KR101734559B1 - 디스플레이용 기판 부재 및 이의 제조 방법 - Google Patents

디스플레이용 기판 부재 및 이의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

실시예에 따른 디스플레이용 기판 부재는, 기판; 및 상기 기판에 형성되는 단층의 반사방지층을 포함하고, 상기 반사방지층은 나노 사이즈의 실리콘 산화물 입자를 포함한다.

Description

디스플레이용 기판 부재 및 이의 제조 방법{DISPLAY SUBSTRATE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 기재는 디스플레이용 기판 부재 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
최근 디스플레이 장치에 반사에 의한 눈부심이나 화면이 보이지 않는 현상을 막기 위해 가시광 영역의 빛의 반사율을 낮추는 역할을 하는 반사 방지층을 적용하고 있다. 반사방지층은 반사의 악영향을 효과적으로 감소시켜 우수한 해상도를 제공할 수 있고 시인성을 향상할 수 있다.
이러한 반사방지층은 디스플레이 기재에 직접적으로 적용하기 보다 필름 형식으로 되어 따로 반사방지 기능을 가지는 필름을 부착하였다. 이렇게 필름을 부착함에 따라 공정 비용이 추가되고, 추후에 접착에 따른 불량품이 발생할 수 있다.
디스플레이 기재에 직접 적용되는 반사방지층의 경우 반사방지 기능을 극대화 하기 위해 저굴절, 고굴절 재료를 교대로 적층한 다층 구조를 가져야 한다. 이러한 다층 구조의 경우, 다층을 적층하기 위해 공정 수가 증가하고, 다층의 원재료 사용에 따라 원가 상승의 문제가 있다. 또한, 다층 구조의 특징 상 어느 한 층에서라도 박막의 두께가 일정하게 제어되지 않으면 레인보우 얼룩이 발생하고, 디스플레이 장치의 색 왜곡 현상이 발생할 수 있다.
실시예는 디스플레이 기재에 반사방지층이 직접 적용되어 공정 비용을 낮추면서, 기존의 저굴절, 고굴절 재료를 교대로 적층한 다층 구조가 아닌 단층 구조를 가지므로 공정 상 이점을 갖는 디스플레이용 기판 부재를 제공하고자 한다.
실시예에 따른 디스플레이용 기판 부재는, 기판; 및 상기 기판에 형성되는 단층의 반사방지층을 포함하고, 상기 반사방지층은 나노 사이즈의 실리콘 산화물 입자를 포함한다.
실시예에 따른 디스플레이용 기판 부재 제조 방법은, 기판 상에 나노 사이즈 크기를 갖는 실리콘 산화물 입자를 포함한 실리카졸, H2O및 알코올을 포함하는 반사방지 용액을 형성하는 단계; 상기 반사방지 용액을 코팅하는 단계; 및 상기 반사방지 용액을 건조하는 단계를 포함하고, 상기 반사방지 용액을 코팅하는 단계는 스핀(spin) 코팅, 플로우(flow) 코팅, 스프레이(spray) 코팅, 딥(dip) 코팅, 슬릿 다이(slit die) 코팅 및 롤(roll) 코팅의 습식코팅방법으로 이루어진 군에서 선택되는 코팅방법으로 형성되고, 상기 반사방지 용액을 건조하는 단계는 200 oC 내지 700 oC 의 온도에서 건조한다.
실시예에 따른 디스플레이용 기판 부재에서는 디스플레이 기재에 직접 반사방지층을 형성하므로 기존에 반사방지 기능을 가지는 필름을 따로 부착할 필요가 없다. 또한, 반사방지층이 저굴절, 고굴절 재료를 교대로 적층한 다층 구조가 아닌, 단층 구조이기 때문에 공정 상 이점을 가지며 제조 단가를 저감할 수 있다. 이러한 단층 구조는 색 왜곡 현상을 방지하여 디스플레이 고유의 색을 구현할 수 있다.
실시예에 따른 디스플레이용 기판 부재의 제조 방법은, 반사방지층이 단층 구조를 가지더라도 투과율을 향상할 수 있고, 반사방지 기능을 강화할 수 있는 디스플레이용 기판 부재를 제공한다.
