KR100864061B1 - 폴리머를 이용한 플렉서블 액정디스플레이의 제조방법 - Google Patents

폴리머를 이용한 플렉서블 액정디스플레이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 폴리머를 이용한 플렉서블 액정디스플레이의 어셈블리 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 플렉서블 액정디스플레이의 제 1플렉서블 기판과 제 2플렉서블 기판의 어셈블리 공정을 진행 할 시 반도체 공정기술인 사진식각 공정을 이용하여 탄성 중합체인 폴리머를 채용 및 소성 특성을 이용함으로써, 스패이서의 패턴과 동시에 접합의 격벽을 제작하고, 폴리머의 제 1 플렉서블 기판과 제 2 플렉서블 기판을 셀프-어셈블리 함으로서, 별도의 고온 공정이나 UV-엑폭시와 같은 접합공정 없이도 플렉서블 액정디스플레이의 구동 시 안정된 셀 갭을 유지할 수 있다.
이를 위해, 본 발명은 제 1, 2 플렉서블 기판에 투명전극층, 무기배향막층을 형성하는 제1단계; 상기 생성된 제 1 플렉서블 기판의 무기배향막층 상에 프리폴리머(prepolymer)로 고형화하여 스패이서 패턴을 형성하는 제2단계; 상기 제작된 제 1, 2 플렉서블 기판의 무기배향막에 액정배향공정을 위한 3단계; 상기 제 1 플렉서블 기판을 제 2플렉서블 기판과 접합하여 폴리머를 소성 및 고착화 시키는 4단계; 액정의 주입 후 접합하는 제5단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
Figure 112007503721403-pat00005
플렉서블 LCD, 폴리머 스패이서, 셀프 어셈블리

