KR101124558B1 - 광추출효율이 개선된 디스플레이 기판 - Google Patents

광추출효율이 개선된 디스플레이 기판 Download PDF

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Abstract

본 발명은 디스플레이 기판에 관한 것으로 보다 상세하게는 박판 유리 및 상기 박판 유리 상면 및/또는 하면에 지지체가 라미네이트 되되, 상기 지지체에는 광투광성 물질이 포함된 광추출효율이 개선된 디스플레이 기판을 제공한다.
디스플레이 기판, 광투광성 물질, 박판 유리, 지지체

Description

광추출효율이 개선된 디스플레이 기판{display substrate with enhanced light extraction efficiency}
본 발명은 광추출효율이 향상된 디스플레이 기판에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 박판의 유리를 이용한 기판을 광추출효율을 향상시킨 디스플레이 기판에 관한 것이다.
현대 산업사회가 고도의 정보화 시대로 발전함에 따라서 각종의 장치로부터 다양한 정보를 시각화하여 인간에게 전달하는 전자 디스플레이 산업의 중요성이 강조됨에 따라 표시 장치에 대한 개발도 활발해지고 있다. 상기 표시장치로는 CRT(Cathod Ray Tube), 유기전계광소자(Electro Luminescence; EL), VFD(Vacuum Fluorescent Display), FED(Field Emission Display), PDP(Plasma Display Panel) 등의 자체가 빛을 내는 발광형과 액정표시장치(Liquid Crystal Display; LCD)와 같이 자체가 빛을 내지 못하는 비발광형의 표시장치로 나눌 수 있다.
최근의 정보화 사회에서 표시장치는 시각정보 전달매체로서 그 중요성이 더 한층 강조되고 있으며, 향후 주요한 위치를 점하기 위해서는 저소비전력화, 경량화, 박형화, 고화질화, 고투명도 등의 요건을 충족시켜야 한다.
액정표시소자는 액정의 광학적 이방성을 이용하여 이미지를 표현하는 장치로서, 기존의 브라운관에 비해 작을 뿐만 아니라 발열량도 작기 때문에 최근에 평판 정보표시장치로서 각광받고 있다.
유기전계발광소자(OLED)는 자기발광형이기 때문에 LCD에 비해서 시야각이 넓고 콘트라스트가 좋으며 또한 백라이트가 필요 없기 때문에 경량화가 가능하며 소비전력 면에서도 TFT-LCD보다 유리하다. 또한 다른 디스플레이에 비해 감성화면 구현 및 응답속도가 빨라 동영상 표시가 용이하며 LCD와는 달리 고체 박막으로 구성되어 있기 때문에 진동에 강하고 사용 온도범위가 상대적으로 넓은 장점이 있어 차세대 디스플레이로 주목받고 있다.
이러한 디스플레이 기판은 가스 배리어 특성으로 대표되는 기판을 통한 산소나 수분 등의 기체 투과성이 중요하다. 이는 표시소자를 구성하는 소재의 내구성이 투과된 산소나 수분에 의해 영향을 받기 때문이며, 특히 유기전계발광소자(OLED)의 경우 발광층의 재료가 산소나 수분에 매우 민감하게 반응하여 열화되는 문제점을 안고 있기 때문에, 이들 침입에 의해 유기전계발광소자의 성능이 저하되고 수명이 단축되어 발광효율이 급격히 저하되는 문제점이 있다.
이러한 표시소자의 내구성에 영향을 미치는 기체의 침입을 막고, 미세크기의 표시소자를 형성하기에 적합한 표면평탄성과 기계적 특성 그리고 투광성이 좋은 소재로 유리가 일반적으로 사용되었다. 그러나, 유리의 사용은 자체의 무게로 인한 디스플레이 장치의 고중량화 및 유리의 깨짐성이 문제가 될 수 있다. 이와는 대조적으로 플라스틱은 일반적으로 0.1 내지 0.2mm 두께의 필름형태로 경량이면서도 플렉시블한 디스플레이 장치의 기판으로 사용되고 있다. 이러한 플라스틱 기판은 유리보다 더 유연하고, 깨짐성이 적으며, 밀도가 유리보다 작아서 가벼운 표시소자를 구성할 수 있는 장점들을 가지고 있다. 그러나, 유리에 비해 산소, 수분의 투과성이 높아 유기물로 이루어진 플라스틱 기판, 한층의 무기물로만 구성하거나 유기/무기, 무기/무기의 다층 구조의 적층 구조를 갖는 기판, 얇은 스테인레스 스틸이나 알루미늄과 같은 금속층을 포함하는 기판 등의 형태로 산소 및 수분의 투과도에 따라 다양하게 조절하여 적용되고 있다.
