다. 이 페이스트에 열가교제, 희석 모노머를 첨가하여 착색 조성물의 도포액을 조제한다.
상기 흑색 (블랙 매트릭스), 적색, 녹색, 및 청색의 도포액을 잉크-젯 프로세스에 의해 지지기판상에 소정의 패턴으로 도포한다. 잉크-젯 장치로는, 잉크의 토출 시스템의 차이에 기초하여 피에조 변환시스템 (piezo conversion system) 또는 열 변환시스템으로 분류될 수도 있다. 특히 피에조 변환시스템이 바람직하다. 잉크의 입자화 주파수는 5㎑∼100㎑ 정도, 노즐직경으로는 1㎛∼80㎛ 정도, 헤드를 4개 배치하여 1헤드에 노즐을 1∼1,000개 장착한 장치가 바람직하다.
헤드의 수는, 도포되는 색의 수에 의존하여 변화할 수도 있다. 적색, 녹색, 청색의 3색이 도포되는 경우, 헤드는 3개 배치하면 된다. 바람직하게는, 헤드의 수가 도포되는 색의 수와 동일하고, 각 헤드가 각 색에 할당된다.
지지기판 상에 잉크-젯 프로세스에 의해 이 용액을 도포하기 전에, 미리 잉크의 수용성이나 젖음성을 조정하기 위해 도포액의 수지 및/또는 용제 등과 맞춘 하부층을 형성할 수도 있다. 하인층으로는 폴리이미드 수지, PVA 유도체 수지, 아크릴 수지 및/또는 에폭시 수지 조성물 등을 사용할 수 있고, 이들에 산화규소 또는 알루미나 등의 다공질 입자를 첨가할 수도 있다. 매트릭스 차광층은 포토리소그래피법 (photolithographic method) 이나 상기 전사법에 의해 형성할 수도 있고, 이는 잉크-젯 프로세스에 의해 컬러 필터층을 형성하기 전일 수도 있고 후일 수도 있다.
필요에 따라, 컬러 필터층 위에 오버코팅 층을 형성할 수도 있고, 이는 컬러 필터층의 외관면에서의 평탄성, 내습성으로 나타나는 내성, 내약품성 등의 성능을 보충하기 위해, 또한, 컬러 필터층으로부터의 용출물을 저지하는 배리어성을 확보하기 위해 사용된다. 사용하는 재료로는, 말레이미드를 포함하는 열경화형 아크릴계 공중합체, 에폭시 수지 조성물 등의 투명 수지가 바람직하다. 지지기판 상에 형성된 컬러 필터는, 필름 타입의 컬러 필터에 대해 설명한 바와 같이 기능성 필름에 전사할 수 있다.
전사 전에 오버코팅층을 형성하는 경우, 필름 타입에 대해 설명한 바와 같이 컬러 필터의 오버코팅 표면과 대향하는 측 상에서 전사가 행해질 수도 있다.
본 실시예에 있어서는 지지기판상에 컬러 필터 층을 형성하였지만, 기능성 필름 상에, 잉크-젯 프로세스에 의해 용액을 직접 도포할 수도 있다. 여기서, 기능성 필름 상에서 컬러 필터층을 건조시킴으로써, 기능성 필름 상에 컬러 필터를 형성할 수 있다. 컬러 필터층 상에 커버필름을 형성함으로써, 보관시에 컬러 필터가 악화를 피할 수 있다. 지지기판 상에 컬러 필터를 형성한 경우에서 설명한 바와 같이, 컬러 필터층 상에 오버코팅층을 형성할 수도 있다.
제 6 실시예인 유기 EL 디바이스의 구성에 관해서 이하에 설명한다.
발광층은 발광하는 층을 포함하는 두께 수십㎚ 에서 수백㎚ 의 유기 화합물 또는 착물의 단층, 복수층으로 이루어진다. 단층 구조에 비하여, 적절히 조합된 복수층의 구성은 발광층에 있어서의 전자와 정공의 결합 효율이 향상되고, 이에 의해 결합된 여기 에너지는 발광 효율을 향상시킨다.
발광층의 구성으로서, 예를 들어, 3층 구성에서는, 애노드 전극 (양극) 과 접하여 정공을 효율적으로 수송하는 정공 수송층, 발광재료를 함유하는 발광하는 층, 캐소드 전극 (음극) 과 접하여 전자를 효율적으로 수송하는 전자 수송층의 3층이 된다. 또한, 불화리튬층, 무기 금속염의 층, 및/또는 그것들을 함유하는 층 등이 적절히 배치될 수도 있다.
상기의 설명에서, 발광 층은 백색 발광을 얻기 위해, 또한 정공 수송층이나 전자 수송층은 정공이나 전자를 효율적으로 수송하기 위해, 단층 구성 외에, 복수층의 구성으로 할 수도 있다.
액정의 백라이트로서 사용하기 위해서는, 유기 EL 디바이스로부터 방출광은 백색 (예를 들어, 주광 표준광원 D65 (색온도 6500K)) 이어야만 한다. 그러나, 현재 시점에서, 백색 광을 방출하는 단일 발광재료로는 없다. 따라서, 백색광은 복수의 발광재료로부터, 복수의 발광색을 동시에 발광시킨 후 혼색에 의해 방출된다. 복수의 발광색의 조합은 3원색, 즉 청색, 녹색, 청색의 3개의 광의 최대파장을 함유할 수도 있고, 또는 다른 방법으로는 청색과 노랑색, 청록과 주황색 등의 보색의 시스템을 이용한 2개의 광의 최대파장을 함유할 수도 있지만, 각 컬러 필터의 분광투과율에 맞춘 발광이어야만 한다.
유기 EL 로부의 발광은 유기 재료로부터의 형광을 이용하는 것과, 일단 발광 호스트가 되는 유기 재료를 여기하고, 이 여기상태와 다중도가 다른 스펙트럼항간의 전이에 의해 인광을 방출하는 인광 도펀트 (dopant) 를 포함한다. 현상황에서, 인광을 방출하는 단독 재료는 발견되지 않았다. 그러나, 단독으로 인광을 발할 수 있는 유기 재료가 사용될 수 있음은 당연하다.
백색광은 이들 형광-방출 유기 재료의 조합, 인광-방출 유기 재료의 쌍의 조합, 및 형광-방출 유기 재료와 인광-방출 유기 재료의 쌍을 보합한 것으로부터 획득될 수도 있다.
백색광을 얻기 위한 발광층의 재료의 조합은 특별히 제한은 없고, 파장범위가 각 컬러 필터의 분광투과율에 맞도록 이들을 조합하면 된다. 특히, 인광을 이용하는 경우, 발광 호스트의 예로는, 카르바졸 (carbazole) 유도체, 비페닐 (biphenyl) 유도체, 스티릴 (styryl) 유도체, 벤조푸란 (benzofuran) 유도체, 티오펜 (thiophene) 유도체, 아릴실란 (arylsilane) 유도체 등의 부분구조를, 단위 (motif) 로서, 포함하는 재료를 들 수 있다. 그 중에서도 카르바졸 유도체와 비페닐 유도체는 높은 발광 효율을 나타내는 바람직한 발광재료이다.
정공 수송층을 형성하는 경우에는, 애노드 전극으로부터의 정공을 발광하는 층에 전달하는 기능을 갖는 한 재료에 특별히 제한은 없다. 이 때문에, 그것은 광도전재료의 정공의 전하-주입재료로서 관용되고 있는 것과, EL 디바이스의 정공 수송층에 사용되고 있는 공지된 재료들로부터 적절히 선택될 수도 있다.
또한, 전자 수송층을 형성하는 경우, 재료에 대해 특별히 제한은 없다. 이 재료는 캐소드로부터 발광층에 전자를 수송할 수 있는 공지의 재료로부터 적절히 선택될 수도 있다.
발광층은 진공증착법, 스핀 코팅법 (spin coating), 캐스트법 (casting), 스프레이법 (spraying), 잉크-젯 애플리케이션 (ink-jet application), 페인트법 (painting), 인쇄법 (printing) 등의 필름을 형성하는 공지의 방법 중 임의의 것에 의해 형성될 수 있다.
반사 필름은 발광층으로부터의 발광이나 외광을 효율적으로 반사하기 위해서 반사율이 적어도 60% 이상인 것이 바람직하다.
투명 전극층은 투과하는 외광이나 발광층으로부터의 광의 손실을 저감시키기 위해, 투과율 60% 이상이 되는 수십nm 내지 수백㎚ 두께의 금속재료로 이루어진다.
양극으로서 사용하는 금속재료는, 공지된 금속, 금속 산화물, 합금, 전기전도성 화합물, 및 이들의 혼합물로부터 선택할 수도 있다. 그러나, 일함수가 4eV 이상의 재료를 사용하면, 정공을 발광층에 효율적으로 주입할 수 있기 때문에 바람직하다.
양극의 재료의 예로는, Au 등의 금속, CuI, 인듐틴옥사이드 (indium tin oxide ; ITO), 인듐징크옥사이드 (indium zinc oxide ; IZO), SnO2, 및 ZnO 등의 도전성 재료 등을 들 수 있다.
양극이 광-반사적인 경우, 반사율이 높은 양극은 상기의 재료와, 알루미늄 등의 반사율이 높은 금속재료의 적층물일 수도 있다. 예를 들어, 양극은 발광층으로부터 순서대로 ITO/알루미늄과 적층물 수도 있다. 다른 방법으로는, 알루미늄 필름을 반사 필름으로서 형성할 수도 있고, 이 필름을 가지고 산화막 등의 절연막을 통해 ITO 를 적층하여 양극을 형성한다.
음극으로서 사용하는 금속재료는 공지된 금속, 합금, 전기전도성 화합물, 및 이들의 혼합물 등으로부터 적절히 선택할 수도 있다. 일함수가 4eV 이하인 재료를 적용하면, 전자를 발광층에 효율적으로 주입할 수 있기 때문에 바람직하다.
음극의 금속재료의 예로는, 나트륨, 나트륨-칼륨 합금, 마그네슘, 리튬, 마그네슘/은 혼합물, 마그네슘/알루미늄 혼합물, 마그네슘/인듐 혼합물, 알루미늄, 알루미늄/산화알루미늄 혼합물, 및 희토류 금속 등을 들 수 있다.
음극을 투명 전극으로 하는 경우에는, 그것은 음극재료 필름을 투과율이 높은 애노드 전극 재료와 적층함으로써 형성될 수 있다. 예를 들어, 발광층으로부터 순서대로 알루미늄 필름/ITO 를 적층하여 투명한 음극을 형성할 수 있다.
음극과 양극 모두, 예를 들어, 진공증착법 또는 스퍼터링 등에 의해 형성한다. 다른 방법으로는, 전기도전성 화합물을 적당한 바인더 수지에 분산시켜 그 분산물을 도포함으로써 전극을 형성할 수도 있다.
전극 형성 후에 그것을 포토리소그래피법에 의해 원하는 형상으로 패터닝함으로써, 또는 기상증착이나 스퍼터링시에 원하는 형상의 개구를 구비한 마스크를 이용함으로써 전극 패턴을 형성할 수도 있다.
다음으로 유기 EL 디바이스의 발광층의 구체적인 제조에 관해서 이하에 설명한다. 제조에 사용한 재료의 PVK, Ir6, Ir12, CBP, αNPD, BC, Alq3 의 구조식을 나타낸다.
Figure 112006023042102-pct00025
구성 1 의 유기 EL 디바이스는, 발광 호스트로서 중합체 재료 PVK , 인광 도펀트로서 Ir6, 및 Ir12 의 인광을 이용한다. 이것은 적색 범위에서 최대파장을 갖는 Ir6 와 녹색과 청색의 중간 사이에서 최대파장을 갖는 Ir12 로부터 2개의 발광 최대파장을 갖는 톱 에미션 타입이지만, 유기 EL 디바이스의 실시양태는 이것에 한정되지 않는다.
우선, 유기 EL 디바이스를 형성하는 베이스 필름 표면을 산소 플라즈마에 의해 에칭하였다. 다음으로, 에칭을 행한 베이스 필름 상에, 순차적으로 스퍼터링에 의해 알루미늄을 100㎚, ITO 를 50㎚ 의 필름 두께로 증착하고, 반사전극층이 되는 메탈 애노드 전극을 증착하였다. 다음으로, 반사전극층 위에, PEDOT/PSS 용액 (폴리에틸렌 디옥시티오펜-폴리술폰산 도펀트 (polyethylene dioxythiophene-polysulfonic acid dopant) ; 바이엘 제조 베이트론) 을 인쇄법에 의해 100㎚ 로 도포시켜, 정공 수송층을 형성하였다. 가열건조를 행한 후, 이 층 위에, 발광 호스트로서 PVK 를 30㎎, 인광 도펀트 Ir6 을 0.2㎎, 인광 도펀트 Ir12 를 2.0㎎, 전자수송재료 2-(4-비페닐일)-6-(4-t-부틸페닐)1,3,4-옥사디아졸 ( 2-(4-biphenylyl)-6-(4-t-butylphenyl)1,3,4-oxadiazole ; OXD) 2㎎ 을 디클로로메탄 2㎖ 에 용해시키고, 인쇄법에 의해 100㎚ 의 필름 두께로 도포하여 발광층을 형성하여, 가열건조시켰다.
