KR101113734B1 - 곡면 디스플레이 패널 제조 방법 - Google Patents

Abstract

서로 마주하는 제1 기판과 제2 기판을 포함하는 평면 형태의 디스플레이 패널을 이용하여 원하는 곡면 형태의 곡면 디스플레이 패널을 제조하는 곡면 디스플레이 패널 제조 방법은, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판의 두께가 미리 설정된 두께로 감소되도록 외측의 적어도 일부를 각각 깎아내는 단계, 그리고 상기 제1 기판과 상기 제2 기판의 외측의 가장자리 중 상기 원하는 곡면 형태로 성형된 상태에서 휘어지지 않는 모서리 근처의 가장자리 영역에 고정층을 형성하는 단계를 포함한다.

Description

곡면 디스플레이 패널 제조 방법{Method for manufacturing display panel with curved shape}

본 발명은 곡면 형태를 가지는 디스플레이 패널을 제조하는 곡면 디스플레이 패널 제조 방법에 관한 것이다.

디스플레이 기술이 발달하면서 다양한 종류의 디스플레이 장치가 개발되어 사용되고 있다. 그 중 액정을 이용하여 영상을 구현하는 액정 표시 장치가 있다.

일반적인 액정 표시 장치(liquid crystal display, LCD)의 액정 패널(liquid crystal panel)은 두 기판과 그 사이에 들어 있는 유전율 이방성(dielectric anisotropy)을 갖는 액정층을 포함한다. 액정층에 전계를 인가하고, 이 전계의 세기를 조절하여 액정층을 통과하는 빛의 투과율을 조절함으로써 원하는 화상을 얻는다. 이러한 액정 표시 장치는 휴대가 간편한 평판 표시 장치(flat panel display, FPD) 중에서 대표적인 것으로서, 이 중에서도 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)를 스위칭 소자로 이용한 TFT-LCD가 주로 이용되고 있다.

액정 패널의 서로 마주하도록 배치되는 두 기판 중 하부의 기판에는 복수의 표시 신호선, 즉 게이트선과 데이터선, 다수의 박막 트랜지스터와 화소 전극 등이 형성되며, 두 기판 중 상부의 기판에는 색 필터(color filter)와 공통 전극이 형성된다.

이러한 액정 패널은 통상 평평한 형태로 제조되므로 곡면 형태의 디스플레이가 필요한 경우 통상적인 평평한 액정 패널이 사용될 수 없는 문제가 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 종래의 액정 패널의 유리 기판 대신에 플레시블(flexible)한 재질의 기판을 채용하여 외력이 가해지는 경우에 휘어질 수 있도록 형성된 플렉시블 액정 패널이 개발되었다. 그러나 종래의 플렉시블 액정 패널은 제조 과정이 어렵고 제조 원가가 비싼 문제가 있었다.

한편, 종래의 유리 기판을 가지는 평면 디스플레이 패널의 유리 기판을 식각 등의 방법으로 깎아내어 휘어질 수 있는 상태로 만든 후 이를 원하는 형태로 휜 상태로 고정함으로써 곡면 디스플레이 패널을 제조하는 방법이 소개된 바 있다. 그러나 이러한 방법에 따르면 유리 기판을 깎아내어 휘는 과정에서 곡면을 형성하는 방향의 외측단 부분에서 마주하는 두 기판이 멀어지는 현상이 발생하여 오목한 쪽의 기판의 외측단 부분에 변형이 일어나 두 기판이 벌어지는 현상이 발생하는 문제가 있었다. 이러한 두 기판 사이의 벌어짐은 두 기판 사이의 셀 갭(cell gap) 무너짐 현상을 야기할 수 있다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 서로 마주하는 유리 기판을 깎은 후 휘는 과정에서 두 기판이 벌어지는 현상을 방지할 수 있는 곡면 형태의 디스플레이 패널 제조 방법을 제공하는 것이다.

상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 한 실시예에 따른 서로 마주하는 제1 기판과 제2 기판을 포함하는 평면 형태의 디스플레이 패널을 이용하여 원하는 곡면 형태의 곡면 디스플레이 패널을 제조하는 곡면 디스플레이 패널 제조 방법은, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판의 두께가 미리 설정된 두께로 감소되도록 외측의 적어도 일부를 각각 깎아내는 단계, 그리고 상기 제1 기판과 상기 제2 기판의 외측의 가장자리 중 상기 원하는 곡면 형태로 성형된 상태에서 휘어지지 않는 모서리 근처의 가장자리 영역에 고정층을 형성하는 단계를 포함한다.