대한민국 등록특허 제300425호는 PET, PEN, PES, PC 및 PAR 등의 폴리머 중 하나가 적용되는 베이스층과, 상기 베이스층의 상부 전면에 적층되며 솔벤트 배리어, 하드 코트, 오버 코트, 및 평활막 중 적어도 하나가 적용되는 제 1보호층과, 상기 제 1보호층의 상부 전면에 적층되며 유기물 또는 무기물의 가스 배리어가 적용되는 제 1가스 배리어층으로 된 다층 구조로 복수의 가스 배리어층을 마련하여 가스의 유입을 차단하는 유기전계발광소자의 플라스틱 기판이 개시되어 있다. 그러나, 이와 같은 다층막 구조의 플라스틱 기판은 제조공정상 제조비용이 많이 들고, 광 투과도가 떨어지는 단점이 있다.
또한, 플렉시블한 기판의 경우, 디스플레이의 제조 공정에서 플렉시블한 기판의 휨 현상으로 인해 기존의 반도체 및 디스플레이 양산 설비를 이용할 수 없는 실정이다. 이에 따라, 기판에 대한 전용 설비를 개발하거나 기존의 양산 설비를 대 폭 변경하여야 한다는 단점이 있다. 기존의 디스플레이 제조 업체들은 플렉시블 디스플레이를 구현하기 위해, 플렉시블 기판을 취급하기 위한 전용 척(chuck)을 고안하여 기존의 양산 설비에 적용하고 있다. 그러나 이러한 적용들은 플렉시블 디스플레이의 제조 공정의 안정성 및 신뢰성을 확보하기 어렵다는 단점이 있다.
한편, OLED와 같은 자체발광소자는 제품의 품질을 판단하는 기준 중 중요한 부분을 차지하는 것이 발광 수명인 데, 상기 발광 수명에 관계하는 것은 여러 가지 요인이 있다. 발광 휘도를 높이기 위해서 보다 높은 전압을 소자에 인가하면, 수명이 보다 짧아지는 것이 알려져 있다. 그러나, 유기 발광소자를 사용한 디스플레이의 발광 휘도는 저전압의 인가 상태에서는 만족할 만한 것이 아니어서, 대낮 실외에서의 디스플레이의 시인성을 확보하기 위해서는 소자에 높은 전압을 인가하여 발광 휘도를 높일 필요가 있다. 이와 같이 유기발광장치에는, 수명을 길게 하고자 하면 발광 휘도를 약하게 해야만 하고, 시인성을 높이고자 하면 수명이 짧아진다는 문제점이 있다.
이를 해결하기 위해, 종래부터 자체발광소자의 발광층 재료의 개량이 활발하게 진행되어 왔는 데, 보다 낮은 전압 인가에 의해 높은 발광 휘도를 실현하기 위해, 광추출효율을 개선하기 위한 연구가 진행되었다.
광추출효율이란 발광층의 발광에 대하여 투명성 기판 정면으로부터 대기 중에 방출되는 발광의 비율을 말하는 데, 발광층에서의 발광이 대기 중에 방출되기 까지 굴절률이 상이한 매질의 계면을 통과해야 하지만, 각 계면에 임계각 이상의 각도로 입사된 광은 계면에서 전반사 되어 층 안에 도파하여 소실되거나 층 측면에 서 방출되어, 정면에서의 빛의 방출이 감소된다. 정면으로 방출되는 빛은 발광층에서 발생한 빛의 약 20%정도 밖에 되지 않는다.
따라서, 이러한 문제를 해결하기 위해서 종래부터 여러가지 시도가 이루어지고 있다. 일본 공개공보 소61-156691호에서는 투명성 기판으로서 일측의 표면이 조면화된 유리기판을 사용하여 발광을 산란시키는 방법을 행하였고, 일본 공개공보 평09-129375호에서는 전극과 유기층의 계면 부근에 산란 영역을 형성한 것이 개시되어 있다. 그러나, 이들은 절연파괴 및 발광의 불균일이 발생하는 원인이 되기 때문에 양산성 관점에서는 문제점이 있다.