그 후, 소정의 전극 형상의 개구부를 갖는 스테인리스 스틸 마스크를 이용하여, 스퍼터링에 의해, 불화리튬을 0.5㎚ 의 필름 두께로 증착한다. 알루미늄 10㎚, ITO 100㎚ 를 스퍼터링하여, 투명 전극층이 되는 투명한 음극을 형성하였다.
구성 2 의 유기 EL 디바이스을 형성하는데 사용한 재료는 CBP, Ir6, Ir12,αNPD, BC, Alq3 이다.
본 구성의 유기 EL 디바이스는, 발광 호스트로서 저분자량 재료의 CBP 와, 인광 도펀트 Ir6, Ir12 의 인광을 이용한 2개의 방출 극대파장을 갖는 보텀 에미션 타입이다. 그러나, 유기 EL 디바이스의 실시양태는 이것에 한정되지 않는다.
우선, 유기 EL 디바이스를 형성하는 베이스 필름 표면을 산소 플라즈마에 의해 에칭하였다. 다음으로, 에칭을 행한 베이스 필름 상에 ITO 를 100㎚ 의 필름 두께로 증착하여, 투명 전극층이 되는 투명한 애노드 전극을 형성하였다. 그 후, 마스킹을 위한 100㎜×100㎜ 의 개구부를 갖는 스테인리스 스틸 필름을 이용하여, 진공도 10-4pa 의 환경하에서, 진공증착법의 저항 가열에 의해 αNPD 를 증착 레이트 0.5㎚/s 에서 증착하고 20㎚ 필름 두께로 증착하여 정공 수송층을 형성하였다. 다음으로, 마스크를 이용하여, 정공 수송층 위에 저항 가열에 의해 발광 호스트인 CBP 를 기상증착 레이트 0.5㎚/s, 인광 도펀트 Ir6 을 기상증착 레이트0.005㎚/s, 인광 도펀트 Ir12 를 기상증착 레이트 0.02㎚/s 에서 30㎚ 의 필름 두께로 공증착하여 발광층으로 하였다. 그 후, 발광층 위에 마스크를 이용하여 저항 가열에 의해 BC 를 기상증착 레이트 5Å/s 에서 10㎚ 필름 두께로 증착한 후, Alq3 을 기상증착 레이트 5Å/s 에서 40㎚ 필름 두께로 기상증착하여 적층된 전자 수송층을 형성하였다.
다음으로, 소정의 전극 패턴 형상의 개구부를 갖는 스테인리스 스틸 마스크를 이용하여, 이 층위에 순차적으로 저항 가열에 의해 불화리튬을 기상증착 레이트 0.01㎚/s 에서 0.5㎚ 의 필름 두께로 증착한 후, 알루미늄을 기상증착 레이트 1㎚/s 에서 증착하고 100㎚ 의 필름 두께로 기상증착하여 대향-전극층이 되는 메탈 캐소드 전극을 형성하였다.
본 발명의 제 7 실시예인 패널의 조립에 관해서 설명한다.
제 7 실시예 패널의 조립
광배향 필름은 다음과 같이 형성된다.
Figure 112006023042102-pct00026
(12) 식으로 표시되는 화합물 99중량부에, 광중합개시제"이르가큐아-651" (치바가이기사 제조) 1중량부를 첨가하고, 이 혼합물을 디메틸포름아미드에 녹여, 고형분 5% 용액을 제조하였다. 이 용액을 0.1㎛ 의 필터로 여과하여, 광배향재료 용액을 얻었다.
이 용액을, 롤로부터 절단한 기능성 필름 A 및 B 의 각각에 프렉소 인쇄기를 사용하여 균일하게 도포하여, 100℃ 에서 15분간 건조시켰다. 이렇게 하여 얻어진 코팅 필름에 초고압 수은램프로부터, 적산광량으로 30J/㎠ 의 파장 365㎚ 부근의 직선편광한 자외선을 조사하여, 광배향을 행하였다. 다음으로, 동일한 표면에 초고압 수은램프로부터 적산광량으로 50mJ/㎠ 의 파장 313㎚ 부근의 무편광의 자외선을 조사하고, 광배향재료의 중합을 개시하였다.
두께, 0.02㎛ 의 배향 필름이 얻어졌다.
다음으로, 시일재료를 이용한 적층에 관해서 설명한다.
시일재의 합성을 위해, 질소가스 도입관, 교반기 및 리플럭스 컨덴서가 탑재 된 반응용기에 카르복실기 함유 디올 (diol), 프락셀-205BA (Praccel-205BA ; 다이셀화학 제조: 수평균분자량 500) 500부와 이소포론 디이소시아네이트 (isophorone diisocyanate) 444부를 넣고, 옥틸산주석 (tin octoate) 을 0.1부 넣고, 이 혼합물을 60℃ 에서 1시간 반응시켰다. 그 후, 2-히드록시프로필아크릴레이트 (2-hydroxypropyl acrylate) 를 260부, 중합금지제로서 t-부틸하이드로퀴논 (t-butylhydroquinone) 을 0.4부 및 촉매로서 옥틸산주석 0.2부를 첨가하고, 그 후 이 혼합물을 70℃ 에서 11시간 반응시켜, 잔존 이소시아네이트가 0.05% 인 카르복실기 함유 우레탄아크릴레이트 (urethane acrylate)를 얻었다.
반응용기에 PTG-850 (호도가야화학사 제조: 수평균분자량 850 의 폴리테트라메틸렌글리콜) 18부와 말레이미드카프론산 (maleimide caproate) 9.8부와 p-톨루엔술폰산 (p-toluenesulfonic acid) 1.2부와 2,6-tert-부틸-p-크레졸 (2,6-tert-butyl-p-cresol) 0.06부 및 톨루엔 15부를 넣고, 이 혼합물을 240토르(torr), 80℃ 의 조건으로, 생성되는 물을 제거하면서, 4시간 교반하면서 반응시켰다.
반응 혼합물을 톨루엔 200부에 용해하여, 그 결과 용액을 포화 탄산수소나트륨 100부로 3회, 포화 식염수 100부로 1회 세정하였다. 유기층을 농축하여 말레이미드 유도체, 즉 폴리테트라메틸렌글리콜 비스 (polytetramethyleneglycol bis) (말레이미드 카프로에이트) 를 얻었다.
카르복실기-함유 우레탄아크릴레이트 55부 및 전술한 폴리테트라메틸렌글리콜 비스(말레이미드카프로에이트) 5부, 실란 커플링제 KBM-803 (신에쓰화학 주식회사) 을 5부 및 이소보르닐 아크릴레이트 (isobornyl acrylate) 40부를 플라스크에 넣고, 샘플 중의 융해되어 있지 않은 화합물이 없어질 때까지, 플라스크 내를 교반하면서 80℃ 에서 1시간 용융혼합시켜 광경화성 수지 조성물을 얻었다.
액정 배향 필름을 포함하는 기능성 필름 A 및 B 의 원하는 부분 (예를 들어, 외연이나, 각 화소 셀의 외연) 에, 지름 3㎛ 의 산화 알루미늄구를 함유한 광경화성 수지 조성물을 도포하여 대향배치시킨 후 , 적층하였다. 메탈할라이드 램프를 사용하여 자외선을 500mJ/㎠ 조사하여, 시일제를 경화하였다. 그 후, 원하는 액정을 주입하고, 전술한 바와 같은 광경화성 수지 조성물을 사용하여 주입구멍을 밀봉하였다.
다음으로, 러빙법에 의한 배향 필름을 얻는 구체적인 실시예를 설명한다.
액정 배향제를 액정 배향 필름 도포용 인쇄기를 사용하여 지지필름 상에 도포하고, 150℃ 의 핫플레이트 상에서 90분간 건조시켜, 평균 건조 필름 두께 0.06㎛ 의 코팅 필름을 형성하였다. 이 코팅 필름을 레이온제의 천으로 감은 롤을 갖는 러빙 머신에 의해, 롤의 회전수 400rpm, 스테이지의 이동속도 3㎝/초, 털 압입길이 0.4㎜ 로 이 코팅 필름을 러빙처리를 행하였다. 물세정을 한 후, 이 필름을 100℃ 의 핫 플레이트 상에서 5분간 건조시켜 배향 필름을 얻었다.
본 발명의 제 9 의 실시예로서, 액티브 구동형 액정 디스플레이 패널을 설명한다.
도 14 는 본 실시예에 따른 액티브 구동형 액정 디스플레이 패널의 단면도이다.
도 14 는, 종래 기술의 관점에서 설명한 반투과형 액정 디스플레이 패널이 며, 도 27 과 다른 부분은 백라이트부를 LED 광원의 자리에 광-콘덴싱 필름을 이용한 백라이트라는 점과 유리 기판이 베이스 필름이라는 점에 있다.
액정패널부는 기능성 필름, 즉 제 1, 제 2 및 제 3 기능성 필름을 포함한다.
제 1 기능성 필름은 화소전극 (360) 및, 배선, 박막 트랜지스터 (361) 로 구성되는 디바이스층 (375) 과 배향 필름이 전술한 바와 같이 베이스 필름 (362) 상에 전사된다. 제 2 기능성 필름은 컬러 필터 (355), 투명 전극 (356) 및, 배향 필름 (357) 이 전술한 바와 같은 베이스 필름 (354) 상에 전사된다. 제 3 기능성 필름은 적어도 광 수집필름, 광 수집기 (366) 및 지지 필름 (365) 이 베이스 필름 (368) 상에 전사되어 있는 구성을 갖는다.
지연 필름 (363) 및 편광 필름 (364) 은 투명 전극 (365) 또는 베이스 필름 (362) 상에 전사하여 형성할 수도 있다.
베이스 필름의 양측에 기능성 박막을 전사하는 방법을, 도 15 를 참조하여 설명한다.
제 1 기능성 필름 (372) 의 베이스 필름 (362) 상에 형성된 디바이스층 (375) 상에, 제 2 기능성 필름 (371) 상에 형성되어 있는 배향 필름 (359) 을 전사하였다. 제 1 기능성 필름 (372) 의 베이스 필름 (362) 상에, 제 3 기능성 필름 (377) 상에 형성되어 있는 지연 필름 및 편광 필름으로 이루어지는 광학 기능성 박막 (376) 을 전사하였다.
도 15 에서는, 제 1, 제 2 및 제 3 기능성 필름 상에 커버필름을 형성하지 않고 있지만, 형성할 수도 있다. 광학 기능성 박막 (376) 은 매트릭스 베이스 (373) 상에 어떠한 순서로도 전사될 수 있다. 전술한 도 3 에 따라, 설계에 따른 순서로 전사할 수도 있다.
도 14 의 구성의 베이스 필름 (362) 은 베이스 필름 (368) 상에 광-콘덴싱 필름, 광학 기능성 박막, 화소전극 등을 순차적으로 전사함으로써 생략할 수도 있다.
상기 구조가 도 14 에 나타나는 종래 기술과 유사하더라도, 기판으로서 가요성 베이스 필름을 사용하고 있으므로, 기판이 얇고 유연할 수도 있다. 이 때문에, 충격을 기판의 휨으로 흡수할 수 있으므로 내충격성이 각별히 향상된다. 도 14 의 화소전극은 반투명하고, 표면이 종래의 기술에 의한 요철을 갖는다.
제 8 실시예의 액티브 구동형 액정 디스플레이 패널을, 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 16 은 본 발명에 따른 액티브 구동형 액정 디스플레이 패널의 구성을 설명하는 단면도이다. 본 실시예의 액티브 구동형 액정 디스플레이 패널은 도 16 의 하부에 나타내는 바와 같이, 백라이트를 포함하는 제 2 기능성 필름과, 박막 트랜지스터를 포함하는 제 1 기능성 필름 사이에 액정이 샌드위치되는 구성을 갖는다. 백라이트를 포함하는 제 2 기능성 필름과, 박막 트랜지스터를 포함하는 제 1 기능성 필름의 두께는 모두 약 0.2㎜ 이다.
도 16 에 나타내는 바와 같이, 제 1 기능성 필름은 지지기판이 되는 플라스틱 기판 (베이스 필름) 의 일방의 표면에, 박막 트랜지스터 회로 (402), 화소전극 (403), 적색, 녹색, 청색으로 구성되는 컬러 필터 (404), 스페이서 A 및 배향 필름 (405) 를 포함한다. 다른 일방의 표면에는, 도시하지 않고 있지만, 직선편광 필름 및 지연 필름이 형성되어 있다 (미도시). 또한, 스페이서는 제 2 기능성 필름에 적당하게 형성될 수도 있다.
제 2 기능성 필름 B 는, 광수집기 (412), 지지 필름 (411), 반사 전극 (413), 편광 필름 (410), 지연 필름 (409), 액정디바이스의 화소전극 (403) 에 대향하는 투명한 대향전극 (408) 을 포함하고, 제 1 기능성 필름 상에 형성된 배향 필름 (405) 과 기능성 필름 B 상에 형성된 배향 필름 (407) 을 대향하여 배치하고, 그 틈에 액정 (406) 을 채운다.