도 1은 제1 실시예에 따른 디스플레이용 기판 부재의 단면도이다.
도 2는 제2 실시예에 따른 디스플레이용 기판 부재의 단면도이다.
도 3은 실시예와 비교예에 따른 디스플레이용 기판 부재의 반사율에 대한 그래프이다.
도 4는 실시예와 비교예에 따른 디스플레이용 기판 부재의 투과율에 대한 그래프이다.
실시예들의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 “상/위(on)”에 또는 “하/아래(under)”에 형성된다는 기재는, 직접(directly) 또는 다른 층을 개재하여 형성되는 것을 모두 포함한다. 각 층의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
도면에서 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들의 두께나 크기는 설명의 명확성 및 편의를 위하여 변형될 수 있으므로, 실제 크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 1을 참조하여 제1 실시예에 따른 디스플레이용 기판 부재를 상세하게 설명한다.
도 1은 제1 실시예에 따른 디스플레이용 기판 부재의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 제1 실시예에 따른 디스플레이용 기판 부재는, 기판(10)과 이 기판(10)에 형성되는 반사방지층(20)을 포함한다.
여기서 반사방지층(20)은 단층으로써, 나노 사이즈의 실리콘 산화물 입자를 포함할 수 있다. 구체적으로, 이러한 실리콘 산화물 입자는 10 nm 내지 100 nm 의 크기를 가질 수 있다.
이러한 반사방지층(20)은 실리콘 산화물 입자 사이의 기공을 포함한다. 기공은 균일한 크기로 형성되는 것이 좋다. 기공이 균일한 크기를 갖기 위해서는 나노 사이즈의 실리콘 산화물 입자가 균일하게 분포 및 분산되어야 하는데, 이를 위해 반사방지층(20)은 계면활성제, 분산제 및 수지 등을 더 포함할 수 있다.
기공의 크기는 실리콘 산화물 입자를 통해 조절이 가능하다. 구체적으로, 실리콘 산화물 입자의 크기가 크면 기공의 크기가 커지고, 실리콘 산화물 입자의 크기가 작으면 기공의 크기가 작아진다. 이러한 기공이 많을수록 반사방지 기능을 강화할 수 있으나, 기공이 많음으로써 물리적으로 약해질 수 있다.
본 실시예에서의 반사방지층(20)은 기존에 저굴절, 고굴절 재료를 교대로 적층한 다층 구조가 아닌, 단층 구조이기 때문에 공정 수를 감소할 수 있고 이에 따라 불량률을 저감할 수 있으며 원재료 감소에 따라 제조 비용을 저감할 수 있다.
이러한 반사방지층(20)에는 실리콘 산화물뿐만 아니라 마그네슘 불화물, 규소 산화물, 알루미늄 산화물, 세륨 불화물, 인듐 산화물, 하프늄 산화물, 지르코늄 산화물, 납 산화물, 티타늄 산화물, 탄탈륨 산화물, 니오븀 산화물 등이 사용될 수 있다. 그러나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니므로 반사방지 기능을 하는 다양한 물질을 포함할 수 있다.
반사방지층(20)의 두께는 70 nm 내지 120 nm 가 될 수 있다. 70 nm 보다 두께가 작을 경우 반사방지 효율이 떨어질 수 있고, 120 nm 보다 두께가 두꺼울 경우 전체적인 디스플레이용 기판 부재가 두꺼워질 수 있다.
반사방지층(20)의 굴절률은 기판(10)의 굴절률보다 작다. 구체적으로 반사방지층의 굴절률이 1.2 내지 1.4 를 가질 수 있다. 굴절률이 1.2 보다 낮은 재료는 존재하지 않기 때문에 본 실시예에 따른 반사방지층은 최소한의 굴절률을 가질 수 있고 이에 따라 반사방지 기능을 강화할 수 있다.