따라서, OLED, LED와 같은 발광장치를 제조함에 있어서, 광추출효율이 개선되어 저전압에서도 만족할 만한 휘도를 얻을 수 있고, 수분 및 산소를 차단할 수 있어 내구력이 향상된 디스플레이 기판의 개발이 소망되었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 광추출효율을 증가시킬 수 있는 디스플레이 기판을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 수분 및 산소 침투를 방지함으로써 소자의 내구력 및 수명을 향상시킬 수 있는 디스플레이 기판을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 박판 유리를 사용함으로써 플렉시블한 특성을 갖는 디스플레이 기판을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 디스플레이 기판에 있어서, 박판 유리 및 상기 박판 유리 상면 및/또는 하면에 지지체가 라미네이트 되되, 상기 지지체에는 광투광성 물질이 포함된 광추출효율이 개선된 디스플레이 기판을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 지지체의 두께가 10~200㎛인 광학필름으로 된 것을 특징으로 하는 광추출효율이 개선된 디스플레이 기판을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 광학필름이 폴리에틸렌나트탈레이트(PEN), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌술폰(PES), 투명형 폴리이미드(PI), 폴리아릴레이트(PAR), 폴리싸이클릭올레핀(PCO), 가교형 에폭시, 가교형 우레탄필름으로 이루어진 군에서 1이상 선택되는 것을 특징으로 하는 광추출효율이 개선된 디스플레이 기판을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 광투광성 물질이 투명한 산화물, 유기물, 질화물, 황화물로 이루어진 군에서 1이상 선택된 것을 특징으로 하는 광추출효율이 개선된 디스플레이 기판을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 광투광성 물질이 CaO, SbO3, InO3 , ZrO2, TiO2, Al2O3, BaO, MgO, SrO, Y2O3, Si3N4, AlN, GaN, ZnS, CdS, HfO2 로 이루어진 군에서 1이상 선택된 것을 특징으로 하는 광추출효율이 개선된 디스플레이 기판을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 광투광성 물질의 입자크기가 10㎚ 내지 10㎛인 것을 특 징으로 하는 광추출효율이 개선된 디스플레이 기판을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 지지체에서 빛의 출사면이 엠보싱 가공되는 것을 특징으로 하는 광추출효율이 개선된 디스플레이 기판을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 박판 유리가 규산염유리인 것을 특징으로 하는 광추출효율이 개선된 디스플레이 기판을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 규산염유리가 규산유리 또는 칼륨석회유리인 것을 특징으로 하는 광추출효율이 개선된 디스플레이 기판을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 박판 유리의 두께가 10 내지 1000㎛인 것을 특징으로 하는 광추출효율이 개선된 디스플레이 기판을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 박판 유리의 두께가 10 내지 400㎛로 플렉시블한 특성을 갖는 광추출효율이 개선된 디스플레이 기판을 제공한다.
또한 본 발명은 박판 유리 및 지지체 사이의 중간 접착층이 자외선 경화형수지 조성물인 우레탄 아크릴레이트계 접착물질인 것을 특징으로 하는 광추출효율이 개선된 디스플레이 기판을 제공한다.
또한 본 발명은 플렉시블한 특성을 갖는 디스플레이 기판의 허용 가능한 곡률반경이 30mm~70mm인 광추출효율이 개선된 디스플레이 기판을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 디스플레이 기판의 열팽창계수(CTE)를 3~5ppm/℃의 범위로 제어하는 것을 특징으로 하는 광추출효율이 개선된 디스플레이 기판을 제공한다.
상기 본 발명에 따른 디스플레이 기판은 광추출효율을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따른 디스플레이 기판의 박판 유리는 배리어(Barrier)로 작용하여 외부로부터 수분과 산소에 대한 확산 방지막의 기능을 수행하여 제품의 성능을 유지시키고 수명을 연장시킬 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명의 디스플레이 기판은 박판 유리를 사용함으로써 플렉시블한 특성을 갖는 디스플레이 기판을 제공하는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따른 디스플레이 기판은 종래에 사용되는 붕규산유리인 무알카리 유리 가격의 절반에도 미치치 않아 제조 원가가 절감되며, 유리기판의 상하면을 투명한 광학필름으로 지지함으로서 제조과정에서 유리 구성 요소인 규소의 알칼리 성분의 변형을 막을 수 있으며, 공정시 유리강도를 보존하며 쉽게 깨지는 것을 방지하여 생산수율이 증가한다.
또한 본 발명의 디스플레이 기판은 적층형 유,무기 복합구조에 비해 광투과성이 우수한 장점이 있으며, 유,무기 복합구조에 비해 제조과정이 단순해짐으로 제조 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
이하 본 발명에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 우선, 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호를 나 타내고 있음에 유의하여야 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.
본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 “약”, “실질적으로” 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.