상기 제1 기판 및 상기 제2 기판의 외측의 적어도 일부를 각각 깎아내는 단계에서, 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판의 외측 중 상기 원하는 곡면 형태로 성형된 상태에서 휘어지지 않는 모서리 근처의 가장자리 영역은 깎아지지 않은 상태로 남겨질 수 있다. 그리고 상기 고정층은 상기 제1 기판과 상기 제2 기판의 깎아지지 않은 상태로 남겨진 가장자리 영역 및 상기 제1 기판과 상기 제2 기판의 깎아진 영역 일부를 덮도록 형성될 수 있다.

상기 제1 기판 및 상기 제2 기판의 외측의 적어도 일부를 각각 깎아내는 단계에서 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판의 외측의 전부가 깎아내어질 수 있다. 그리고 상기 고정층은 상기 제1 기판과 상기 제2 기판의 깎아진 외측의 가장자리 중 상기 원하는 곡면 형태로 성형된 상태에서 휘어지지 않는 모서리 근처의 가장자리 영역에 형성될 수 있다.

상기 고정층은 자외선 경화 수지 또는 열경화 수지를 경화시켜 형성되거나 광학성 투명 접착제(OCA, Optically clear adhesive)로 형성될 수 있다.

본 발명에 의하면, 기판을 깎은 후 이를 휘어서 고정하여 곡면 디스플레이를 제조하는 방법에 있어서, 기판을 깎은 후 원하는 곡면 형태로 성형된 상태에서 휘어지지 않는 모서리 근처의 가장자리 영역에 고정층을 형성함으로써, 깎아진 기판이 휘어지는 과정에서 두 기판이 서로 멀어지게 되어 오목한 쪽에 있는 기판이 변형되어 두 기판이 멀어지게 되어 발생할 수 있는 셀 갭 무너짐 현상을 효과적으로 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 곡면 디스플레이 패널 제조 방법에 의해 제작된 곡면 디스플레이 패널의 개략적인 사시도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 선을 따라 절개한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 곡면 디스플레이 패널 제조 방법에 있어서 평면 형태의 디스플레이 패널의 외측면을 깎는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 곡면 디스플레이 패널 제조 방법에 있어서 디스플레이 패널의 외측면에 편광판을 부착하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 곡면 디스플레이 패널 제조 방법에 있어서 평면 형태의 디스플레이 패널의 외측면에 고정층을 형성하는 과정을 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 곡면 디스플레이 패널 제조 방법에 있어서 평면 형태의 디스플레이 패널의 외측면에 보강 플레이트를 부착하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 곡면 디스플레이 패널 제조 방법에 의해 제조된 곡면 디스플레이 패널의 단면도이다.

이하에서 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층이나 막 등의 부분이 다른 부분 “위에" 또는 “아래에” 있다고 할 때, 이는 다른 부분 “바로 위에" 또는 “바로 아래에”있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 “바로 위에" 또는 “바로 아래에” 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.

본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 패널 제조 방법은 통상의 서로 마주하는 기판을 포함하는 평면 형태의 디스플레이 패널을 이용하여 원하는 곡면 형태의 곡면 디스플레이 패널을 제조하는 곡면 디스플레이 패널 제조 방법에 관한 것이다. 예를 들어, 서로 마주하는 기판 및 그 사이에 형성되는 액정층을 포함하는 액정 디스플레이 패널을 이용하여 곡면 형태를 가지는 디스플레이 패널을 제조할 수 있다. 이하에서는 통상의 평면 형태의 액정 디스플레이 패널을 이용하여 곡면 디스플레이 패널을 제조하는 방법에 대해서 설명한다.

도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 곡면 디스플레이 패널 제조 방법은 유리로 형성되며 서로 마주보고 있는 제1 기판(110)과 제2 기판(120), 그리고 이들 사이에 형성되어 있으며 두 기판(110, 120)에 대하여 수직 또는 수평으로 배향되어 있는 액정 분자를 포함하는 액정층(130)을 포함하는 평면 형태의 액정 디스플레이 패널(100a)(도 4 참조)을 이용하여 원하는 곡면 형태의 디스플레이 패널(100)을 제조할 수 있다.