이러한 반사방지층(20)이 코팅된 디스플레이용 기판 부재로 입사한 파장 380 nm 내지 780 nm 의 광선의 평균 반사율이 2.0 % 이하이다. 파장 380 nm 내지 780 nm 의 광선은 가시광 영역의 파장이다. 반사방지층(20)이 가시광 영역의 빛의 반사율을 낮추는 역할을 하기 때문에 가시광 영역에서의 반사율이 반사방지 기능의 척도가 될 수 있다. 구체적으로 반사방지층(20)이 코팅되기 전 기판(10)의 평균 반사율은 4.7 % 내지 5.1 % 의 값을 나타낸다. 반사방지층(20)이 코팅된 디스플레이용 기판 부재의 평균 반사율은 1.5 % 내지 1.9% 로 평균 반사율이 3.0 % 내지 3.4 % 감소함을 알 수 있다.
이와 유사하게, 이러한 반사방지층(20)이 코팅된 디스플레이용 기판 부재로 입사한 파장 380 nm 내지 780 nm 의 광선의 평균 투과율이 적어도 92.8 % 이상이다. 구체적으로 반사방지층(20)이 코팅되기 전 기판(10)의 평균 투과율은 90.6 % 내지 91.0 % 의 값을 나타낸다. 반사방지층(20)이 코팅된 디스플레이용 기판 부재의 평균 투과율은 92.8 % 내지 93.2% 로 평균 투과율이 2.0 % 내지 2.4 % 증가함을 알 수 있다.
기판(10)은 유리로 형성될 수 있다. 이는 반사방지층(20)의 주요 성분이 실리콘 산화물이기 때문에 같은 물질인 유리로 형성된 기판(10)과 반사방지층(20)의 접착력을 강화할 수 있다.
반사방지층(20)은 단층 구조를 가지기 때문에 다층 구조에 비해 색 왜곡 현상이 거의 없어 디스플레이 고유의 색을 구현할 수 있다. 구체적으로 이러한 반사방지층(20)이 적용된 디스플레이용 기판 부재의 CIE(Commossion international de l'Eclairage) 색좌표가 x는 0.2 내지 0.4 이고 y는 0.2 내지 0.4 로 나타난다. 이는 이러한 반사방지층(20)이 적용된 디스플레이용 기판 부재의 반사율 및 투과율의 그래프를 통해서도 확인할 수 있다. 가시광선 영역내의 반사율 및 투과율의 그래프 형태가 ㅡ형 또는 완만한 U자 형을 가지기 때문이다. 기존의 다층 구조를 가지는 반사방지층이 색 왜곡 현상으로 인해 백색 영역의 색좌표를 가질 수 없었던 것에 비해, 본 실시예에서 단층 구조의 반사방지층(20)을 통해 백색 영역의 색좌표를 가질 수 있다.
반사방지층(20)의 헤이즈(haze)가 2 % 이하일 수 있다. 헤이즈는 안개가 낀 듯 흐리게 보이는 현상으로 투명함 및 투명도를 측정할 때 쓰이는 성질이다. 반사방지층(20)이 코팅되기 전 기판(10)의 헤이즈는 0.1 % 이고, 반사방지층(20)이 코팅된 후 디스플레이용 기판 부재의 헤이즈는 0.5 % 내지 0.9 % 로 반사방지층(20)의 코팅에도 헤이즈가 많이 증가하지 않음을 알 수 있다. 본 실시예에 따른 디스플레이용 기판 부재는 위에서 본 바와 같이 백색에 가깝기 때문에 헤이즈 또한 낮은 값으로 측정된다.
이하, 도 2를 참조하여 제2 실시예에 따른 디스플레이용 기판 부재를 좀더 상세하게 설명한다. 명확하고 간략한 설명을 위하여 제1 실시예와 동일 또는 극히 유사한 부분에 대해서는 상세한 설명을 생략하고, 서로 다른 부분만을 상세하게 설명한다.
도 2는 제2 실시예에 따른 디스플레이용 기판 부재의 단면도이다.
도 2를 참조하면 제2 실시예에 따른 디스플레이용 기판 부재에서는 기판(10)의 양면에 반사방지층(20)이 각각 형성된다. 기판의 일면에만 반사방지층(20)이 형성된 제1 실시예와 달리 기판의 양면에 반사방지층(20)이 형성됨으로써 반사방지 효율을 더욱 높일 수 있다.
이하, 실시예에 따른 디스플레이용 기판 부재의 제조 방법을 상세하게 설명한다. 명확하고 간략한 설명을 위하여 이미 설명한 내용에 대해서는 상세한 설명을 생략한다.