본 발명은 OLED, LED 등의 디스플레이 기판에 적용되는 것으로 빛이 통과되는 투명한 기판에 비제한적으로 활용될 수 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 디스플레이 기판의 단면도를 나타낸 것이다. 도 1에 따른 디스플레이 기판은 한 쌍의 박막 지지체 110 사이에 박판 유리 130이 형성되어 있으며, 상기 지지체 110 및 박판 유리 130 사이에 중간 접착층 120으로서 자외선 경화형수지 조성물인 우레탄아크릴레이트계 접착물질이 라미네이트된 기판을 제공한다.
박판 유리 130의 상면 및 하면이나 상면 또는 하면에 기판을 지지하는 지지체 역할을 하는 지지체 110이 위치하게 된다. 상기 지지체 110이 위치함으로써 공정시 유리의 90%이상이 모서리 부분에서 손상이 발생하는 문제점을 지지체로 표면까지 라미네이팅된 기판을 제조함으로써 유리강도를 보존하며 쉽게 깨지는 것을 방지하게 된다. 상기 지지체는 광학필름으로 이루어진 것이 특징인데, 상기 지지체의 두께는 10 내지 200㎛로 하는 것이 바람직하다. 상기 범위 내로 지지체 110을 제조할 경우 기판의 투명성도 우수하며 박판 유리가 외부 충격에 의해 깨지는 것을 일정부분 방지할 수 있다.
본 발명에 사용되는 상기 지지체로는 폴리에틸렌나트탈레이트(PEN), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌술폰(PES), 투명형 폴리이미드(PI), 폴리아릴레이트(PAR), 폴리싸이클릭올레핀(PCO), 가교형 에폭시, 가교형 우레탄필름으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 사용할 수 있다.
한편, 본 발명에 있어서 광추출효율을 증가시키기 위해 상기 지지체 110에 투명한 광투광성 물질을 포함한다. 상기 지지체의 한면을 통과한 빛의 상당량은 유리면과 지지체의 광학필름면 사이의 전반사 효과에 의해 박판 유리층에 갇히게 된다. 이렇게 전반사 효과에 의해 많은 양의 빛이 빠져나오지 못하고 지지체의 측면으로 사라진다. 이때 각 층의 계면에서 빛의 입사각이 임계각보다 큰 빛은 외부로 방출되지 않는다.
광추출 효율이란, 소자의 발광에 대하여 소자의 투명성 기판 정면으로부터 대기 중에 방출되는 발광의 비율을 말하는 것으로, OLED 또는 LED 등의 디스플레이 장치에서 빛이 대기 중에 방출되기 위해서는 몇몇 굴절률이 상이한 매질의 계면을 통과해야 하지만, 스넬의 굴절 법칙에 따르면, 각 계면에 그 임계각 이상의 각도로 입사된 광은 계면에서 전반사 되어 층 안에 도파하여 소실되거나 층측면으로 방출되어, 그 몫만큼 빛의 방출이 감소된다.
빛이 상기 디스플레이 기판을 통해 대기중으로 빛이 방출되는 경우, 상기 디 스플레이 기판에서 상기 지지체를 통과한 빛의 상당량은 박판 유리면, 접착층 및 지지체면 사이의 전반사 효과에 의해 기판에 갇히게 되거나, 상기 기판의 측면으로 방출된다. 이렇게 전반사 효과에 의해 많은 양의 빛이 빠져나오지 못하고 상기 기판의 측면으로 소멸된다. 이때 각 층의 계면에서 빛의 입사각이 임계각보다 큰 빛은 외부로 방출되지 않는다.
이러한 광추출효율을 증가시키기 위한 투명한 광투광성 물질로는 산화물, 유기물, 질화물, 황화물로 이루어진 군에서 1이상 선택한 것으로 포함될 수 있다. 예를 들면, CaO, SbO3, InO3 , ZrO2, TiO2, Al2O3, BaO, MgO, SrO, Y2O3, Si3N4, AlN, GaN, ZnS, CdS, HfO2 로 이루어진 군에서 1이상 선택할 수 있다. 빛은 상기 광투광성 물질에 의해 산란이 일어나 전반사에 의해 디스플레이 기판의 측면으로 가는 빛을 정면으로 갈 수 있도록 한다. 또한, 상기 광투광성 물질의 입자크기는 10㎚ 내지 10㎛인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 상기 지지체 110 층은 광추출효율을 높이기 위해서 디스플레이 기판의 빛의 출사면을 엠보싱 가공할 수도 있다. 도 3 및 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 엠보싱가공된 디스플레이 기판의 구성을 나타내는 단면도를 나타낸다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 디스플레이 기판은 유리를 활용하였는 데, 상기 유리는 우수한 경도 및 화학적으로 매우 안정하여 높은 내열성 및 반응성 물질들에 대한 저항성을 가지며, 빛에 대한 투명성이 우수한다.