백라이트와 기능성 필름의 액정에 접하는 표면에는, 액정을 원하는 방향으로 배향시키기 위한 배향 필름이 형성되고, 양자간의 거리를 일정하게 유지하기 위하여 스페이서 A 가 블랙 매트릭스의 하방에 배치된다.
도 16 의 화소전극의 피치는 액티브 구동형 액정 디스플레이 패널의 정세도에 의존한다. 예를 들어, 200ppi (pixEL per inch) 의 정세도로 R (적색), G (녹색), B (청색) 의 3종의 컬러 필터를 구비하는 액티브 구동형 액정 디스플레이 패널인 경우에는, 화소전극의 피치는 25400㎛/200/3=42.3㎛ 이다.
또한, 도 16 의 각종 층은 다음과 같은 필름 두께를 갖고 형성될 수도 있다. 투명 전극, 대향전극 및 화소전극은 두께는 0.1㎛∼0.2㎛ 의 ITO 필름을 포함한다. 박막 트랜지스터 및 배선은 다결정 규소 필름및 금속 필름 (통상적으로는 알루미늄 또는 알루미늄 합금) 으로, 각각, 두께는 0.1㎛∼0.2㎛ 이다. 광-콘덴싱 필름을 포함하는 백라이트는 베이스 필름의 두께가 포함되는 0.4mm~0.6mm 의 두께를 갖 는다. 액정부는 2㎛∼6㎛ 의 두께를 갖는다. 지연 필름은 0.5㎛∼10㎛ 의 두께를 갖는다. 편광 필름은 5㎛∼50㎛ (종래, 100㎛∼250㎛) 의 두께를 갖는다. 배향 필름은 0.01㎛∼0.2㎛ (종래, 0.04㎛∼2㎛) 의 두께를 갖는다. 컬러 필터는 1㎛∼3㎛ (종래, 100㎛∼200㎛) 의 두께를 갖는다.
본 실시예에서는, 트랜지스터층이 0.5㎛, 컬러 필터가 2.5㎛, 편광 필름이 8㎛, 지연 필름이 7㎛, 배향 필름 0.1㎛, 액정부를 6㎛ 로 형성될 수 있었다. 사용되는 베이스 필름은 필름 두께 100㎚ 의 아크릴 수지 타입의 필름이다. 광-콘덴싱 필름에 사용되는 백라이트는 약 470㎛ 로 형성될 수 있었다. 이 결과, 액정패널은 백라이트를 포함하여, 약 490㎛ (0.49㎜) 의 두께를 가졌다. 즉, 액정패널의 박막화를 행할 수 있었다.
액정패널은 반경 40㎜ 의 롤에 감는 것이 가능하다. 이 때문에, 종이처럼 취급할 수 있는, 종래에 없는 액정패널을 제조할 수 있었다.
본 발명에서, 제조 프로세스 및/또는 재료를 변경함으로써, 컬러 필터/지연 필름/편광 필름/배향 필름의 필름 두께를 종래 기술의 그것보다 현저히 얇게 형성할 수 있다. 이에 의해, 컬러 필터와 반사전극 사이의 거리를, 약 40㎛ 인 화소전극 피치에 비하여 적절히 작아지도록 할 수 있다. 본 실시예에서는, 두께가 액정부(3㎛), 지연 필름(3㎛), 편광 필름(6㎛) 및 배향 필름(0.01㎛) 이었으므로, 이 간격을 15㎛ 이하로 줄였다.
이 결과, 반투과형 액정 디스플레이 패널과 비교한 경우, 반사 필름에서의 반사율을, 종래의 반사형 액정 디스플레이 패널과 동등하게 할 수 있고, 백라이트 의 광 이용률이 종래의 투과형 액정 디스플레이 패널과 동등한 액정 디스플레이 패널을 얻을 수 있다.
자세하게는, 본 실시예의 액정 디스플레이 패널을 포함한 액정디스플레이의 구성은 밝은 장소에서는 외광을 반사시킴으로써 반사형 액정디스플레이 디바이스로서 동작하고, 어두운 장소에서는 백라이트를 사용하여 투과형 액정디스플레이 디바이스로서 동작한다. 이에 의해, 종래의 반투과형 액정디스플레이 디바이스에 비하여 외광·이면 발광 소스 모두 광의 효율이 상승될 수 있다. 또한, 밝은 장소에서 이것은 반사형 액정디스플레이 디바이스로서 기능하기 때문에 반사형 액정디스플레이 디바이스와 동등한 화상이 얻어지고, 어두운 장소에서는 반투과형 액정디스플레이 디바이스와 비교하여 백라이트의 강도를 낮출 수 있다.
액정디스플레이란 외부로부터의 입력된 화상 데이터 입력에 근거하여 화상을 디스플레이하는 디바이스 (예를 들어, PC 의 디스플레이와 같은, 외부로부터 입력된 화상신호에 근거하여 화상만을 디스플레이하는 디바이스) 를 칭한다. 디스플레이 기능을 갖는 텔레비전, 노트형 PC, 휴대전화, PDP 등의 정보단말은 액정디스플레이를 탑재한 전자제품과 구별하고 있다.
디스플레이 디바이스 표면에, 조도를 모니터하는 장치를 형성함으로써, 밝은 장소에서의 백라이트를 꺼 놓을 수 있기 때문에, 소비전력의 저감에도 기여한다. 휴대전화와 같은, 전지로 구동되는 휴대디바이스는 전지의 수명을 효과적으로 증가시킬 수 있다.
또한, 컬러 필터와 반사 필름의 거리를 전극의 피치에 비하여 적절히 작게 할 수 있으므로, 반사 필름에서 반사된 광이 다른 색의 필터에 섞이는 일이 없어 광 이용 효율이 저하되지도 않는 새로운 액정 디스플레이 패널을 얻을 수 있다.
다음으로, 본 실시예의 제조 프로세스를, 도면을 참조하여 설명한다.
기능성 필름 A 의 제조 프로세스를, 도 17 을 참조하여 설명한다. 도 17 에 나타내는 바와 같이, 베이스 필름 (451) 상에 트랜지스터층 (452) 을 포함하는 제 1 필름과, 지지필름 (453) 상에 컬러 필터를 포함하는 제 2 필름과, 지지필름 (453) 상에 스페이서를 포함하는 제 3 필름과, 지지필름 (453) 상에 배향 필름 (456) 을 포함하는 제 4 필름을 제조한다. 그 후, 트랜지스터층를 포함하는 제 1 필름을 권출 롤로부터 권취 롤로 송출한다. 송출 도중에, 제 2 필름 상에 형성되어 있는 컬러 필터 (454) 를, 지지필름 (453) 을 박리 후, 트랜지스터층 (452) 상에 전사하고, 그 후, 제 3 필름 상의 스페이서 (455) 를, 지지필름 (453) 을 박리 후, 컬러 필터 (454) 상에 전사하고, 마지막으로, 제 4 필름 상의 배향 필름 (456) 을, 지지필름을 박리 후, 스페이서 상에 전사하여, 기능성 필름 A 를 형성한다.
기능성 필름 B 는, 도시하지 않지만, 기능성 필름 A 에 대해 설명한 바와 같이 제조된다. 우선, 베이스 필름 상에 반사전극을 포함하는 제 5 필름과, 지지필름 상에 유기 발광층을 포함하는 형성된 제 6 필름과, 지지필름 상에 투명 전극을 포함하는 제 7 필름과, 지지필름 상에 편광 필름을 포함하는 제 8 필름과, 지지필름 상에 지연 필름을 포함하는 제 9 필름과, 지지필름 상에 배향 필름을 포함하는 제 10 필름을 제조한다. 다음으로, 반사전극을 포함하는 제 5 필름을 권출 롤로부터 권취 롤로 송출한다. 송출 도중에, 제 6 필름 상의 유기 발광층을, 지지필름 (453) 을 박리 후, 반사전극 상에 전사하고, 그 후, 제 7 필름 상의 투명 전극을 박리하여 유기 발광층에 전사하고, 제 8 필름 상의 편광 필름을 지지필름으로부터 박리하여, 투명 전극에 전사한다. 투명 전극을 전사한 후, 유기 재료로 이루어지는 유기 발광층을 보호하는 보호 필름을 물리적 진공증착법에 의해 증착한다. 보호 필름은 유기 재료 또는 유기재료와 무기재료의 혼합물로 이루어질 수도 있다. 여기에서, 지지필름 상에 보호 필름을 형성하고, 그 후 전술한 전사법을 사용하여 투명 전극 상에 증착할 수도 있다.
다음으로, 제 9 필름 상의 위상차를 편광 필름 상에 전사하고, 지연 필름 상에 투명 전극을 물리적 진공증착법으로 증착하고, 투명 전극 상에, 제 10 필름 상의 배향 필름을 전사함으로써, 기능성 필름 B 가 완성된다.
기능성 필름 A 및 B 상에 형성된 배향 필름을 소정의 각도가 되도록 대향하여 위치시키고, 그 후배향 필름간의 틈에 액정을 충전함으로써 액정패널이 완성된다.
도 16 을 참조하면서 본 실시예에 따른 패널의 동작을 설명한다.
첫째, 투과형 액정 디스플레이 패널로서의 동작을 설명한다. 발광층으로서의 유기 EL 층 (412) 으로부터 방출된 백색광은 무편광이지만, 어느 일방의 직선편광만이 편광층 (410) 을 통과하여, 액정층 (406) 에 도달한다. 여기서, 화소의 투명 전극인 화소전극 (403) 으로의 인가전위의 유무에 의해, 액정분자의 배향상태가 제어된다. 즉, 어느 극단적인 배향상태에 있어서, 도 16 의 하방으로부 터 입사한 직선편광이 그대로의 상태에서 액정층을 통과한다. 어느 특정 범위 내의 파장의 광이 컬러 필터 (404) 와 투명 전극으로 이루어지는 화소전극 (403) 을 통과하고, 그 후, 편광층 (400) 에 의해 대략 완전히 흡수된다. 따라서, 이 화소는 흑색을 현상한다.
대조적으로, 다른 극단적인 배향상태에 있어서 반대로, 액정층 (406) 을 통과하는 광의 편광상태가 변화하여, 컬러 필터 (404) 를 통과한 광이 편광층 (400) 을 대략 완전히 통과한다. 따라서, 이 화소는 컬러 필터에 의해 결정되는 색을 가장 밝게 현상한다. 이들 2개의 두 극단 사이의 배향상태에서, 광이 부분적으로 층을 투과하기 때문에, 이 화소는 중간색을 디스플레이하게 된다.
둘째, 반사형 액정 디스플레이 패널로서의 동작을 설명한다. 여기서, 백라이트의 유기 EL 디바이스에 전압을 인가하지 않는다. 도 16 의 상방으로부터 액티브 구동형 액정 디스플레이 패널에 입사한 외광은 편광층 (400) 을 투과하여 직선편광이 되고, 그 후 이 직선평광은 화소의 투명 전극을 통과하고, 이에 의해 어느 특정한 파장범위의 광이 컬러 필터 (404) 를 투과하여 액정층에 도달한다. 여기서, 화소의 투명한 화소전극 (403) 으로의 인가전위의 유무에 의해, 액정분자의 배향상태가 제어된다.
즉, 어느 극단적인 배향상태에서, 도 16 의 상방으로부터 액정층으로 입사한 직선편광은 액정층을 투과하는 동안 편광상태를 변화시킨 후, 편광층을 대략 완전히 투과한다. 이 직선편광은 유기 EL 디바이스의 투명 전극 (411) 및 발광층이 되는 유기 EL 층 (412) 을 순서대로 통과하여, 마지막에 반사전극 (413) 에 의해 반사된다. 이에 의해, 백라이트의 반사전극은 반사 필름으로서 기능한다.
반대로, 반사된 직선편광은 유기 EL 층 (412), 투명 전극 (411) 및 편광층 (410) 을 순서대로 투과한 후, 액정층 (406) 에 도달한다. 이 광은 액정층을 투과하는 동안, 편광상태를 변화시키고, 컬러 필터에 의해 거의 흡수되는 일 없이 투과된다. 다음으로, 이 광은 화소의 투명 전극과 베이스 필름을 순서대로 통과하여, 편광층 (400) 에서 거의 흡수되는 일 없이 외부로 방출된다. 따라서, 이 화소는 컬러 필터 (404) 에 의해 결정되는 색을 가장 밝게 현상한다.
대조적으로, 별도의 극단적인 배향상태에 있어서, 액정층 (406) 을 통과하는 광의 편광상태가 변화하지 않고, 컬러 필터를 통과한 광을 편광층 (400) 이 대략 완전히 흡수한다. 따라서, 이 화소는 흑색을 현상한다. 이들 2개의 중간의 배향상태에서는 광이 부분적으로 투과하기 때문에, 이 화소는 중간색을 현상하게 된다.
지연 필름 (409) 은 시야각 확대라는 의미에서는 필요하지만, 동작에 필수적이지는 않다.