Description

폴리머를 이용한 플렉서블 액정디스플레이의 제조방법{Fabrication method of flexible liquid crystal display using a polymer}
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플렉서블 기판에 투명전극의 제조방법을 설명하기 위한 공정 단면도이고,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 폴리머를 이용한 스패이서 패턴을 나타내는 사시도이다.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
10a: 제 1 플렉서블 기판 10b : 제 2 플렉서블 기판
11a: 제 1 플렉서블 기판 상의 투명전극
11b: 제 2 플렉서블 기판 상의 투명전극
12a: 제 1 플렉서블 기판 상의 무기배향막
12b: 제 2 플렉서블 기판 상의 무기배향막
13: 폴리머 스페이서
본 발명은 폴리머를 이용한 플랙서블 기판의 셀프-어셈블리 방법에 관한 것 으로서, 더욱 상세하게는 플렉서블 액정디스플레이 제작을 위해 반도체 공정 기술인 사진식각 방법과 탄성 중합체인 폴리머를 이용하여 픽셀 단위로 폴리머-격벽(polymer-isolation wall) 제작 및 제 1 플렉서블 기판과 제 2 플렉서블 기판의 접합을 통해 각각의 픽셀마다 액정의 균일한 셀 갭을 유지함으로써 안정된 플렉서블 액정디스플레이의 구동을 위한 셀프-어셈블리 제작 공정에 관한 것이다.
일반적으로 플렉서블 액정디스플레이 어셈블리 공정 시 셀 갭을 유지하기 위해 마이크로-스패이서를 사용하거나 최근에는 UV-엑폭시를 이용하고 있다.
기존의 평판패널에 사용되는 마이크로-스패이서는 지름이 수 um의 볼을 사용하는 방법으로 패널의 상판과 하판의 일정한 셀 갭을 유지하는데 사용하고 있다.
그리고 UV-엑폭시 방식은 액정 주입과 함께 UV-에폭시를 주입하여 UV-노광하여 소성시킴으로써 플렉서블 기판의 셀 갭을 유지하는 기술 등을 들 수 있다.
최근에는 폴리머의 소성 특성을 이용하여 마스터 몰더를 제작 후 폴리머를 형틀에 부어 고형화한 후, 이를 필-오프 (peel-off) 하는 방식을 사용하여 플렉서블 액정디스플레이의 픽셀패턴 및 픽셀 단위의 격벽(isolation wall)으로 사용되고 있다. 이는 격벽의 폭과 높이를 수 um까지 조절할 수 있으며, 폴리머의 특성으로 외부의 물리적 힘에 따라 탄성의 성질을 갖고 있어 휘어짐에 따라 깨지지 않고 일정한 셀 갭을 유지할 수 있다.
위의 방법들을 통하여 제작된 플렉서블 액정디스플레이 소자로 제작되기 위해서는 외부 물리적인 힘에 의해 플렉서블 기판이 휘어짐에도 일정한 셀 갭을 유지해야 하며, 전기화학적으로 안정해야 하며, 깨지거나 찢어지지 않아야 한다.
그러나, 상기 방식들을 통해 생성된 스패이서는 통상 액정의 유실을 막기 위하여 제 1 플레서블 기판과 제 2 플렉서블 기판에 별도의 접합 및 실링(sealing) 공정이 필요하며, 이는 공정상의 절차가 복잡하고 UV-에폭시와 같은 외부 빛에 민감한 특성을 지닌 재료를 액정과 함께 주입하여 제작함으로써 플렉서블 액정디스플레이의 동작 신뢰성을 기대하기 어렵다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 별도의 에폭시나 스패이서 없이 기존의 반도체 공정기술인 사진식각 공정으로 폴리머를 이용하여 픽셀 단위의 스패이서 기둥을 형성함과 동시에 폴리머의 소성 특성을 이용하여 상부 기판과 하부 기판의 접합을 유도함으로써 셀프-어셈블리 하는 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 플렉서블 액정디스플레이의 제조방법에 있어서, 제 1 플렉서블 기판과 제 2 플렉서블 기판에 투명전극층, 무기배향막층을 형성하는 제1단계; 상기 생성된 제 1 플렉서블 기판의 무기배향막층 상에 폴리머(prepolymer)로 고형화하여 스패이서 패턴을 형성하는 제2단계; 상기 제작된 제 1 플렉서블 기판과 제 2 플렉서블 기판의 액정배향을 위한 무기배향막 정렬공정을 위한 3단계; 상기 제 1 플렉서블 기판과 상기 제 2 플렉서블 기판을 접합하여 폴리머를 소성 및 고착화 시키는 4단계; 액정의 주입 후 실링(sealing)하는 제5단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
더욱 바람직한 구현예로서, 상기 제1단계는 플렉서블 기판에 투명전극층, 무기배향막층을 박막 증착법으로 형성되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 제1단계는 사진 식각 공정을 이용하여 투명전극의 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제2단계는 사진 식각 공정을 이용하여 폴리머 스패이서 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
특히, 상기 제2단계는 상기 사진 식각 방법은 마스터 몰더 패턴형성 시 폴리머의 폭과 높이 및 액정 픽셀의 크기를 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제3단계는 상기 무기배향막에 액정정렬을 위해 배향공정단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제4단계는 상기 제 1 플렉서블 기판에 형성된 폴리머 스패이서와 제 2 플렉서블 기판의 접합 후 폴리머를 소성시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제5단계는 상기 액정주입 및 주입구를 실링단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명한다.
첨부한 도 1 내지 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이의 제조방법을 설명하기 위한 공정 단면도를 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 제 1 플렉서블 기판(10a)과 제 2 플렉서블 기판(10b)에 투 명전극층(11a, 11b)과 무기배향막층(12a, 12b)을 형성한다. 투명전극층(11a, 11b)과 무기배향막층(12a, 12b)은 투명재료 혹은 그 이외 사용 가능한 재료를 포함한다.
도 2를 참조하면, 상기 무기배향막층(12a)에 사진 식각 공정을 이용하여 마스터 몰더를 패터닝하여 폴리머 스패이서(13)을 선택적으로 적층한다. 상기 폴리머로는 폴리디메틸실록산(PDMS, Polydimethylsiloxane)이 사용될 수 있다.
여기서 마스터 몰더의 패턴은 완성될 폴리머 스패이서(13)의 폭과 높이 및 픽셀의 크기를 결정한다. 그리고 폴리머 스패이서의 소성공정을 시행하여 고형화(prepolymerization)시킨다. 상기 소성공정 후 측벽에 생성된 마스터 몰더 층은 유기용매를 통해 제거한다.
도 3를 참조하면, 상기의 제 1 플렉서블 기판의 폴리머 스패이서를 이용하여 제 2 플렉서블 기판과 접합 면의 소성공정을 통해 고착화하여 고형화(polymerization)시켜 셀프-어셈블리 공정 후 액정을 주입시켜 플렉서블 액정디스플레이를 구현할 수 있다.
이로써, 본 발명에 따른 폴리머 스패이서를 이용한 플렉서블 액정디스플레이가 제조된다.
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시예들을 모두 포함한다.
이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 폴리머 스패이서를 이용한 플렉서블 디스플레이의 어셈블리 제작에 의하면, 제 1 플렉서블 기판과 제 2 플렉서블 기판의 별도의 재료를 이용한 접합공정 없이 프리폴리머(prepolymer)의 특성을 이용하여 스패이서 제작과정 내에서 제 1 플렉서블 기판과 제 2플렉서블 기판의 셀 갭 유지 및 접합하여 셀프-어셈블리 할 수 있다.
본 발명은 전기 화학적으로 안정하며, 외부 힘에 의해 깨지지 않는 탄성 폴리머를 스패이서 및 접합제로 사용하여, 구부러지거나 휘어진 상태에서 플렉서블 액정디스플레이 구동 시 각 픽셀마다 일정한 셀 갭을 유지하여 높은 안정성을 유지할 수 있는 플렉시블 액정디스플레이 소자를 제조할 수 있는 효과가 있다.