기체 투과성에 있어서 수분과 산소는 모든 종류의 유기 물질을 공격해서 디스플레이 내부의 화학적 변화를 유발하여 수명을 단축시키는 데, 유리는 디스플레이 기술에서 중요한 요소 중의 하나인 공기와 습도에 대한 투과성이 매우 낮다. 상기 유리는 산소, 물과 매우 강한 결합을 하기 때문에 낮은 투과율을 보인다. 유리판이 갖는 산소와 물에 대한 투과율 값은 매우 낮아서 측정하기도 힘들다. 따라서 산소와 물은 유리판을 거의 통과하지 않는다고 볼 수 있다.
상기 유리를 이용해 평판디스플레이에 사용하는 경우, 높은 내열성, 투명성, 투과성 때문에 디스플레이산업에서 유용한 장점이 있는바, 이런 유리를 이용하여 디스플레이 기판으로 활용한다.
본 발명에 사용된 박판 유리 130는 비제한적인 예로 규산염유리를 활용하였으며, 상기 규산염유리의 구조는 매우 높은 밀도를 갖고, 산소 및 물과 매우 강한 결합을 하기 때문에 낮은 투과율을 보인다. 또한, 상기 규산염유리는 규사 형태로 천연으로 존재하는 무수규산(실리카)을 주체로 하는 유리로서, 상기 규산염유리의 종류로는 비제한적인 예로 규산유리, 칼륨석회유리, 나트륨석회유리, 납유리, 바륨유리 등이 있으며, 본 발명의 박판 유리(110)는 규산유리, 칼륨석회유리가 사용하는 것이 더 바람직하다. 상기 규산유리는 석영유리라고도 하는데, 규산 SiO2를 99.5% 함유하고 있으며, 열팽창률이 매우 작고(선팽창계수가 약 0.5×10-6), 내열성과 내산성이 우수한 특징이 있다. 또한 상기 칼륨석회유리는 소다석회유리에 있는 나트륨의 일부를 칼륨으로 치환한 것으로 투명도가 높은 특징이 있다.
상기 규산염유리는 종래에 사용되는 붕규산유리인 무알카리 유리 가격의 절반에도 미치지 못해 제조 원가 절감에 도움이 되는 특징이 있다. 상기 규산염유리는 붕규산유리와 비교할 때 충격성이 약한 단점이 있으나, 본 발명에서는 박판 유리(110)의 상면 및/또는 하면에 투명한 광학필름(130)으로 지지함으로서 규산염유리가 외부충격을 받더라도 깨지지 않도록 보완하였다.
본 발명에 활용된 상기 박판 유리의 두께는 10 내지 1000㎛인 것이 바람직하다.
또한 본 발명의 비제한적인 예로 상기 박판 유리는 플렉시블한 특성을 구현하여 디스플레이 기판으로 활용할 수도 있다. 현재, 유리의 식각 기술은 두께를 10㎛까지 식각하여 제조할 수 있는 기술이 개발되었는 바, 본 발명은 이러한 초박판 유리를 이용하여 플렉시블한 디스플레이 기판을 제조할 수도 있다.
따라서, 플렉시블한 디스플레이 기판을 제조하기 위해서는 상기 박판 유리 130가 두께 10~400㎛인 것이 바람직하며, 기존의 유리와는 달리 플렉시블한 특징이 있어 휘거나 구부려도 깨지지 않는 특징이 있다. 유리의 두께가 작으면 작을수록 플렉시블한 느낌은 더하나 깨지기 쉬우며 현재의 기술로는 10㎛의 박판 유리를 식각할 수 있는 기술이 개발되었다. 보다 얇은 두께의 유리를 현재로써는 얻을 수 없으며, 또한 너무 얇은 박판 유리는 공정과정 중에 파단되기 쉬운 문제점이 있다. 따라서 플렉시블한 디스플레이 기판을 제조하기 위한 상기 박판 유리 130의 두께는 10~400㎛인 것이 바람직하며, 30 내지 300㎛인 것이 더 바람직하다.