이상에서 설명한 반사형 액정 디스플레이 패널로서의 동작은 일반적으로 2장 편광판 시스템으로서 알려져 있는 반사형 액정 디스플레이 패널의 동작과 동일하다. 그러나, 본 발명에서는, 백라이트로서의 유기 EL 디바이스의 전극을 반사판으로서 겸용하고 있는 점과, 반사판과 컬러 필터의 거리가 화소전극의 배열 피치에 비하여 작은 점이 특징적이다. 즉, 패널은 백라이트를 구비하기 때문에, 투과형 액정 디스플레이 패널로서도 기능하므로, 어두운 장소에서의 시인성이 확보된 다. 또한, 가령 반사판과 컬러 필터의 거리가 화소전극의 피치에 비하여 동일한 정도이거나 그보다 큰 경우에는, 어느 컬러 필터로부터 입사한 광이 이웃의 컬러 필터를 통과하는 것이 불가능하기 때문에, 컬러 필터에 대하여 비스듬히 입사하는 외광의 이용 효율이 낮아진다.
또한, 본 실시예의 구성의 컬러 필터에 광을 전방으로 확산시킬 수 있는 재료를 혼입시켜 두면, 반사형 액정 디스플레이 패널로서 기능하는 경우에, 반사전극에서의 광의 정반사에 기인하는 외계 화상의 비침 현상이 최소화될 수 있다. 컬러 필터 이외에, 이러한 광을 확산시킬 수 있는 재료는 전용 확산층을 형성하여, 상부의 베이스 필름과 반사전극 사이에 삽입하는데 사용될 수 있다.
다른 방법으로는, 광을 전방으로 확산시킬 수 있는 재료를 첨가하는 것이 아니라, 백라이트로서의 유기 EL 디바이스의 반사전극에 높이 1㎛ 정도의 요철 형상을 갖는다. 그 요철 부분의 크기 분포를 랜덤하게 할 수도 있다. 여기서, 유기 EL 디바이스의 반사전극이 광을 확산할 수 있기 때문에, 전술한 외계 화상의 비침 문제를 해결할 수 있다.
또한, 컬러 필터의 재료가 도전성이면, 액정에 소정의 전압을 인가하기 위해 화소의 투명 전극에 인가하는 전압을 저감할 수 있다. 따라서, 컬러 필터의 재료는 도전성인 것이 바람직하다.
본 실시예의 구성에서는, 백라이트와 기능성 필름 모두의 두께는 약 0.2㎜ 이고, 각각의 두께는 베이스 필름의 두께와 동등하다. 여기서, 백라이트와 기능성 필름의 베이스 필름으로서 동일한 부재를 사용하면, 재료 간의 열팽창률의 차 이와 주위의 온도변화에 기인하는 휨을 대략 완전히 방지할 수 있다.
제 8 실시예의 변형예 2 로서, 컬러 필터를, 백라이트를 형성하는 기능성 필름 (2) 에서 액정의 투명 전극의 액정측에 배치한 구성을 나타낸다.
제 8 실시예와 변형예 1 에서 컬러 필터 (404) 가 기능성 필름 A 의 액정측에 배치되지만, 이들을 기능성 필름 B 의 백라이트에 배치할 수도 있다. 도 17 은 제 8 실시예의 변형예 2 를 나타낸다. 제 8 실시예, 변형예 1 및 변형예 2 와 다른 것은 컬러 필터 (404) 가 백라이트측의 기능성 필름에 배치되고, 액정디바이스의 투명 전극의 액정측에 배치된다는 점이다.
도시하지 않지만, 여러 가지의 변형예도 제 10 실시예에서 설명한 제조방법으로 제작할 수 있음은 당연하다.
제 8 실시예에서는, 백라이트와 액정디바이스를 동시에 기능성 필름으로 제작하는 예를 설명하였지만, 여러가지 기능을 갖는 필름이 기능성 필름 상에 순차적으로 부여하는 공정을 거쳐 형성될 수도 있다. 특히, 백라이트측의 기능성 필름 B 는, 유기 EL 디바이스와 액정디바이스의 일부를 포함한다. 이 때문에, 반사전극, 발광층, 투명 전극, 밀봉층, 편광 기능, 투명 전극과 같이 부여해야할 기능이 많아, 제조 프로세스가 길어진다. 롤-투-롤 시스템을 이용한 순차적 생산은 생산 효율의 이점이 있다. 그러나, 이들 개개의 제조 프로세스의 양품율은 1 이 아니기 때문에, 특히 백라이트측의 기능성 필름 B 의 수율이 낮아진다. 이 과제를 해결하기 위해서는, 여러가지 기능을 하나의 필름 기판에 집중하여 부여하는 대신에, 복수의 필름 기판을 사용하여, 제공되는 기능을 이들 기판 사이간에 분배하면 된다. 즉, 유닛화에 의한 고수율화를 목표로 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 제 9 실시예인, 반사전극에 요철을 형성하는 예에 관해서 설명한다.
본 실시예는, 베이스 필름 또는 기능성 필름으로 구성되는 기판 상에 요철을 형성 후, 반사 필름을 형성하는 단계를 포함한다. 요철면에 형성하는 반사 필름은 (1) 금속 박막에 의해 반사 필름을 형성함으로써 확산 반사 필름이 얻어진다. 여기서, 반사 필름의 필름 두께를 얇게 형성하거나, 부분적으로 형성함으로써 원하는 비율로 광을 투과/반사하는 반투과막이 얻어진다. (2) 금속 필름 대신, 반사성의 편광 필름이나, 광확산면을 형성하는 매질간에 굴절률차를 부여함으로써, 금속 이외의 절연물로 이루어지는 원하는 반투과막이 얻어진다.
반사 필름의 투명성은 액정의 설계에 의해 결정된다. 때때로 반투과성이 요구되기도 하고, 때때로 투명성이 전혀 요구되지 않기도 한다. 투과성이 요구되지 않는 경우에는, 투과율이 0% 가 되도록 설계할 수 있다.
반사 필름으로는, 반사하고자 하는 파장에 따라 재료를 적절히 선택할 수도 있고, 예를 들어, 가시광 파장영역인 300㎚ 내지 800㎚ 에 있어서 알루미늄이나 금, 은 등의 반사율이 높은 금속을 진공증착법 또는 스퍼터링법 등에 의해 형성한다. 또한 공지된 반사 증가 필름 (예를 들어, 광학개론 2 (츠지우치준페이, 아사쿠라서점, 1976년 발행) 참조) 을 상기의 방법으로 증착할 수도 있다. 반사 필름의 두께는, 0.01㎛∼50㎛ 가 바람직하다. 반사 필름은 필요한 부분만, 예를 들어, 포토리소그래피법, 마스크 진공증착법 등에 의해 패터닝할 수도 있다. 반투과 및 반반사 필름으로서의 기능은 원하는 투과율에 따라 반사 필름의 두께 또는 패턴 형성의 개구율을 조정함으로써 제어할 수 있다.
다음으로, 표면 요철 형상에 의해 광확산 기능을 제공하는 광확산 필름과 광확산막에 의해 상기의 기판면에 요철을 형성하는 방법을 설명한다.
반사 필름에 요철을 부여하는 방법은 상기의 기판의 요철 형상 예정면에 감에너지성 (energy-sensitive) 수지층을 형성해 두고, 패터닝된 마스크를 통하거나, 또는 직접 묘화법으로 감에너지성 수지층에 활성 에너지선을 조사하여, 수지층의 노광 부분 또는 미노광 부분을 현상액으로 제거하는 방법, 요철 형성 예정 표면상에 박막층을 형성해 두고, 그 박막층에 대하여 전사 원형 표면을 누름으로써 전사하는 방법, 다른 방법으로는 전사 원형에 박막층을 적층해 두고 요철 형성이 형성될 표면에 상기 박막층을 전사하는 방법이 있다.
우선, 감에너지성 수지층으로부터 요철을 얻는 방법에 관해서 설명한다.
감에너지성 수지층의 형성방법으로는, 롤 코터 도포 (roll coater application), 스핀 코터 도포 (spin coater application), 스프레이법 (spraying), 딥 코터 도포 (dip coater application), 커튼 플로 코터 도포 (curtain flow coater application), 와이어바 코터 도포 (wire bar coater application), 그라비아 코터 도포 (gravure coater application), 에어나이프 코터 도포 (air knife coater application), 캡 코터 도포 (cap coater application) 등이 있다. 이에 의해, 요철 형성 예정 표면 상에 감에너지성 수지층을 도포한다.
패터닝된 마스크 또는 직접 묘화 패턴 (direct drawing pattern) 은 활성 에너지선 차단부와 활성 에너지선 투과부로 이루어지는 규칙적 또는 불규칙적인 패턴을 갖고, 활성 에너지선 차단부와 활성 에너지선 차단부, 또는 활성 에너지선 투과부와 활성 에너지선 투과부의 거리를 1㎛∼50㎛ 로 하는 것이 바람직하고, 5㎛∼20㎛ 로 하는 것이 더욱 바람직하다.
패턴 형상은 특별히 제한되지 않지만, 예를 들어, 원형, 타원형, 원윤(圓輪)형, 다각형, 곡선, 직선, 또는 각 형의 집합형 등을 들 수 있다. 활성 에너지선의 광원으로는, 카본 아크등, 초고압 수은 램프, 고압 수은 램프, 크세논 램프, 메탈할라이드 램프, 형광 램프, 텅스텐 램프, 및 엑시머 레이저 등을 들 수 있고, 바람직하게는 436㎚ 이하의 파장을 구비하는 광원이 있다. 활성 에너지선량은 0.01J/㎠∼1J/㎠ 가 바람직하고, 0.01J/㎠∼0.5J/㎠ 가 더욱 바람직하며, 0.05J/㎠∼0.1J/㎠ 가 특히 바람직하다.
감에너지성 수지층이 네거티브형 수지층인 경우, 감에너지성 수지층을 제거하는 영역을 위한 활성 에너지선 차단부와, 나머지 영역을 위한 활성 에너지선 투과부로 구성되는 패턴이 형성된 마스크를 사용하여, 활성 에너지선을 이 수지층에 조사한 후, 상기 감에너지성 수지층을 현상한다. 자세하게는, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 탄산나트륨, 탄산칼륨, 탄산수소나트륨, 탄산수소칼륨, 및 메타규산나트륨 (sodium meta-silicate) 등의 무기 알칼리 또는 그 염; 또는 모노에탄올아민 (monoethanolamine), 디에탄올아민 (diethanolamine), 트리에탄올아민 (triethanolamine), 테트라메틸암모늄 하이드로옥사이드 (tetramethylammonium hydroxide), 트리에틸아민 (triethylamine), 및 n-부틸아민 (n-butylamine) 등의 유기 염기 또는 그 염을 포함하는 수용액을 불거나, 수용액에 침지 (immersing) 하는 등에 의해 미노광부를 완전히 또는 원하는 깊이만큼 제거할 수 있다.
필요에 따라, 요철 형상이 유지되어야만 하는 감에너지성 네거티브형 수지층의 모든 부분을 일괄적으로 가열이나 활성 에너지선 조사하여, 표면 요철 형상을 보정하거나 또는 고정한다. 감에너지성 수지층이 네거티브형인 경우를 설명하였지만, 감에너지성 수지층의 조성은 특별히 제한되는 것이 아니며, 이에 의해, 네거티브형 또는 포지티브형일 수도 있다.
감에너지성 수지층이, 예를 들어, 히타치화성공업사 제조의 네거티브 레지스트 (CR-700) 등을 사용하여, 상기 방법으로 표면 요철 형상을 얻을 수 있다. 감에너지성 수지층이, 예를 들어 JSR 사의 포지티브 레지스트 (PC403) 로 대표되는, 포지티브형인 경우에는, 상기 패턴을 반전시킴으로써, 유사한 표면 요철 형상을 얻을 수 있다.
다음으로, 본 실시예의 다른 형태인 요철 형성 예정 표면에 박막층을 형성해 두고, 그 박막층에 대하여 전사 원형 표면을 프레스하는 방법에 관해서 설명한다.
전술한 방법으로 형성한 요철을 틀로서 사용하여, 전사 원형을 제조 할 수 있다. 여기서, 이 원형 원래의 표면 요철 형상과 반대의 형상이 된다. 그 전사 원형을 사용하여 전사한 경우의 표면 형상은 원래의 표면 형상을 반영하는데, 원래의 형상과 동일한 형상이다.
다른 방법으로는, 상기의 표면 요철 형성 프로세스로 얻어진 형상을 직접 전 사 원형으로서 사용하고, 그 표면 요철 형상을 틀로 하는 전사 원형으로 할 수 있다. 여기서, 두 번 전사하고 있기 때문에, 원래의 표면 요철 형상과 동일한 표면 요철 형상을 한 전사 원형이 된다.
다른 방법으로는, 요철 형성 예정 표면에 박막층을 형성할 수도 있고, 그 후 그 박막층에 대하여 전사 원형 표면을 눌러서 전사함으로써, 표면 요철 형상을 형성할 수도 있다.
표면 요철 형상을 전사하는 방법은 특별히 열거하지 않지만, 전사 원형을 박막층에 압력을 인가하는 것을 포함하는 방법 이외에, 미리, 전사 원형상에 박막층을 증착해 두고, 표면 요철 형상이 전사된 이 박막을 전사함으로써도 실현 가능하다. 전사는 상기의 실시형태나 다른 실시예에서 설명한 어떤 것에 의해서도 행해질 수 있음은 당연하다.