먼저, 기판 상에 나노 사이즈 크기를 갖는 실리콘 산화물 입자를 포함한 실리카졸, H2O 및 알코올을 포함하는 반사방지 용액을 형성한다. 나노 사이즈의 실리콘 산화물 입자가 균일하게 분포 및 분산되기 위해 반사방지 용액은 계면활성제, 분산제 및 수지 등을 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 반사방지 용액은 실리카졸이 3 중량 % 내지 5 중량 % 포함되고, 상기 H2O가 10 중량 % 내지 12 중량 % 포함되고, 상기 알코올이 83 중량 % 내지 87 중량 % 포함될 수 있다.
이어서, 기판 상에 형성된 반사방지 용액을 코팅하는데 이때, 스핀(spin) 코팅, 플로우(flow) 코팅, 스프레이(spray) 코팅, 딥(dip) 코팅, 슬릿 다이(slit die) 코팅 및 롤(roll) 코팅의 습식코팅방법으로 이루어진 군에서 선택되는 코팅방법으로 형성된다. 이러한 습식코팅방법은 건식코팅방법에 비해 대량 생산에 용이하고 설비 비용이 적다는 장점이 있어 유리하다.
일례로, 반사방지 용액을 스핀 코팅으로 코팅하는 경우, 기판을 스핀 코터에 장착하고 반사방지 용액을 1 ml 내지 2 ml 떨어뜨린다. 그 후 500 rpm 내지 3000 rpm의 속도로 5초 내지 30 초간 실시하여 코팅할 수 있다.
이어서, 기판 상에 코팅된 반사방지 용액을 건조하는 단계를 포함한다. 반사방지 용액을 건조하는 단계는 오븐(oven)에서 200 oC 내지 700 oC 의 온도에서 건조할 수 있다. 이러한 건조하는 단계를 통해 반사방지 용액에 포함된 액체 상이 증발하고 나노 사이즈 크기를 갖는 실리콘 산화물 입자가 기판 상에 균일하게 형성될 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 좀더 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것에 불과하며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예
60 mm X 60 mm 크기의 투명 유리 기판을 유기 용제를 사용하여 깨끗하게 세정한다. 그리고, SiO2 4 중량 %, H2O 중량 11 % 및 알코올 85 중량%를 혼합한 반사방지 용액을 준비한다. 유리 기판을 스핀 코터에 장착하고 반사방지 용액을 1 ml 내지 2 ml를 유리 기판에 떨어뜨린다. 그 후 스핀 코터를 500 rpm 내지 3000 rpm 의 30 초간 유지하여 스핀 코팅을 실시한다. 다음 코팅된 용액을 건조한다.
비교예
반사방지 용액이 코팅되지 않은 투명 유리 기판을 준비한다.
실시예와 비교예에 대하여 반사율 및 투과율 측정 결과를 도 3 및 도 4에 도시하였다. 도 3은 실시예와 비교예에 따른 디스플레이용 기판 부재의 반사율에 대한 그래프이고, 도 4는 실시예와 비교예에 따른 디스플레이용 기판 부재의 투과율에 대한 그래프이다.
도 3을 참조하면, 실시예에 따른 디스플레이용 기판 부재로 입사한 파장 380 nm 내지 780 nm 에서의 평균 반사율이 1.6 % 이다. 파장 550 nm 에서 실시예의 반사율은 1.3 % 이다. 비교예에 따른 디스플레이용 기판 부재로 입사한 파장 380 nm 내지 780 nm 에서의 평균 반사율은 5.0 % 이다. 파장 550 nm 에서 비교예의 반사율은 4.9 % 이다. 위의 결과로 볼 때, 반사방지 용액의 코팅으로 디스플레이용 기판 부재의 평균 반사율이 크게 감소하는 효과가 있음을 알 수 있다.
도 4를 참조하면, 실시예에 따른 디스플레이용 기판 부재로 입사한 파장 380 nm 내지 780 nm 에서의 평균 투과율이 93.3 % 이다. 파장 550 nm 에서의 투과율은 94.1 % 이다. 비교예에 따른 디스플레이용 기판 부재로 입사한 파장 380 nm 내지 780 nm 에서의 평균 투과율이 90.9 % 이다. 파장 550 nm 에서의 투과율은 91.3 % 이다. 위의 결과로 볼 때, 반사방지 용액의 코팅이 투과율을 크게 증가시킴을 알 수 있다.