또한 상기 박판 유리 130은 투명도가 우수할 뿐만 아니라 배리어층(barrier) 을 형성하여 산소나 수분 등을 외부로 부터 차단한다. 배리어 특성과 관련하여 기판을 통한 산소나 수분 등의 기체 투과성이 높은 경우에는 표시소자를 구성하는 소재가 투과된 산소나 수분에 의해 영향을 받기 때문에 수명이 단축되며 발광효율이 떨어지는 문제점이 있으므로 배리어 특성이 얼마나 좋냐에 따라 제품의 품질이 좌우될 수 있다. 상기 박판 유리를 평판표시장치로 활용되는 것으로써 산소 및 수증기 투과도를 측정한 결과 배리어(Barrier)특성과 광투과성이 우수한 결과를 얻을 수 있다.
본 발명의 기판에 있어서 박판 유리 130에 라미네이트 되는 지지체 110는 투명한 광학필름이 바람직하다. 상기 광학필름은 박판 유리 130의 상면 및 하면의 양쪽(도 1 참조)에 구현될 수 있다. 상기 광학필름을 지지체로 지지함으로써 기판의 강도가 강해져 유리가 외부충격을 받더라도 잘 깨지지 않게 되며, 또한, 공정시 유리의 90%이상이 모서리 부분에서 손상이 발생하는 데 광학필름으로 표면을 라미네이팅한 기판을 제조함으로써 유리강도를 보존하게 된다. 상기 지지체 110의 두께는 10 내지 200㎛로 하는 것이 바람직하다. 상기 범위 내로 지지체를 제조할 경우 기판의 박판 유리의 깨짐을 방지할 수 있으며, 투명성 및 플렉시블한 기판을 구현할 경우에 플렉시블한 성질을 그대로 유지할 수 있다.
한편, 상기 박판 유리 130와 상기 지지체 110의 사이에 접착층(adhesion layer) 120을 형성하는 데, 상기 접착층 120으로 사용된 물질은 자외선 경화형 수지 조성물로서 우레탄 아크릴레이트계 접착물질로 표면을 사용하여 처리하는 것이 바람직하다.
상기 접착층 120으로 사용될 수 있는 물질은 아크릴레이트계 접착 물질, 실리콘계 접착 물질, 에폭시계 접착 물질 등이 있으나, 실리콘계 및 에폭시계 접착 물질은 완전경화에 이르는 데 까지 장시간이 필요하여 생산성이 떨어지며, 박판 유리와 광학 필름간의 접착력이 떨어지는 단점이 있다. 또한 계면을 통한 수분 침투가 용이하여 본 발명에서 사용하는 자외선 경화형 수지 조성물보다 가교밀도가 낮아 접착제의 수분 투과도 또한 떨어지는 단점이 있다.
이에 본 발명의 접착층으로 사용한 자외선 경화형 수지 조성물인 우레탄 아크릴레이트계 접착물질은 우레탄 특유의 응집력과 강인성으로 인해 접착력이 우수하며, 고온 및 고습 조건 하에 있어서도 우수한 접착력을 유지할 수 있고, 경화 후 접착제의 저수분 투과율의 물성도 갖추고 있으며, 또한 투명성이 우수하고 고굴절률을 가져 각종 광학 부재로서 사용되는 플라스틱 필름 등의 박층 피착체의 접착에 유효하고, 특히 액정 표시 장치 등에 이용하는 광학 필름간의 접착력을 향상시켜 보다 안정적인 플렉시블 기판을 제조할 수 있다.
또한, 자외선 경화형수지 조성물인 상기 우레탄아크릴레이트계 접착물질은 무용제 타입으로서 기판의 열적 변형이나 아웃게싱(outgasing)에 의해 형성되는 공간전하(dimensional charge)의 문제점을 해결할 수 있다.
상기 접착층 120은 박판 유리 130 및/또는 지지체 110 에 도포될 수 있으며, 박판 유리 130과 지지체 110을 접합하는 데 있어 수동으로 수행할 수 있으나 본 발명의 비제한적인 예로 라미네이팅법을 이용하여 접합한다. 대표적인 라미네이터는 조정 가능한 압력을 가지며 고정속도 또는 조정가능 속도로 움직이는 한 쌍의 가열 가능한 롤러들을 구비하며, 접착제는 양 재료들 즉, 박판 유리 및 지지체 사이에서 도포될 수 있으며, 도포 후 라미네이터의 롤러 사이를 통과하게 된다. 이와 같이 상기 라미네이팅법을 이용하면 고가의 장비 없이 간편하게 박판 유리 130과 지지체 110 을 적층시킬 수 있다.
상기와 같이 제조된 기판을 자외선 램프의 광량을 1.5J/㎠~2.0J/㎠으로 조사하여 제작한다.