이때 제1 기판(110)은 박막 트랜지스터 기판(thin film transistor array panel)이라고도 불리며, 제2 기판(120)은 컬러 필터 기판(color filter array panel)이라고 불리기도 한다. 그리고 제1 기판(110)과 제2 기판(120)은 유리 재질로 각각 형성될 수 있다.

한편, 도면에는 도시되지 않았으나, 두 기판(110, 120)의 가장자리에는 두 기판(110, 120)을 결합시키기 위한 물질로 이루어지고 액정이 채워지는 공간을 형성하는 밀봉재가 배치될 수 있으며, 이러한 밀봉재에 의해 채워진 액정이 새는 것을 방지할 수 있다.

이하에서 첨부된 도 3 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 곡면 형태를 가지는 디스플레이 패널을 제조하는 곡면 디스플레이 패널 제조 방법을 단계적으로 설명한다.

본 발명의 한 실시예에 따른 곡면 디스플레이 패널 제조 방법은 제1 기판(110)과 제2 기판(120)의 두께가 미리 설정된 두께로 감소되도록 외측 일부를 각각 깎아내는 단계를 포함한다. 즉, 도 3의 (a)에 도시된 바와 같은 통상의 평면 형태의 액정 디스플레이 패널(100a)의 제1 기판(110)과 제2 기판(120)의 외측면을 깎아냄으로써 도 3의 (b)와 같은 형태가 되도록 한다.

이때 외측 일부를 깎아내는 단계(도 3의 (a)에서 (b))에서 제1 기판(110)과 제2 기판(120)을 깎아내는 방법은 종래에 알려진 임의의 방법일 수 있다. 예를 들면, 기계적 연마 방식일 수도 있고 에칭(etching)액을 이용한 에칭 방식일 수도 있다.

또한 제1 기판(110)과 제2 기판(120)의 외측 일부를 깎아낼 때, 곡면 형태에서 휘어지지 않는 모서리 근처의 가장자리 부분은 깎아내지 않을 수 있다. 즉, 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이 제1 기판(110)과 제2 기판(120)의 상단 및 하단 부분은 깎아내지 않을 수 있다. 액정 디스플레이 패널을 구동시키기 위한 드라이버 및 각종 회로 소자가 부착된 PCB(Printed Circuit Board)를 포함한 구동 회로부가 기판의 상단 또는 하단에 연결될 수 있기 때문이다. 또한 기판의 상단 및 하단을 깎아내지 않음으로써, 기판의 상단 및 하단 부분이 후속 공정에서 부착될 부재의 가이드 역할을 할 수 있고 또한 곡면 디스플레이 패널의 구조적 강도를 높이는 역할을 할 수 있다.

그리고 원하는 곡면 형태는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 괄호 곡면 형태 또는 변곡점이 없는 곡면 형태가 될 수도 있고, S자 곡면 형태 또는 하나 이상의 변곡점이 있는 곡면 형태가 될 수도 있다. 즉 원하는 곡면 형태는 필요에 따라 본 발명의 한 실시예와 다르게 변경이 가능하다.

또한 외측 일부를 깎아내는 단계(도 3의 (a)에서 (b))에서의 미리 설정된 두께는 50 내지 150㎛에 속하는 값일 수 있다. 제1 기판(110)과 제2 기판(120)의 깎아진 후의 두께가 50㎛보다 작거나 150㎛보다 크면 휘는 과정에서 부서지거나 잘 휘어지지 않는 문제점이 있다. 즉 제1 기판(110)과 제2 기판(120)의 깎아진 후의 두께가 50 내지 150㎛에 속하는 값으로 하는 것은 깎아진 제1 기판(110)과 제2 기판(120)이 부서지지 않으면서 휘어질 수 있도록 하기 위함이다.

또한 본 발명의 한 실시예에 따른 곡면 디스플레이 패널 제조 방법은 제1 기판(110)과 제2 기판(120)의 깎아진 외측면 중 하나 이상에 편광판(170)(polarizer)을 부착하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이때, 편광판(170)은 제1 기판(110) 및 제2 기판(120)이 원하는 곡면 형태로 휘어진 상태에서 부착될 수 있다.

도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 편광판(170)은 제1 기판(110) 및 제2 기판(120)의 깎아진 외측면에 각각 부착되거나, 제1 기판(110) 및 제2 기판(120) 중 하나의 외측면에만 부착될 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 편광판(170)은 제1 기판(110) 및 제2 기판(120)의 외측면이 아니라 아래에서 설명할 보강 플레이트(140, 150)의 외측면에 부착될 수도 있다.