전사 원형은 시트형, 벨트형 또는 롤형 또는 권취형 또는 이러한 물질의 곡면의 일부 등의 기재의 표면에 전면 또는 필요한 부분에 다수의 미세한 표면 요철 형상이 형성된 것을 사용할 수도 있다. 압력인가장치에 부착하거나, 또는 표면 요철 형상을 형성하는 면과 압력장치 사이에 협지하여 사용할 수도 있다. 프레스 공정에서 열, 광 등을 가할 수도 있다.
벨트형, 롤형, 또는 권취형 전사 원형을 심리스하게 (seamlessly) 형성함으로써, 표면 요철 형상도 용이하게 심리스화가 가능할 수도 있다. 통상적으로, 전사 원형 표면의 표면 요철 형상의 정도는, 전사되는 박막층의 경화시, 변형하는 것을 고려하여 설계해야 한다. 경화 후, 박막층은 오목부와 볼록부의 높이의 차가 0.1㎛∼15㎛, 특히, 0.1㎛∼5㎛, 볼록부의 피치가 0.7㎛ 이상, 150㎛ 또는 화소 피치 중 작은 쪽 이하, 특히 2㎛ 이상 150㎛ 또는 화소 피치 중 작은 쪽 이하인 것이 바람직하다.
도 19 는 표면 요철 형상의 형성에 사용되는 전사 원형의 단면도이고, 도 21 은 기능성 필름의 일례의 단면도로서, 이 필름은 베이스 필름 (521), 요철필름 (522), 반사 필름 (523), 박막층 (524), 화학적으로 안정된 박막 (525), 심재 (526) 로 구성되어 있다.
도시하지 않고 있지만 금속 벨트의 표면에 표면 요철 형상을 형성할 수 있고, 이 면상에 필름 재료를 도포함으로써 요철을 형성할 수도 있다.
도 20 에 확산 반사 필름의 반사 특성의 측정장치를 나타낸다. 반사광선 (527) 과 입사광선 (528) 이 이루는 각도를 θ 로 하면, 필요로 되는 θ 의 범위 내에서 확산 반사 필름의 법선방향에서 관측되는 휘도, 즉 반사강도를 크게 하면 반사 특성이 우수한 확산 반사 필름이 얻어진다. 필요로 되는 θ 의 범위가 -60°∼60°인 경우, 도 21 에 나타내는 바와 같은 오목 곡면으로 표면 요철 형상이 형성되어 있는 확산 반사 필름은 도 22 에 나타낸 바와 같이 오목부와 볼록부의 높이 H 와, 볼록부의 피치 P 의 관계가 P=7×H 의 관계식으로 나타나는 직선 부근이면, 반사 특성이 우수한 확산 반사 필름이 얻어진다.
또한, θ 가 -15°∼15°인 경우에는, P=30×H 의 관계식으로 나타나는 직선 부근이면, 반사 특성이 우수한 확산 반사판이 얻어진다. 이것은 법선에 대하여 확산 반사를 60도 내의 범위의 광원으로 얻고자 하고, 또한 15도 내의 범위에서 더 욱 강한 확산 반사를 얻고자 하는 경우, P=7×H 의 관계식과 P=30×H 의 관계식으로 나타나는 2개의 직선 부근의 영역을 복합한 형상으로 할 수 있으면 됨을 나타낸다. 물론, 표면 요철 형상 제작 프로세스상 복수의 형상이 형성되는 것은 피할 수 없기 때문에, 전술한 2개의 직선 부근의 범위에 모든 요철이 포함될 필요는 없다. 또한, 액정층의 갭 균일성이나 광의 간섭의 영향을 고려해야만 한다.
따라서, 박막층의 변형률을 a 로 하면, 전사 원형 표면의 요철의 정도는, 볼록 곡면에서 오목부와 볼록부의 높이의 차이가 0.1×a㎛∼15×a㎛, 나아가서는, 0.1×a㎛∼5×a㎛, 볼록부의 피치가 0.7㎛ 이상 150㎛ 또는 화소 피치 중 작은 쪽 이하, 나아가서는 2㎛ 이상, 150㎛ 또는 화소 피치 중 작은 쪽 이하인 것이 바람직하다. a 의 값은 박막층의 재료에 따라 달라지고, 예를 들어, 2 이거나, 1 또는 0.7 일 수도 있다.
도 23 에 나타내는 바와 같은 오목부/볼록부 복합의 곡면에서 반사 필름의 표면 요철 형상을 형성한 경우, 법선에 대하여 60도 이내의 광원으로부터의 반사 특성은 도 24 에 나타내는 바와 같은 오목부와 볼록부의 높이 H 와, 볼록부의 피치 P 의 관계가 P=3.5×H 의 관계식으로 나타나는 직선 부근이면 우수하다. 표면 요철 형상은 면내에 주기적으로 배열하고 있을 필요는 없고, 불규칙하게 배열될 수도 있다.
LCD 의 경우, 표면 요철 형상의 주기가 화소 피치와 다르면 무아레가 발생할 수도 있다. 요철의 주기는, 화소 피치와 동일하거나 또는 정수로 나누어지는 주기, 또는 불규칙한 배열로 요철이 배열되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 전 사 원형 표면에 요철 형상을 배열함으로써, 고의적으로 주기성을 부여하지 않는 한 이것을 무아레 없이 LCD 에 사용될 수도 있다.
또한, 요철의 표면 형상은 특별히 제한되지 않지만, 곡면으로 함으로써, 보다 광범위한 광원위치로부터의 확산광을 기대할 수 있기 때문에, 복합 평면뿐만 아니라 오목 곡면 또는 볼록 곡면, 및 오목-볼록 복합의 곡면, 나아가서는 구면이나 포물면에 근사한 오목 곡면 또는 볼록 곡면, 요철 복합의 곡면인 것이 바람직하다.
특히, 반투과 반반사형 LCD 용 확산 반사 필름의 경우, LCD 셀내에 광확산면을 형성해아만 하기 때문에, 평균고저차 H 는, 셀 갭이나 Δnd (굴절률·두께) 를 고려하여, 더 작을수록 바람직하다. 그러나, 볼록부의 피치 P 를, 광의 간섭이 생길기도록 아주 작게는 할 수 없기 때문에, 전술한 P 와 H 의 관계식으로부터, 평균고저차 H 의 하한이 결정된다. 이하에서는, 이해하기 쉽게 θ 를 절대치로 논한다.
LCD 셀의 굴절률 n 은 그 구조에 따라 달라지고, 예를 들어 n=1.3 인 경우 필요로 되는 확산방향 θ 는 50.3도 미만의 영역이다. 50.3도 이상의 확산방향에서는, LCD 셀과 대기 사이의 인터페이스에서 전반사를 일으킨다. 따라서, 50.3도 이상의 확산방향의 반사강도 R 를 낮게 억제할 필요가 있거나, 또는 50.3도 미만의 반사강도 R 를 높일 필요가 있다. 예를 들어, n=1.5 인 경우 필요로 되는 확산방향 θ 는 41.8도 미만의 영역이다. 41.8도 이상의 확산방향에서, LCD 셀과 대기 사이의 인터페이스에서 전반사를 일으킨다. 따라서, 41.8도 이상의 확산방향의 반사강도 R 을 낮추고, 41.8도 미만의 반사강도 R 을 높일 필요가 있 다.
일반적으로 사람이 정면에서 LCD 를 본다. 이 경우, 눈이 있는 방향으로부터 LCD 로 입사하는 광은 적고, 사람의 눈으로부터 10도 이상의 각도를 이루는 방향으로부터의 입사광이 많다. 예를 들어, n=1.5 인 경우, 22.8도의 대기로부터의 입사광이 LCD 셀과 대기 사이의 인터페이스를 통과한 후 15도의 광이 된다. 따라서, LCD 셀내에 형성하는 확산 반사 필름의 θ=15도 방향 부근의 반사강도 R 을 특별히 높일 필요가 있다.
예를 들어, n=1.3 인 경우, 19.7도의 대기로부터의 입사광이 LCD 셀과 대기의 인터페이스를 통과한 후, 15도의 광이 된다. 따라서, LCD 셀내에 형성하는 확산 반사 필름의 θ=15도 방향 부근의 반사강도 R 을 특별히 높일 필요가 있다. 반사형 LCD 용 확산 반사 필름에 사용하는 광확산 표면을 제조하기 위해서는, 상기의 반사강도 특성을 감안하여, 관계식을 세움으로써, 평균고저차 H 와, 피치 P 를 설계할 필요가 있다.
전사 원형은 직접 전사 원형을 변형 가능한 지지필름에 누름으로써 제조할 수 있다. 임시 지지필름은 변형 가능한 하도층을 형성하고, 이 층에 직접 전사 원형을 누르는 단계, 하도층을 필요에 따라 경화하는 단계에 의해 형성된 지지필름일 수 있다. 누르는 단계에서, 열, 광 등을 가할 수도 있다.
반사 필름 상에, 유기 EL 디바이스나 무기 EL 디바이스와 같은 박막 평면 발광디바이스 또는 액정디바이스를 형성하는 경우, 반사 필름의 표면은 평탄해야만 한다.
전술한 바와 같이, 이러한 목적을 위해, 베이스 필름 또는 기능성 필름으로 이루어지는 기판 상에 표면 요철 형상을 포함하는 반사 필름을 증착할 수도 있고, 그 후 평탄화의 막을 적층할 수 있다.
이하, 도 25 를 참조로 이 실시예를 설명한다. 베이스 필름 또는 기능성 필름으로 구성되는 기판 상에, 전술한 바와 같이, 표면 요철 형상을 형성한다. 표면 요철 형상은 기판의 요철 형상 예정 표면에 감에너지성 수지층을 형성해 두고, 패터닝된 마스크를 통하여, 또는 직접 묘화법으로 감에너지성 수지층에 활성 에너지선을 조사하고, 그 후 수지층의 노광 부분 또는 미노광 부분을 현상액으로 제거하는 방법, 또는, 요철 형성 예정 표면에 박막층을 형성하고, 그 박막층에 대하여 전사 원형 표면을 누름으로써 전사하는 방법, 또는 다른 방법으로는, 전사 원형에 박막층을 적층하고, 그 후 요철 형성 예정 표면에 상기 박막층을 전사하는 방법에 의해서 형성될 수도 있다. 그 후, 반사 필름을 형성하며, 이것은 전술한 방법으로 어떠한 문제도 없이 형성될 수 있다.
마지막으로, 평탄화막을 반사 필름 상에 증착한다. 평탄화막은 예를 들어 도포법에, 적층법 또는 전사법에 의해 증착할 수 있다. 도면에서는, 적층법과 전사법 모두의 예를 도시한다.
표면 요철 형상과 접하게 될 평탄화막의 표면은 면은 표면 요철 형상에 따라 변형되나, 표면 요철 형상과 접하는 면의 대향하는 측은 평탄하다. 상기기능을 구비하면 그 재료는 특별히 한정되는 것이 아니며, 예를 들어 유기 수지가 사용될 수 있다.
전사 원형의 표면 요철 형상 위에 미리 반사 박막을 형성한 후에, 박막층을 적층해 두고, 그 후 요철 형성 예정 표면에 상기 박막층을 전사하는 방법에 의해 반사 필름을 형성할 수도 있다.
하도층을 포함한 전사 원형의 표면 요철 형상 위에 미리 반사 박막을 형성한 후에, 박막층을 증착하고, 요철 형성 예정 표면에 상기 박막층을 전사하는 방법에 의해 반사 필름과 하도층으로 구성되는 평탄화막을 형성할 수도 있다.
하도층은 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀; 에틸렌과 아세트산비닐, 에틸렌과 아크릴산에스테르, 에틸렌과 비닐알콜과 같은 에틸렌 공중합체; 폴리염화비닐, 염화비닐과 아세트산비닐의 공중합체; 염화비닐과 비닐알콜의 공중합체; 폴리염화비닐리덴, 폴리스티렌, 스티렌과 (메트)아크릴산과 같은 스티렌 공중합체; 폴리비닐톨루엔 (polyvinyl toluene); 비닐톨루엔과 (메트)아크릴산과 같은 비닐톨루엔 공중합체; 폴리(메트)아크릴산에스테르; (메트)아크릴산부틸과 아세트산비닐과 같은 (메트)아크릴산에스테르의 공중합체; 셀룰로오스아세테이트, 니트로셀룰로스, 및 셀로판 등의 셀룰로오스 유도체; 폴리아미드; 폴리스티렌; 폴리카보네이트; 폴리이미드; 폴리에스테르; 합성 고무; 및 셀룰로오스 유도체 등에서 선택된, 적어도 1종류 이상의 유기 중합체로 이루어질 수 있다.
필요에 따라, 표면 요철 형상 형성 후 필름을 경화시키기 위해, 광개시제 (photoinitiator) 및 에틸렌성 2중 결합을 갖는 모노머 등의 첨가물이 미리 첨가될 수도 있다. 다른 방법으로는, 재료의 감광성은 네거티브 또는 포지티브 어느 것이나 될 수 있다.