또한 본 발명은 기존의 반도체 및 디스플레이 양산 설비를 사용하는 플렉시블 디스플레이의 제조 공정에서 플렉시블 기판의 휨 방지에도 용이한 지지체로서 라미네이트 된 플렉시블 기판을 제공할 수 있다.
또한 본 발명에서 플렉시블한 특성을 갖는 디스플레이 기판의 허용 가능한 곡률반경은 30mm~70mm이 바람직하며, 더 바람직하게는 50mm 곡률반경에 해당하는 휨 변형에도 견디는 플렉시블 디스플레이 기판을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 따른 디스플레이 기판은 88% 이상의 광투과도(투명도)를 나타내며, 박판 유리를 투명한 광학필름으로 지지함으로서 제조과정에서 유리 구성 요소인 규소의 알칼리 성분의 변형을 막을 수 있으며, 공정시 유리 모서리에 손상이 야기될 수 있는데, 본 발명은 양쪽 표면이 광학필름으로 라미네이팅된 기판으로서 유리강도를 보존하면서도 쉽게 깨지는 않는 특징이 있어 생산 수율이 증가한다.
또한, 상기 디스플레이 기판의 열팽창계수(CTE)는 20ppm/℃ 이하인 것이 바람직하며, 3~5ppm/℃인 것이 더 바람직하다. 상기 디스플레이 기판의 열팽창계수가 20ppm/℃을 초과하면, 기판의 치수변화가 커져서 컬이 발생된다. 지지체의 열팽창계수(CTE)를 상기 범위로 제어하기 위해서는 지지체 및 박판 유리를 적합한 것을 선택함과 아울러, 가열처리조건을 조정함으로써 효율적인 디스플레이 기판을 제조하는 것이 가능하다.
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다.
실시예 1
박판 유리인 규산염유리 중 규산유리를 100mm×100mm의 크기로 하며, 두께는 50㎛로 하였으며, 지지체로는 두께 50㎛의 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)에 자외선 경화형수지 조성물인 우레탄아크릴레이트계 접착물질로 도포하여, 박판 유리의 상하 양면을 광학필름을 라미네이팅법을 이용해 접합하였다. 이때, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)에 광투광성 물질인 InO3 및 MgO을 첨가하여 지지체 전체에 골고루 혼합되도록 하였다. 제조된 기판을 자외선 램프의 광량을 1.5J/㎠~2.0J/㎠으로 조사하여 제조하였으며, 광투과도, 산소 투과도, 수증기 투과도 및 열팽창계수(CTE)를 측정하였다. 상기에서 제조된 기판을 활용하여 OLED를 제조하였다.
실시예 2 및 3
실시예 1과 동일하게 실시하되, 박판 유리 두께를 각각 200㎛, 500㎛로 하고, 지지체로는 두께 80㎛의 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름을 이용하여 디스 플레이 기판 및 이를 활용한 OLED를 제조하였다.
실시예 4
실시예 1과 동일하게 실시하되, 박판 유리의 상면에만 광학필름을 라미네이팅법을 이용해 접합하여 디스플레이 기판을 제조하고 이를 활용한 OLED를 제조하였다.
실시예 5 및 6
실시예 1과 동일하게 실시하되, 박판 유리 두께를 각각 300㎛, 600㎛로 하고, 지지체로는 두께 100㎛의 폴리에틸렌나트탈레이트(PEN)의 광학필름을 사용하여 디스플레이 기판 및 이를 활용한 OLED를 제조하였다.
비교예 1 내지 6
각각 실시예 1 내지 6과 동일하게 실시하되, 지지체에 광투광성 물질을 첨가하지 않고 디스플레이 기판 및 이를 활용한 OLED를 제조하였다.
※ 분석방법
(1) 광투과도 : 투과도는 JASCO사의 측정기[모델 : V-7100 UV/VIS/NIR Spectrophotometer]로 측정.
(2) 산소 투과도의 측정 : 산소 투과도의 측정은 온도 23℃, 습도 90%RH의 조건으로 미국, 모콘(MOCON)사제의 측정기[모델 : OX-TRAN Model 2/21]로 측정.
(3) 수증기 투과도의 측정 : 수증기 투과도의 측정은 온도 40℃, 습도 90%RH의 조건으로 미국, 모콘(MOCON)사제의 측정기[ AQUATRAN W Model 1]로 측정.
(4) 열팽창계수(CTE) 측정 : 열팽창계수의 측정은 승온속도 5℃/min, Preload 0.05N의 조건으로 미국 , TA instrument [모델 : Q400EM]로 측정.