또한 본 발명의 한 실시예에 따른 곡면 디스플레이 패널 제조 방법은, 제1 기판(110)과 제2 기판(120)의 외측의 가장자리 중 원하는 곡면 형태로 성형된 상태에서 휘어지지 않는 모서리 근처의 가장자리 영역에 고정층(191, 193)을 형성하는 단계를 더 포함한다. 즉, 도 1, 도 2, 및 도 5를 참조하면, 곡면 형태로 성형된 상태에서 휘어지지 않는 모서리 근처의 가장자리 영역(도면에서 상단 및 하단의 가장자리 영역)에 모서리에서부터 내측으로 미리 설정만큼 연장되는 형태로 고정층(191, 193)이 형성된다.

이때, 도면에는 깎아진 제1 기판(110)과 제2 기판(120)을 원하는 곡면 형태로 휜 상태에서 고정층(191, 193)이 형성되는 것으로 예시적으로 도시되어 있으나, 고정층(191, 193)은 제1 기판(110)과 제2 기판(120)을 깎은 후 휘기 전에 형성될 수 있다. 즉, 고정층(191, 193)이 도 3의 (b)의 상태에서 휘어지지 않는 모서리 근처의 가장자리 영역(상단 및 하단 가장자리 영역)에 형성될 수도 있고, 도 3의 (b)의 상태에서 편광판을 부착한 후 휘어지지 않는 모서리 근처의 가장자리 영역에 형성될 수도 있다.

또한, 도 4 및 도 5에서는 깎아진 제1 기판(110)과 제2 기판(120)에 편광판(170)을 부착한 후에 고정층(191, 193)을 형성하는 것으로 예시적으로 도시되어 있으나, 고정층(191, 193)은 깎아진 제1 기판(110)과 제2 기판(120)에 편광판(170)을 부착하기 전에 미리 형성될 수도 있다. 즉, 고정층(191, 193)이 도 3의 (b) 상태에서 가장자리 영역(상단 및 하단 가장자리 영역)에 형성될 수도 있고, 도 3의 (b)의 상태에서 원하는 곡면 형태로 휘어진 후 가장자리 영역에 형성될 수도 있다.

이때, 도면에 도시된 바와 같이, 고정층(191, 193)은 제1 기판(110)과 제2 기판(120)의 깎아지지 않은 가장자리 영역 및 깎아진 영역 일부를 덮도록 형성될 수 있다.

한편, 고정층(191, 193)은 자외선 경화 수지 또는 열경화 수지를 경화시켜 형성되거나 광학성 투명 접착제(OCA, Optically clear adhesive) 등으로 형성될 수 있다. 이외에도 고정층(191, 193)은 셀 갭 무너짐 현상을 방지하기 위하여 기판(110, 120)을 고정할 수 있는 임의의 재질로 형성될 수도 있다.

외측 일부가 깎아진 평면 형태의 디스플레이 패널(100a)을 원하는 곡면 형태로 휜 상태에서 원하는 곡면 형태와 동일한 형태를 가지는 광 투과성의 보강 플레이트(140, 150)를 디스플레이 패널(100a)에 부착하는 단계를 포함할 수 있다. 이때, 도면에는 보강 플레이트(140,1 50)가 제1 기판(110) 및 제2 기판(120)의 외측면에 각각 구비되는 경우가 도시되어 있으나, 보강 플레이트(140, 150)는 제1 기판(110) 및 제2 기판(120) 중 어느 하나의 외측에만 구비될 수도 있다. 예를 들어, 제1 기판(110) 및 제2 기판(120) 중 디스플레이 화면을 보는 사용자에 가까운 제2 기판(120)의 전면에만 보강 플레이트가 구비될 수 있다. 보강 플레이트(140, 150)는 광학성 투명 접착제 등으로 접착될 수 있다.

그리고, 보강 플레이트(140, 150)는 디스플레이 패널(100a)을 원하는 곡면 형태로 휜 상태에서 제1 기판(110) 및 제2 기판(120)의 외측면의 가장자리를 따라 형성된 접착층에 접착함으로써 디스플레이 패널(100a)에 부착될 수 있다.