본 발명에서 사용하는 임시 지지필름으로는, 화학적, 열적으로 안정적이고, 시트 또는 판형으로 형성할 수 있는 재료로 이루어질 수 있다. 예로는, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀; 폴리염화비닐 및 폴리염화비닐리덴 등의 폴리할로겐화 비닐류; 셀룰로오스아세테이트, 니트로셀룰로스 및 셀로판 등의 셀룰로오스 유도체; 폴리아미드; 폴리스티렌; 폴리카보네이트; 폴리이미드; 폴리에스테르; 및 알루미늄, 구리 등의 금속류 등이 있다. 이들 중에서 특히 바람직한 것은 치수안정성이 우수한 2축 연신 폴리에틸렌 테레프탈레이트이다.
박막층은 변형 가능한 유기 중합체를 포함하는 조성물, 무기 화합물 또는 금속으로 이루어질 수 있지만, 바람직하게는 필름 상에 도포하여 필름 형상으로 권취가 가능한 유기 중합체 조성물을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 필요에 따라, 이 재료에 염료, 유기 안료, 무기 안료, 가루체 및 그 복합물 등의 첨가물을 단독 또는 혼합하여 참가할 수도 있다.
박막층은 감광성 수지 조성물 또는 열경화성 수지 조성물을 이루어질 수도 있다. 이들 박막층의 유전율, 경도, 굴절률, 및 분광투과율은 특별히 제한되지 않는다.
이들 중에서, 필름에 대한 밀착성이 양호하고, 또한, 필름으로부터의 박리성이 좋은 것이 바람직하다. 사용할 수 있는 재료의 예로는, 아크릴 수지, 폴리에틸렌, 및 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀; 폴리염화비닐 및 폴리염화비닐리덴 등의 폴리할로겐화 비닐류; 셀룰로오스아세테이트, 니트로셀룰로스 및 셀로판 등의 셀룰로오스 유도체; 폴리아미드; 폴리스티렌; 폴리카보네이트; 폴리이미드; 및 폴 리에스테르가 있다. 다른 방법으로는, 감광성을 갖는 것을 사용할 수도 있다. 경우에 따라서, 예를 들어, 알칼리 등으로 현상 가능한 감광성 수지는 표면 요철 형상이 존재해야만 하는 부분만을 남기고, 불필요한 부분을 제거하도록, 사용될 수도 있다. 내열성, 내용제성 (solvent resistance) 및 형상안정성을 향상시키기 위해, 표면 요철 형상 형성 후에 열 또는 광에 의해 경화 가능한 수지 조성물을 사용할 수도 있다. 또한, 커플링제 및 접착성 부여제 등의 첨가물을 첨가함으로써 필름과의 접착성을 향상시킬 수도 있다. 접착성을 향상시킬 목적으로 필름 또는 박막층의 접착 표면에 접착성 부여제를 도포할 수도 있다.
알칼리로 현상 가능한 수지는, 산가가 20∼300, 중량평균분자량이 1,500∼200,000 의 범위에 들어가 있는 것으로부터 선택되는 것이 바람직하고, 바람직한 예로는 스티렌계 모노머와 말레산의 공중합체 또는 그 유도체 (이하, SM 계 중합체라 칭함), 아크릴산 및 메타크릴산 등의 카르복실기-함유 불포화 모노머와 스티렌계 모노머, 알킬메타크릴레이트 (메틸메타크릴레이트, t-부틸메타크릴레이트, 히드록시에틸메타크릴레이트), 및 동일한 알킬기를 갖는 알킬아크릴레이트 등의 모노머와의 공중합체가 있다.
SM 계 공중합체의 예로는, 스티렌, α-메틸스티렌 (α-methylstyrene), m- 또는 p-메톡시 스티렌 (m- or p-methoxy styrene), p-메틸스티렌 (p-methylstyrene), p-히드록시스티렌 (p-hydroxystyrene), 및 3-히드록시메틸-4-히드록시-스티렌 (3-hydroxymethyl-4-hydroxy-styrene) 등의 스티렌 또는 그 유도체 (스티렌계 모노머) 와 무수말레산 (maleic anhydride), 말레산, 말레산 모노메틸 (monomethyl maleate), 말레산 모노에틸 (monoethyl maleate), 말레산 모노-n-프로필 (mono-n-propyl maleate), 말레산 모노-iso-프로필 (mono-iso-propyl maleate), 말레산 n-부틸 (n-butyl maleate), 말레산 모노-iso-부틸 (mono-iso-butyl maleate), 및 말레산 모노-tert-부틸 (mono-tert-butyl maleate) 등의 말레산 유도체를 공중합시키으로써 제조되는 것 (이하, 공중합체 (Ⅰ) 라 칭함) 이 있다. 공중합체 (Ⅰ) 는, 상기한 공중합체 (Ⅰ) 를, 알킬메타크릴레이트 (메틸메타크릴레이트 및 t-부틸메타크릴레이트 등) 등의, 반응성 2중 결합을 갖는 화합물로 변성한 공중합체 (1) 를 포함할 수도 있다 (공중합체 (Ⅱ)).
상기 공중합체 (Ⅱ) 는, 공중합체 (Ⅰ) 중의 산무수물기 (acd anhydride) 또는 카르복실기를 알릴 알콜, 2-부탄-1,2-올,푸르푸릴알콜 (2-butan-1,2-ol,furfuryl alcohol), 올레일 알콜 (oleyl alcohol), 신나밀 알콜 (cinnamyl alcohol), 2-히드록시에틸 아크릴레이트 (2-hydroxyethyl acrylate), 히드록시에틸 메타크릴레이트 (hydroxyethyl methacrylate) 및 N-메틸롤아크릴아미드 (N-methylolacrylamide) 등의 불포화 알콜, 글리시딜 아크릴레이트 (glycidyl acrylate), 글리시딜 메타크릴레이트 (glycidyl methacrylate), 알릴글리시딜 에테르 (allyl glycidyl ether), α-에틸글리시딜 아크릴레이트 (α-ethylglycidyl acrylate) 및 이타콘산 모노알킬-모노글리시딜 (monoalkyl-monoglycidyl itaconate) 등의 옥시란 환 (oxirane ring) 및 반응성 2중 결합을 각각 1개 갖는 에폭시 화합물과 반응시킴으로써 제조할 수 있다. 여기서, 알칼리 현상을 위해 요구되는 카르보닐기가 공중합체내에 남아 있을 필요가 있다. 감광도면에서 SM 계 중합체 이외의 카르복실기를 갖는 중합체에, 전술한 바와 마찬가지로, 반응성 2중 결합을 부여하는 것이 바람직하다.
박막층 및/또는 하도층의 필름 두께를 표면 요철 형상을 갖는 전사 원형의 고저차보다 두껍게 형성하면, 표면 요철 형상을 쉽게 재현할 수 있다. 필름 두께가이 고저차보다 동등하거나 또는 얇으면 표면 요철 형상이 변형될 수도 있고, 표면 요철 형상을 형성하는 동안 전사하는 표면 요철 형상의 볼록부에서 박막층이 파손되어, 평면부가 형성되어 불충분한 효율성을 가진 반사 특성을 얻게 된다.
박막층 및 하도층의 형성방법으로는, 예를 들어, 롤 코팅, 스핀 코팅, 스프레이법, 휠러 코팅, 딥 코팅, 커튼 플로 코팅, 와이어바 코팅, 그라비아 코팅, 에어나이프 코팅, 또는 캡 코팅 등을 들 수 있다.
이 박막층으로서 네거티브형 감광성 수지를 사용하여 표면 요철 형상을 전사시키는 경우에는, 그 형상의 안정성을 확보하기 위해 발광장치를 이용한 노광을 행하여, 광경화 부분을 경화시킨다. 적용할 수 있는 발광장치의 예로는, 카본 아크 램프, 초고압 수은 램프, 고압 수은-증기 램프, 크세논 램프, 메탈 할라이드 램프, 형광 램프, 텅스텐 램프 및 엑시머 레이저 등을 들 수 있다. 이 발광장치는 미리 형성된 요철을 경화시킬 수 있는 한 화소 및 BM 등의 패턴 형성용 발광장치들로부터 선택될 수도 있다. 이 때문에, 감광성 수지를 개시하는 양 이상의 광량을 방출할 수 있는 장치여야한다. 따라서, 일반적으로 기판 세정 장치로서 이용되고 있는 라인에 통합될 수 있는, 산란광을 사용하는 UV 조사장치가 사용될 수 있다. 이들 장치는, 포토 마스크를 사용하는 프로시져에 비하여, 적은 비용 과 노광에 대한 큰 유도(裕度) 를 갖는 필름을 형성하는데 사용될 수 있다. 상기에서 감광타입이 네거티브인 재료를 이용하였지만, 나타내었지만, 포지티브일 수도 있다.
노광은 전사 원형을 벗기기 전 또는 후에 실시한다. 또한, 필요에 따라 , 가열에 의해 요철을 경화할 수도 있고, 그 온도는 50∼250℃ 가 바람직하다. 가열은 전사 원형을 벗긴 후에 실시한다.
도 26 은 제 10 실시예에서 설명한 요철 형상의 반사전극을 가진 액정구조이다.
도 26 에서, 반사전극은 베이스 필름 상에 요철을 형성한 것이다. 이 도면에서, 베이스 필름 (414) 상에 요철 형상의 필름 (414a) 이 전사되고, 이 요철 형상의 표면에 반사전극 (413) 이 형성되고, 평탄화를 위한 평탄화막 (414b) 위에 투명 전극이 형성된다.
유기 EL 디바이스는, 도 7(c) 에 도시된 구조를 하고 있다. 도시하지 않고 있지만, 종래 기술과 동일한 구조의 액정구조를 취할 수도 있다. 본 발명의 목적을 위해, 이것이 여러 가지 구조를 취할 수 있음은 당연하다.

Claims (157)

  1. 베이스 필름을 포함하는 기능성 필름으로서,
    상기 베이스 필름은 유기 수지로 이루어지는 긴 기판이고, 두께 10㎛ 내지 200㎛, ±50ppm/℃ 이하의 열팽창률을 갖는 컬러 액정 패널용 기판으로서 사용되고,
    액정 패널로서의 복수의 광학 기능성 박막 및 복수의 디바이스 기능성 박막 중 하나 이상은 상기 베이스 필름 표면의 하나 이상의 단부에 물리적 증착법, 화학적 증착법, 도포법 또는 전사법에 의해 형성되고,
    액정 패널로서의 광학 기능성 박막 및 디바이스 기능성 박막 중 하나 이상은 지지 필름 표면상에 물리적 증착법, 화학적 증착법, 도포법 또는 전사법에 의해 형성되고,
    상기 기능성 필름 상에 형성되는 상기 복수의 광학 기능성 박막 및 상기 복수의 디바이스 기능성 박막 중 하나 이상은 상기 지지 필름으로부터 전사법에 의해 형성되고,
    상기 지지 필름의 열팽창률과 상기 베이스 필름의 열팽창률 사이의 차이는 ±30 % 이하인, 기능성 필름.
  2. 베이스 필름을 포함하는 기능성 필름으로서,
    상기 베이스 필름은 유기 수지로 이루어진 긴 기판이고, 두께 10 ㎛ 내지 200 ㎛, 폭 100cm 이상 및 ±50ppm/℃ 이하의 열팽창률을 갖는 컬러 액정 패널용 기판으로서 사용되고,
    상기 컬러 액정 패널은 복수의 상기 기능성 필름으로 형성되고,
    액정 패널로서의 복수의 광학 기능성 박막 및 복수의 디바이스 기능성 박막 중 하나 이상은 상기 베이스 필름 표면의 하나 이상의 단부에 물리적 증착법, 화학적 증착법, 도포법 또는 전사법에 의해 형성되고,
    액정 패널로서의 광학 기능성 박막 및 디바이스 기능성 박막 중 하나 이상은 지지 필름 표면상에 물리적 증착법, 화학적 증착법, 도포법 또는 전사법에 의해 형성되고, 상기 기능성 필름상에 형성된 상기 복수의 광학 기능성 박막 및 상기 복수의 디바이스 기능성 박막 중 하나 이상은 전사법에 의해 상기 지지 필름으로부터 형성되고,
    상기 지지 필름으로부터 전사법에 의해 형성되는 상기 디바이스 기능성 필름 중의 하나는 박막 트랜지스터 및 화소 전극을 포함하는 트랜지스터 층이고,
    상기 광학 박막 중 하나는 컬러 필터이고,
    상기 화소 전극 피치는 85㎛ 이하이고,
    상기 지지 필름의 열팽창률과 상기 베이스 필름의 열팽창률 사이의 차이는 ±30% 이하인, 기능성 필름.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 베이스 필름은 무기 충전제 (inorganic filler) 를 포함하는, 기능성 필름.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 무기 충전제는 입자 크기가 1nm 내지 380 nm 인, 기능성 필름.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 무기 충전제는 이산화 티탄, 산화 아연, 알루미나 또는 산화 실리콘을 포함하는, 기능성 필름.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 무기 충전제는 5 중량% 이상, 90 중량% 이하로 함유되는, 기능성 필름.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 베이스 필름은 아크릴 수지, 에폭시 수지, 고리형 올레핀 수지, 폴리이미드 또는 폴리아미드를 포함하고, 영률이 1.5 Gpa 이상인, 기능성 필름.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 베이스 필름의 영률 및 광 투과율 (550nm 의 파장) 변화는 200℃ 의 열이력에 대해 ±5% 이하인, 기능성 필름.