(5) 휘도 측정 : 휘도측정 장비로 OLED의 발광효율 및 전기적 특성을 평가하는 PR-650 Spectra Colorimeter set (엘엠에스(주))를 이용.
디스플레이 기판의 물성 측정결과 및 OLED에서의 휘도 측정결과는 하기의 [표 1]에 나타내는 바와 같다.
투명성 (%) 산소투과도
(cc/㎡/day)		 수증기투과도
(g/㎡/day)		 열팽창계수
(ppm/℃)		 휘도(cd/㎡)
실시예 1 90.1 0.004 0.0005 3.7 11450
실시예 2 90.3 0.002 0.0005 3.4 11190
실시예 3 90.6 0.002 0.0003 3.5 11020
실시예 4 91.4 0.005 0.0004 4.2 11450
실시예 5 90.3 0.003 0.0002 3.9 11250
실시예 6 90.1 0.003 0.0003 3.9 11080
비교예 1 90.8 0.004 0.0007 3.8 9880
비교예 2 91.0 0.004 0.0004 4.0 9860
비교예 3 90.3 0.003 0.0004 3.4 9910
비교예 4 90.7 0.005 0.0006 3.3 9810
비교예 5 90.5 0.003 0.0006 3.8 9820
비교예 6 90.6 0.003 0.0004 3.6 9870
실험결과 실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 6의 디스플레이 기판의 투명성, 산소투과도, 수증기투과도 및 열팽창계수의 변화는 광투광성 물질의 첨가 여부에 상관없이 투명성이 우수하며, 산소 및 수증기가 거의 투과되지 않는다는 것을 확인할 수 있다. 그러나, 휘도 측정결과를 보면 광투광성 물질의 첨가 여부에 따라 휘도가 약 10% 정도 개선된 것을 확인할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 디스플레이 기판의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 디스플레이 기판의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 엠보싱가공된 디스플레이 기판의 구성을 나타내는 단면도이다.

Claims (14)

  1. 디스플레이 기판에 있어서,
    박판 유리 및 상기 박판 유리 상면 및/또는 하면에 지지체가 라미네이트 되되,
    상기 박판 유리는 규산염유리인 것으로, 상기 규산염유리는 규산유리 또는 칼륨석회유리이며,
    상기 지지체에는 광투광성 물질이 포함되며, 상기 광투광성 물질은 CaO, SbO3, InO3, ZrO2, TiO2, Al2O3, BaO, MgO, SrO, Y2O3, Si3N4, AlN, GaN, ZnS, CdS, HfO2 로 이루어진 군에서 1이상 선택된 것을 특징으로 하는 광추출효율이 개선된 디스플레이 기판.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 지지체는 두께가 10~200㎛인 광학필름으로 된 것을 특징으로 하는 광추출효율이 개선된 디스플레이 기판.
  3. 제2항에 있어서
    상기 광학필름은 폴리에틸렌나트탈레이트(PEN), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌술폰(PES), 투명형 폴리이미드(PI), 폴리아릴레이트(PAR), 폴리싸이클릭올레핀(PCO), 가교형 에폭시, 가교형 우레탄필름으로 이루어진 군에서 1이상 선택되는 것을 특징으로 하는 광추출효율이 개선된 디스플레이 기판.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 광투광성 물질의 입자크기는 10㎚ 내지 10㎛인 것을 특징으로 하는 광추출효율이 개선된 디스플레이 기판.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 지지체에서 빛의 출사면은 엠보싱 가공되는 것을 특징으로 하는 광추출효율이 개선된 디스플레이 기판.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서,
    상기 박판 유리의 두께가 10 내지 1000㎛인 것을 특징으로 하는 광추출효율이 개선된 디스플레이 기판.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 박판 유리의 두께가 10 내지 400㎛로 플렉시블한 특성을 갖는 광추출효율이 개선된 디스플레이 기판.
  12. 제1항에 있어서,
    박판 유리 및 지지체 사이의 중간 접착층은 자외선 경화형수지 조성물인 우레탄 아크릴레이트계 접착물질인 것을 특징으로 하는 광추출효율이 개선된 디스플레이 기판.
  13. 제1항에 있어서
    플렉시블한 특성을 갖는 디스플레이 기판의 허용 가능한 곡률반경이 30mm~70mm인 광추출효율이 개선된 디스플레이 기판.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 디스플레이 기판의 열팽창계수(CTE)를 3~5ppm/℃의 범위로 제어하는 것을 특징으로 하는 광추출효율이 개선된 디스플레이 기판.
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