상술한 실시예에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시예들을 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예들에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부한 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 기판
20: 반사방지층

Claims (14)

  1. 기판; 및
    상기 기판에 형성되는 단층의 반사방지층을 포함하고,
    상기 반사방지층은 나노 사이즈의 실리콘 산화물 입자, 계면활성제, 분산제 및 수지를 포함하고,
    상기 반사방지층은 상기 실리콘 산화물 입자 사이에 형성되는 기공을 더 포함하고,
    상기 실리콘 산화물 입자의 크기는 10nm 내지 100nm이고,
    상기 반사방지층이 형성된 상기 기판으로 입사한 파장 380 nm 내지 780 nm의 광선의 평균 반사율은 1.5% 내지 1.9%이고,
    상기 반사방지층이 형성된 상기 기판으로 입사한 파장 380 nm 내지 780 nm의 광선의 평균 투과율은 92.8% 내지 93.2%이고,
    상기 반사방지층이 형성된 상기 기판의 CIE(Commossion international de l'Eclairage) 색좌표가 x는 0.2 내지 0.4 이고 y는 0.2 내지 0.4인 디스플레이용 기판 부재.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 반사방지층의 두께가 70 nm 내지 120 nm 인 디스플레이용 기판 부재.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 반사방지층의 굴절률이 상기 기판의 굴절률보다 작은 디스플레이용 기판 부재.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 반사방지층의 굴절률이 1.2 내지 1.4 인 디스플레이용 기판 부재.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 반사방지층이 상기 기판의 양면에 각각 형성되는 디스플레이용 기판 부재.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제1항에 있어서,
    상기 기판이 유리인 디스플레이용 기판 부재.
  12. 기판 상에 나노 사이즈 크기를 갖는 실리콘 산화물 입자를 포함한 실리카졸, H2O, 알코올, 계면활성제, 분산제 및 수지를 포함하는 반사방지 용액을 형성하는 단계;
    상기 반사방지 용액을 코팅하는 단계; 및
    상기 반사방지 용액을 건조하는 단계를 포함하고,
    상기 건조하는 단계 이후 상기 기판 상에는 반사방지층이 형성되고,
    상기 반사방지 용액을 코팅하는 단계는 스핀(spin) 코팅, 플로우(flow) 코팅, 스프레이(spray) 코팅, 딥(dip) 코팅, 슬릿 다이(slit die) 코팅 및 롤(roll) 코팅의 습식코팅방법으로 이루어진 군에서 선택되는 코팅방법으로 형성되고,
    상기 반사방지 용액을 건조하는 단계는 200 oC 내지 700 oC 의 온도에서 건조하고,
    상기 실리콘 산화물 입자의 크기는 10nm 내지 100nm이고,
    상기 반사방지층이 형성된 상기 기판으로 입사한 파장 380 nm 내지 780 nm의 광선의 평균 반사율은 1.5% 내지 1.9%이고,
    상기 반사방지층이 형성된 상기 기판으로 입사한 파장 380 nm 내지 780 nm의 광선의 평균 투과율은 92.8% 내지 93.2%이고,
    상기 반사방지층이 형성된 상기 기판의 CIE(Commossion international de l'Eclairage) 색좌표가 x는 0.2 내지 0.4 이고 y는 0.2 내지 0.4인 디스플레이용 기판 부재 제조 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 반사방지 용액을 코팅하는 단계에서 스핀 코팅으로 형성 시,
    상기 기판을 스핀 코터에 장착하고 500 rpm 내지 3000 rpm의 속도로 5내지 30 초간 실시하는 디스플레이용 기판 부재 제조 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 반사방지 용액은,
    상기 실리카졸이 3 중량 % 내지 5 중량 % 포함되고, 상기 H2O가 10 중량 % 내지 12 중량 % 포함되고, 상기 알코올이 83 중량 % 내지 87 중량 % 포함되는 디스플레이용 기판 부재 제조 방법.
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