  9. 제 2 항에 있어서,
    상기 베이스 필름의 영률 및 광 투과율 (550nm 의 파장) 변화는 물리적 제막법, 화학적 제막법, 도포법 또는 전사법의 250℃ 의 열이력에 대해 ±5% 이하인, 기능성 필름.
  10. 제 2 항에 있어서,
    상기 베이스 필름은 80% 이상의 광 투과율을 갖는, 기능성 필름.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 아크릴 수지는 2관능 이상의 아크릴 또는 메타크릴 화합물인, 기능성 필름.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 2관능 이상의 아크릴 또는 메타크릴 화합물은 비스페놀-A 디아크릴레이트, 비스페놀-S 디아크릴레이트, 디시클로펜타디에닐 디아크릴레이트, 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트, 트리스(2-히드록시에틸)이소시아누레이트 트리아크릴레이트, 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트, 비스페놀-A 디메타크릴레이트, 비스페놀-S 디메타크릴레이트, 디시클로펜타디에닐 디메타크릴레이트, 펜타에리트리톨 트리메타크릴레이트, 트리스(2-히드록시에틸)이소시아누레이트 트리메타크릴레이트 및, 펜타에리트리톨 테트라메타크릴레이트로 구성되는 군에서 선택된 하나 이상의 화합물을 포함하는, 기능성 필름.
  13. 제 7 항에 있어서,
    상기 고리형 올레핀 수지는 고리형 올레핀 화합물의 부가 (공)중합체, 에틸렌 및 고리형 올레핀 화합물의 부가 공중합체, 또는 고리형 올레핀 화합물의 수소화된 개환 (공)중합체인, 기능성 필름.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 고리형 올레핀 화합물은 비시클로[2.2.1]헵타-2-엔, 5-메틸-비시클로[2.2.1]헵타-2-엔, 5-에틸-비시클로[2.2.1]헵타-2-엔, 5-프로필-비시클로[2.2.1]헵타-2-엔, 5-헥실-비시클로[2.2.1]헵타-2-엔, 5-데실-비시클로[2.2.1]헵타-2-엔, 5,6-디메틸-비시클로[2.2.1]헵타-2-엔, 5-메틸-5-에틸-비시클로[2.2.1]헵타-2-엔, 5-페닐-비시클로[2.2.1]헵타-2-엔, 5-시클로헥실-비시클로[2.2.1]헵타-2-엔, 트리시클로[4.3.0.12,5]데카-3-엔, 테트라시클로[4.4.0.12,5.17,10]도데카-3-엔, 3-메틸-테트라시클로[4.4.0.12,517,10]도데카-8-엔, 3-에틸-테트라시클로[4.4.0.12,517,10]도데카-8-엔, 메틸 2-메틸-비시클로[2.2.1]헵타-5-엔-2-카르복실레이트, 2-메틸-비시클로[2.2.1]헵타-5-엔 아크릴레이트, 2-메틸-비시클로[2.2.1]헵타-5-엔 메타크릴레이트, 디메틸 비시클로[2.2.1]헵타-5-엔-2,3-디카르복실레이트, 디에틸 비시클로[2.2.1]헵타-5-엔-2,3-디카르복실레이트, 3-메틸-3-메톡시카르보닐-테트라시클로[4.4.0.12,5.17,10]도데카-8-엔, 비시클로[2.2.1]헵타-5-엔-N-시클로헥실-2,3-말레이미드, 비시클로[2.2.1]헵타-5-엔-2-스피로-3'-N-페닐석신이미드, 비시클로[2.2.1]헵타-5-엔-2-스피로-3'-N-시클로헥실석신이미드, 2-[(3-에틸-3-옥세타닐)메톡시]비시클로[2.2.1]헵타-2-엔, 2-[(3-에틸-3-옥세타닐)메톡시메틸]비시클로[2.2.1]헵타-2-엔, (3-에틸-3-옥세타닐)메틸 비시클로[2.2.1]헵타-5-엔-2-카르복실레이트, 5-트리에톡시실릴-비시클로[2.2.1]헵타-2-엔, 5-메틸디메톡시실릴-비시클로[2.2.1]헵타-2-엔, 5-[1'-메틸-2',5'-디옥사-1'-실라시클로펜틸]-비시클로[2.2.1]헵타-2-엔, 5-[1'-메틸-3',3',4',4'-테트라페닐-2',5'-디옥사-1'-실라시클로펜틸]-비시클로[2.2.1]헵타-2-엔, 5-[1',4',4'-트리메틸-2' 및 6'-디옥사-1'-실라시클로헥실]-비시클로[2.2.1]헵타-2-엔으로 구성되는 군에서 선택된 하나 이상의 화합물을 포함하는, 기능성 필름.
  15. 제 2 항에 있어서,
    산소 및 습기와 같은 통상의 공기 성분이 진입하는 것을 방지하는 가스 배리어 층은 적어도 상기 광학 기능성 박막 및 상기 디바이스 기능성 박막이 형성될 상기 베이스 필름의 표면에 형성되는, 기능성 필름.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 가스 배리어 층은 가시광선에 대해 투명한, 기능성 필름.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 가스 배리어 층은 폴리비닐 알콜을 포함하는 유기 재료, 상기 유기 재료 및 비정질 점토 광물의 혼합물, 또는 결정질 점토 광물로 이루어지는, 기능성 필름.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 유기 재료, 상기 유기 재료 및 비정질 점토 광물의 혼합물, 또는 결정질 점토 광물을 포함하는 상기 가스 배리어 층은 2 이상의 층으로 이루어지는 적층 필름인, 기능성 필름.
  19. 제 2 항에 있어서,
    상기 광학 기능성 박막 및 상기 디바이스 기능성 박막을 보호하는 커버 필름은 상기 지지 필름 또는 상기 베이스 필름 상에 형성되는, 기능성 필름.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 커버 필름은 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 또는 폴리비닐 알콜을 포함하는, 기능성 필름.
  21. 제 2 항에 있어서,
    상기 광학 기능성 박막은 반사 필름, 컬러 필터, 편광 필름, 지연 필름, 배향 필름, 반사방지 필름, 광확산 필름 및 시야각 조정 필름으로 구성되는 군으로부터 선택된 하나 이상의 광학 기능성 박막인, 기능성 필름.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 반사 필름은 요철 표면을 갖는, 기능성 필름.
  23. 제 2 항에 있어서,
    상기 디바이스 기능성 박막은 적어도 액정 디바이스의 액정을 구동하는 박막 트랜지스터 및 화소 전극을 포함하는 트랜지스터 층을 갖는, 기능성 필름.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 화소 전극은 투명 전극 또는 반-투명 전극인, 기능성 필름.
  25. 제 23 항에 있어서,
    상기 트랜지스터 층은 상기 액정 패널을 구동하는 주변 회로를 포함하는, 기능성 필름.
  26. 제 2 항에 있어서,
    상기 디바이스 기능성 박막은 액정 디바이스의 투명 대향 전극인, 기능성 필름.
  27. 제 2 항에 있어서,
    액정 디바이스 또는 평면 발광 디바이스는 상기 디바이스 기능성 박막을 포함하는, 기능성 필름.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 액정 디바이스로서 기능하는 상기 디바이스 기능성 박막은 투명 대향 전극인, 기능성 필름.
  29. 제 27 항에 있어서,
    상기 평면 발광 디바이스는 유기 EL 디바이스인, 기능성 필름.
  30. 제 29 항에 있어서,
    유기 EL 디바이스로서의 상기 디바이스 기능성 박막들은 반사 전극, 유기 발광 층 및 투명 전극인, 기능성 필름.
  31. 제 29 항에 있어서,
    상기 베이스 필름의 상기 유기 EL 디바이스와 접하는 표면상에 형성되는 반사 필름은 적어도 상기 유기 EL 디바이스로부터 방출되는 광을 반사하고, 상기 유기 EL 디바이스의 다른 표면으로부터 반사되는 광을 방출하는, 기능성 필름.
  32. 제 31 항에 있어서,
    상기 반사 필름은 유기 EL 디바이스의 반사전극인, 기능성 필름.
  33. 제 29 항에 있어서,
    상기 유기 EL 디바이스에서, 발광 층은 양극 (anode) 과 음극 (cathode) 사이에 샌드위칭되는, 기능성 필름.
  34. 제 33 항에 있어서,
    홀-수송 층은 상기 양극과 상기 발광 층 사이에 위치하는, 기능성 필름.
  35. 제 33 항에 있어서,
    전자-수송 층은 상기 음극과 상기 발광 층 사이에 위치하는, 기능성 필름.
  36. 제 29 항에 있어서,
    상기 유기 EL 디바이스로부터 상기 컬러 필터를 통과한 방출광은 백색을 띄고, 상기 유기 EL 디바이스로부터의 광 파장은 상기 컬러 필터를 구성하는 각 컬러에 대한 스펙트럼 투과 특성 내에 있는, 기능성 필름.
  37. 제 36 항에 있어서,
    방출된 광의 최대 파장 값이 2 개 이상 인, 기능성 필름.
  38. 제 37 항에 있어서,
    상기 최대 파장 값은 적색, 녹색, 및 청색의 파장 값에 대응하는, 기능성 필름.
  39. 제 37 항에 있어서,
    방출된 광의 상기 최대 파장 값 중 적어도 하나가 인광인, 기능성 필름.
  40. 제 39 항에 있어서,
    인광 방출을 위한 발광 호스트는 부분 구조 단위로서 카르바졸 유도체, 비페닐 유도체, 스티릴 유도체, 벤조푸란 유도체, 디오펜 유도체, 또는 아릴실란 유도체를 포함하는, 기능성 필름.
  41. 제 33 항에 있어서,
    상기 양극은 Au, Ag 금속, CuI, 인듐틴옥사이드 (ITO), 인듐 징크 옥사이드 (IZO), SnO2, GZO (Ga2O3 첨가 ZnO), In2O3 또는 ZnO 를 포함하는, 기능성 필름.
  42. 제 33 항에 있어서,
    상기 음극은 나트륨, 나트륨-칼륨 합금, 마그네슘, 리튬, 마그네슘과 은의 혼합물, 마그네슘과 알루미늄의 혼합물, 마그네슘과 인듐의 혼합물, 알루미늄, 알루미늄과 산화 알루미늄의 혼합물 또는 희토류 금속을 포함하는, 기능성 필름.
  43. 제 33 항에 있어서,
    상기 양극과 상기 베이스 필름 사이에 반사 필름이 형성되는, 기능성 필름.
  44. 제 43 항에 있어서,
    상기 양극은 금속 및 투명 전극을 포함하는 상기 반사 필름으로 이루어진 적층 필름인, 기능성 필름.
  45. 제 43 항에 있어서,
    상기 양극은 절연 필름과 접하는 금속을 포함하는 상기 반사 필름상에 형성되는, 기능성 필름.
  46. 제 30 항에 있어서,
    상기 유기 EL 디바이스 상에 상기 유기 EL 디바이스를 보호하는 보호 필름이 형성되는, 기능성 필름.
  47. 제 46 항에 있어서,
    상기 보호 필름은 적어도 상기 발광 층의 에지를 덮는, 기능성 필름.
  48. 제 46 항에 있어서,
    상기 보호 필름은 상기 발광 층의 상기 에지, 및 상기 투명 전극에 의해 덮여 있지 않은 상기 발광 층의 상면을 덮는, 기능성 필름.
  49. 제 46 항에 있어서,
    상기 보호 필름은 SiO2, SiN, Al2O3 또는 AlN 을 포함하는, 기능성 필름.
  50. 제 27 항에 기재된 상기 기능성 필름을 포함하는 이면-발광 소스.
  51. 제 27 항에 기재된 상기 기능성 필름 상에 형성되는 광학 기능성 박막을 포함하는 이면-발광 소스.
  52. 제 51 항에 있어서,
    상기 광학 기능성 박막은 적어도 편광 필름 또는 지연 필름인, 이면-발광 소스.
  53. 제 21 항에 있어서,
    상기 편광 필름은 1 축 방향으로 분자-배향한 중합체 필름에 요오드, 2색성 염료, 또는 요오드 및 2색성 염료 모두를 배향 흡착함으로써 제조되는 필름인, 기능성 필름.
  54. 제 21 항에 있어서,
    상기 편광 필름은 요오드, 2색성 염료, 또는 요오드 및 2색성 염료 모두를 포함하는 수지를 필름화 하고 상기 필름을 연신함으로써 제조되고, 요오드, 2색성 염료, 또는 요오드 및 2색성 염료 모두가 1 축 방향으로 배향된 필름인, 기능성 필름.
  55. 제 54 항에 있어서,
    상기 수지는 폴리비닐 알콜, 부분 포르말화 폴리비닐 알콜, 부분적으로 비누화된 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체와 같은 폴리비닐 알콜 수지, 폴리올레핀 수지, 아크릴 수지, PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트) 나 PEN(폴리에틸렌 나프탈레이트) 과 같은 폴리에스테르 수지, 폴리아미드 수지, 폴리아미드 이미드 수지, 폴리이미드 수지, 폴리카보네이트 수지, 및 폴리술폰 수지로 구성되는 군으로부터 선택된 하나의 수지를 포함하는, 기능성 필름.