보강 플레이트(140, 150)는 광 투과성이 양호한 임의의 재질로 형성될 수 있으며, 예를 들어 유리(glass) 또는 아크릴(PMMA, PolyMethly MethAcrylate) 재질로 형성될 수 있다. 이때, 보강 플레이트(140, 150)는 제조하고자 하는 곡면 디스플레이 패널의 원하는 곡면 형태와 동일한 곡면 형태를 가지며, 곡면 형태를 유지할 수 있는 강도를 가진다. 이와 같이, 종래의 평면 형태의 액정 디스플레이 패널(100a)의 외측면을 깎아내어 플렉서블(flexible)하게 하여 원하는 곡면 형태로 휜 후, 휘어진 액정 디스플레이 패널(100a)의 외측면에 동일한 곡면 형태를 가지는 보강 플레이트(140, 150)를 부착함으로써 원하는 곡면 형태를 가지는 곡면 디스플레이 패널이 제조된다.

한편, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 곡면 디스플레이 패널 제조 방법에 따라 형성된 곡면 디스플레이 패널의 단면도이다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따르면 제1 기판(110a) 및 제2 기판(120a)의 외측면 전체가 깎여지고 고정층(191a, 193a)이 제1 기판(110a) 및 제2 기판(120a)의 깎여진 외측면의 가장자리 중 곡면 형태로 성형된 상태에서 휘어지지 않는 모서리 근처의 가장자리 영역에 형성된다.

위에서 설명한 바와 같이, 기판을 깎은 후 이를 휘어서 고정하여 곡면 디스플레이를 제조하는 방법에 있어서, 기판을 깎은 후 원하는 곡면 형태로 성형된 상태에서 휘어지지 않는 모서리 근처의 가장자리 영역에 고정층을 형성함으로써, 깎아진 기판이 휘어지는 과정에서 두 기판이 서로 멀어지게 되어 오목한 쪽에 있는 기판이 변형되어 두 기판이 멀어지게 되어 발생할 수 있는 셀 갭 무너짐 현상을 효과적으로 방지할 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등한 것으로 인정되는 범위의 모든 변경 및 수정을 포함한다.

100a: 평면 디스플레이 패널
110: 제1 기판 120: 제2 기판
130: 액정층
140, 150: 보강 플레이트
170: 편광판
191, 193: 고정판

Claims (4)

1. 서로 마주하는 제1 기판과 제2 기판을 포함하는 평면 형태의 디스플레이 패널을 이용하여 원하는 곡면 형태의 곡면 디스플레이 패널을 제조하는 곡면 디스플레이 패널 제조 방법으로서,
   상기 제1 기판과 상기 제2 기판의 두께가 미리 설정된 두께로 감소되도록 외측의 적어도 일부를 각각 깎아내는 단계, 그리고
   상기 제1 기판과 상기 제2 기판의 외측의 가장자리 중 상기 원하는 곡면 형태로 성형된 상태에서 휘어지지 않는 모서리 근처의 가장자리 영역에 고정층을 형성하는 단계를 포함하는 곡면 디스플레이 패널 제조 방법.
2. 제1항에서,
   상기 제1 기판 및 상기 제2 기판의 외측의 적어도 일부를 각각 깎아내는 단계에서, 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판의 외측 중 상기 원하는 곡면 형태로 성형된 상태에서 휘어지지 않는 모서리 근처의 가장자리 영역은 깎아지지 않은 상태로 남겨지고,
   상기 고정층은 상기 제1 기판과 상기 제2 기판의 깎아지지 않은 상태로 남겨진 가장자리 영역 및 상기 제1 기판과 상기 제2 기판의 깎아진 영역 일부를 덮도록 형성되는 곡면 디스플레이 패널 제조 방법.
3. 제1항에서,
   상기 제1 기판 및 상기 제2 기판의 외측의 적어도 일부를 각각 깎아내는 단계에서 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판의 외측의 전부가 깎아내어지고,
   상기 고정층은 상기 제1 기판과 상기 제2 기판의 깎아진 외측의 가장자리 중 상기 원하는 곡면 형태로 성형된 상태에서 휘어지지 않는 모서리 근처의 가장자리 영역에 형성되는 곡면 디스플레이 패널 제조 방법.
4. 제1항에서,
   상기 고정층은 자외선 경화 수지 또는 열경화 수지를 경화시켜 형성되거나 광학성 투명 접착제(OCA, Optically clear adhesive)로 형성되는 곡면 디스플레이 패널 제조 방법.

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