Claims (7)

  1. 디스플레이 장치의 제조방법에 있어서,
    제 1 플렉서블 기판과 제 2 플렉서블 기판 상에 투명전극층과 무기배향막층을 형성하는 제1단계;
    상기 제 1 플렉서블 기판의 무기배향막층 상에 스패이서 패턴의 마스터 몰더(master molder)를 제작하는 제2단계;
    상기 마스터 몰더에 선택적으로 액상의 폴리디메틸실록산(PDMS, Polydimethylsiloxane)을 부어 고착시킨 후 소성(prepolymerization)시키는 제3단계;
    상기 제3단계에서의 제 1 플렉서블 기판의 결과물 상에 상기 투명전극층과 무기배향막층이 형성된 제 2 플렉서블 기판을 접합 후 상기 폴리디메틸실록산을 경화시키는 제4단계; 및
    상기 제 1 플렉서블 기판과 상기 제 2 플렉서블 기판 사이에 액정을 주입하는 제5단계를 포함하되,
    상기 스패이서는 어셈블리 페이스트(paste)와 스패이서의 기능을 동시에 수행하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1단계는 상기 투명전극층의 패턴을 형성한 후 상기 무기배향막층을 적층하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2단계는 상기 마스터 몰더의 패턴이 사진 식각 공정에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제3단계는 상기 마스터 몰더의 구조를 이용하여 일정량의 폴리머 용액을 주입 후 소성시켜 프리폴리머로 형성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치의 제조방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제3단계는 경화된 프리폴리머 이외의 상기 마스터 몰더를 용해 및 식각 공정을 통해 제거함으로써 프리폴리머 스패이서 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치의 제조방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제4단계는 프리폴리머의 소성시 고형화, 고착화 특성을 이용하여 상기 제 1 플렉서블 기판과 상기 제 2 플렉서블 기판을 접합하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치의 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제5단계는 액정주입 후 주입구를 실링하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치의 제조방법.
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