  56. 제 21 항에 있어서,
    상기 지연 필름은 단관능 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트가 다음의 식 (1) 로 표시되는 중합성 액정 조성물을 경화함으로써 제조되는 필름인, 기능성 필름.
    ([화학식 1]
    Figure 112007058962944-pct00027
    여기서, X 는 수소 또는 메틸을 표시하고,
    6-원환 A, B, 및 C 는 독립적으로
    [화학식 2]
    Figure 112007058962944-pct00028
    을 표시하고,
    n 은 0 또는 1 의 정수를 표시하고,
    m 은 1 내지 4 의 정수를 표시하고,
    Y1 및 Y2 는 독립적으로, 단결합, -CH2CH2-, -CH2O-, -OCH2-, -COO-, -OCO-, -C≡C-, -CH=CH-, -CF=CF-, -(CH2)4-, -CH2CH2CH2O-, -O CH2CH2CH2-, -CH=CHCH2CH2-, 또는 -CH2CH2CH=CH- 를 표시하고,
    Y3 은 수소원자, 할로겐원자, 시아노기, 탄소원자수 1 내지 20 의 알킬기, 알콕시기, 알케닐기 또는 알케닐옥시기를 표시함.)
  57. 제 21 항에 있어서,
    상기 지연 필름은 방향족 폴리이미드 또는 방향족 폴리아미드 필름인, 기능성 필름.
  58. 제 57 항에 있어서,
    상기 방향족 폴리아미드는 다음의 식 (2) 에 의해 표시되는 단위를 포함하는, 기능성 필름.
    ([화학식 3]
    Figure 112007058962944-pct00029
    여기서, Ar1 및 Ar2 는, 예를 들어,
    [화학식 4]
    Figure 112007058962944-pct00030
    플루오렌 잔기로부터 선택될 수 있고,
    X 는 -O-, -CH2-, -CO-, -SO2-, -S-, -C(CH3)2-, -CF2-, -C(CF3)2- 를 표시함.)
  59. 제 58 항에 있어서,
    상기 식 (2) 에 의해 표시되는 반복단위를 50 몰% 이상 포함하는, 기능성 필름.
  60. 제 57 항에 있어서,
    상기 방향족 폴리아미드는 다음의 식 (3) 에 의해 표시되는 단위를 포함하는, 기능성 필름.
    ([화학식 5]
    Figure 112007058962944-pct00031
    여기서 Ar3 은, 예를 들어,
    [화학식 6]
    Figure 112007058962944-pct00032
    플루오렌 잔기로부터 선택될 수 있고,
    X 및 Y는 -O-, -CH2-, -CO-, -SO2-, -S-, -C(CH3)2-, -CF2-, -C(CF3)2- 를 표시함.)
  61. 제 60 항에 있어서,
    상기 식 (3) 에 의해 표시되는 반복단위를 50 몰% 이상 포함하는, 기능성 필름.
  62. 제 58 항에 있어서,
    상기 식 (2) 의 방향 환 상의 수소원자 중 일부가 할로겐기, 니트로기, 알킬기, 알콕시기, 히드록실기, 및 트리플루오로메틸기를 포함하는 치환기로 치환되어 있거나, 또는 상기 중합체를 구성하는 아미드 결합 중의 수소원자가 치환기에 의해 치환되어 있는, 기능성 필름.
  63. 제 62 항에 있어서,
    파라 방향으로 결합된 상기 방향환이 상기 전체 방향환의 50 몰% 이상인, 기능성 필름.
  64. 제 21 항에 있어서,
    상기 배향 필름은 2색성 염료로서 중합성기를 갖는 안트라퀴논 염료 유도체 또는 중합성기를 갖는 아조 염료 유도체의 경화 필름인, 기능성 필름.
  65. 제 64 항에 있어서,
    중합성기를 갖는 상기 아조 염료 유도체는 다음의 식 (4) 에 의해 표시되는, 기능성 필름.
    ([화학식 7]
    Figure 112007058962944-pct00033
    여기서, R1 은 독립적으로, 수소원자, 할로겐원자, 카르복실기, 할로겐화메틸기, 할로겐화메톡시기, 시아노기 및 수산기로 구성되는 군에서 선택되는 하나의 기를 나타내고,
    M 은 수소원자, 알칼리 금속원자, 또는 NH4 를 나타내고,
    R2 는 선택적으로 연결쇄를 갖는 중합성기를 나타냄.)
  66. 제 64 항에 있어서,
    상기 안트라퀴논 염료 유도체는 다음의 식 (5) 에 의해 표시될 수 있는 중합성기를 갖는, 기능성 필름.
    ([화학식 8]
    Figure 112007058962944-pct00034
    여기서, R3 은 독립적으로 중합성기를 나타내고,
    R3 중 하나 이상이 선택적으로 연결쇄를 갖고, 나머지 R3 들이 다음의 식 (6) 으로 표시되는 라디칼, 수소원자, 할로겐원자, 수산기, 니트로기, 술폰산기, 술폰산염기, 할로겐화메틸기, 시아노기, 아미노기, 포르밀기, 카르복실기, 및 피페리디노기로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상을 나타내며,
    [화학식 9]
    Figure 112007058962944-pct00035
    여기서, R4 는 수소원자, 알킬기, 시클로알킬기, 페닐기, 피페리디노기, 및 이들 기를 알킬기, 시클로알킬기, 페닐기, 알콕실기, 시클로알콕실기, 또는 페녹시기로 치환한 유기로 구성되는 군으로부터 선택된 하나 이상의 기를 나타냄.)
  67. 제 64 항에 있어서,
    2색성 염료를 포함하는 상기 광배향된 재료의 상기 중합성기는 (메트)아크릴로일기, (메트)아크릴아미드기, 비닐기 및 비닐 에테르기로 구성되는 군으로부터 선택된 하나 이상의 라디칼인, 기능성 필름.
  68. 제 21 항에 있어서,
    상기 컬러 필터 상에 보호 필름이 증착되는, 기능성 필름.
  69. 제 68 항에 있어서,
    상기 보호 필름은 폴리에스테르 수지 또는 폴리에틸렌 수지를 포함하는 필름인, 기능성 필름.
  70. 제 21 항에 있어서,
    상기 광학 기능성 박막은 컬러 필터이고, 상기 컬러 필터 상에 커버 필름이 형성되는, 기능성 필름.
  71. 제 70 항에 있어서,
    상기 커버 필름은 자기-점착성이 있는 에틸렌-비닐 아세테이트 수지를 포함하는, 기능성 필름.
  72. 제 70 항에 있어서,
    상기 커버 필름은 접착제를 매개로 하여 상기 컬러 필터 상에 적층되는, 기능성 필름.
  73. 제 72 항에 있어서,
    상기 접착제는 상기 커버 필름 상에 도포되는, 기능성 필름.
  74. 제 72 항에 있어서,
    상기 접착제는 아크릴 수지를 포함하는, 기능성 필름.
  75. 제 2 항에 있어서,
    상기 기능성 박막의 최상층은 배향 필름인, 기능성 필름.
  76. 삭제
  77. 제 75 항에 기재된 상기 기능성 필름들의 상기 배향 필름들을 서로 대향하도록 배치하고, 상기 배향 필름들 사이의 공간을 액정으로 채움으로써 제조되는, 액정 패널.
  78. 제 50 항에 기재된 상기 이면 발광 소스가 탑재된, 전자 디바이스.
  79. 제 77 항에 기재된 상기 액정 패널이 탑재된, 전자 디바이스.
  80. 제 78 항에 있어서,
    상기 전자 디바이스는 휴대용 전자 디바이스인, 전자디바이스.
  81. 베이스 필름을 포함하는 기능성 필름으로서,
    상기 베이스 필름은 유기 수지로 이루어지는 긴 기판이고 컬러 액정 패널용 기판으로서 사용되고,
    상기 베이스 필름은 두께 10㎛ 내지 200㎛, 열팽창률 ±50ppm/℃ 이하이고,
    액정 패널로서의 복수의 광학 기능성 박막 및 복수의 디바이스 기능성 박막 중 하나 이상은 상기 베이스 필름의 하나 이상의 단부에 물리적 증착, 화학적 증착, 도포법 또는 전사법에 의해 형성되고,
    상기 베이스 필름은 아크릴 수지, 에폭시 수지, 고리형 올레핀 수지, 폴리이미드 또는 폴리아미드를 포함하고,
    상기 베이스 필름은 무기 충전제를 포함하고,
    상기 베이스 필름의 영률 및 광 투과율 (550nm 의 파장) 의 변화는 물리적 증착, 화학적 증착, 도포법 또는 전사법의 200℃ 의 열이력에 대해 ±5% 이하인, 기능성 필름.
  82. 베이스 필름을 포함하는 기능성 필름으로서,
    상기 베이스 필름은 유기 수지로 이루어진 긴 기판이고 컬러 액정 패널용 기판으로서 사용되고,
    상기 베이스 필름은 두께 10㎛ 내지 200㎛, 열팽창률 ±50ppm/℃ 이하이고,
    상기 컬러 액정 패널은 복수의 상기 기능성 필름으로 형성되고,
    액정 패널로서의 복수의 광학 기능성 박막 및 복수의 디바이스 기능성 박막 중 하나 이상은 상기 베이스 필름의 적어도 하나 이상의 단부에 물리적 증착, 화학적 증착, 도포법 또는 전사법에 의해 형성되고,
    상기 베이스 필름은 아크릴 수지, 에폭시 수지, 고리형 올레핀 수지, 폴리이미드 또는 폴리아미드를 포함하고,
    상기 베이스 필름은 무기 충전제를 포함하고,
    상기 베이스 필름의 영률 및 광 투과율 (550nm 의 파장) 은 물리적 증착, 화학적 증착, 도포법 또는 전사법의 200℃ 의 열이력에 대해 ±5% 이하 이하인, 기능성 필름.
  83. 베이스 필름을 포함하는 기능성 필름으로서,
    상기 베이스 필름은 유기 수지로 이루어진 긴 기판이고 컬러 액정 패널로서 사용되고,
    상기 베이스 필름은 두께 10㎛ 내지 200㎛, 열팽창률 ±50ppm/℃ 이하이고,
    상기 컬러 액정 패널은 복수의 상기 기능성 필름으로 형성되고,
    액정 패널로서의 복수의 광학 기능성 박막 및 복수의 디바이스 기능성 박막중 하나 이상은 상기 베이스 필름의 적어도 일 단부에 물리적 증착, 화학적 증착, 도포법 또는 전사법에 의해 형성되고,
    상기 베이스 필름은 아크릴 수지, 에폭시 수지, 고리형 올레핀 수지, 폴리이미드 또는 폴리아미드를 포함하고,
    상기 베이스 필름은 무기 충전제를 포함하고,
    상기 베이스 필름의 영률 및 광 투과율 (550nm 의 파장) 은 24 시간의 고온 저장 동안 200℃ 의 열이력에 대해 ±5% 이하 이하인, 기능성 필름.
  84. 삭제
  85. 제 60 항에 있어서,
    식 (3) 의 방향환의 수소원자 중 일부는 할로겐기, 니트로기, 알킬기, 알콕시기, 히드록실기, 및 트리플루오로메틸기를 포함하는 치환기로 치환되어 있거나, 또는, 상기 중합체를 구성하는 아미드 결합 중의 수소원자가 치환기에 의해 치환되어 있는, 기능성 필름.
  86. 제 85 항에 있어서,
    파라 방향으로 결합된 상기 방향환이 상기 전체 방향환의 50 몰% 이상인, 기능성 필름.
  87. 제 51 항에 기재된 상기 이면 발광 소스를 구비한 전자 디바이스.
  88. 제 79 항에 있어서,
    상기 전자 디바이스는 휴대용 전자 디바이스인, 전자 디바이스.
  89. 제 19 항에 있어서,
    상기 커버 필름의 열팽창률과 상기 베이스 필름의 열팽창률 간의 차이는 ±30% 이하인, 기능성 필름.
  90. 제 11 항에 있어서,
    상기 아크릴 수지는 3 관능 이상의 아크릴 또는 메타크릴 화합물인, 기능성 필름.
  91. 제 90 항에 있어서,
    상기 3관능 이상의 아크릴 또는 메타크릴 화합물은 비스페놀-A 디아크릴레이트, 비스페놀-S 디아크릴레이트, 디시클로펜타디에닐 디아크릴레이트, 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트, 트리스(2-히드록시에틸)이소시아누레이트 트리아크릴레이트, 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트, 비스페놀-A 디메타크릴레이트, 비스페놀-S 디메타크릴레이트, 디시클로펜타디에닐 디메타크릴레이트, 펜타에리트리톨 트리메타크릴레이트, 트리스(2-히드록시에틸)이소시아누레이트 트리메타크릴레이트 및, 펜타에리트리톨 테트라메타크릴레이트로 구성되는 군에서 선택된 하나 이상의 화합물을 포함하는, 기능성 필름.
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