KR101887217B1 - 표시 장치 및 표시 장치의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 표시 장치 및 표시 장치의 제조 방법을 개시한다. 표시 장치는, 수지가 함침된 섬유 다발들을 가지고 서로 마주보는 제 1 기판과 제 2 기판; 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 형성된 화소 층; 및 제 1 및 제 2 기판들 각각에 제공된 접합 영역에 접착되고, 화소 층을 밀봉하는 접합부를 포함하고, 접합 영역에는 섬유 다발들이 노출된 노출 영역이 제공되며, 노출 영역에 접합부가 접착된다.
Description
본 발명은 표시 장치 및 표시 장치의 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 플렉시블(Flexible) 표시 장치 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
정보화 사회의 발전에 따라 다양한 표시 장치에 대한 요구가 증대되면서, 액정 표시 장치(LCD), 유기 발광 표시 장치(OLED), 전기 영동 표시 장치(EPD) 등의 평판 표시 장치에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
또한, 근래에, 평판 표시 장치는 경박화 및 대형화에 더하여 형상의 자유도, 곡면 표시 등 더욱 고도한 특성이 요구되고 있다. 따라서, 중량이 가볍고 충격에 강할 뿐만 아니라, 플렉시블한 플라스틱 기판을 사용하는 평판 표시 장치가 개발되고 있다.
또한, 근래에, 평판 표시 장치는 경박화 및 대형화에 더하여 형상의 자유도, 곡면 표시 등 더욱 고도한 특성이 요구되고 있다. 따라서, 중량이 가볍고 충격에 강할 뿐만 아니라, 플렉시블한 플라스틱 기판을 사용하는 평판 표시 장치가 개발되고 있다.
본 발명의 목적은, 플렉시블 기판들의 박리를 방지할 수 있는 표시 장치 및 표시 장치의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 표시 장치는, 서로 마주보는 제 1 기판 및 제 2 기판; 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 형성된 화소 층; 그리고 제 1 및 제 2 기판들 각각에 제공된 접합 영역에 접착되고, 화소 층을 밀봉하는 접합부를 포함한다.
제 1 및 제 2 기판들은 플렉시블한 섬유 강화 플라스틱(FRP) 기판을 포함할 수 있다. 섬유 강화 플라스틱은 수지가 함침된 섬유 다발들을 가진다. 섬유 강화 플라스틱 기판에는 섬유 다발들이 노출되는 노출 영역이 제공되고, 노출 영역에 접합부가 접착된다. 상기 섬유 다발들은 유리 섬유를 포함할 수 있다. 상기 노출 영역은 레이저 가공에 의해 형성될 수 있다.
제 1 및 제 2 기판들은 플렉시블한 섬유 강화 플라스틱(FRP) 기판을 포함할 수 있다. 섬유 강화 플라스틱은 수지가 함침된 섬유 다발들을 가진다. 섬유 강화 플라스틱 기판에는 섬유 다발들이 노출되는 노출 영역이 제공되고, 노출 영역에 접합부가 접착된다. 상기 섬유 다발들은 유리 섬유를 포함할 수 있다. 상기 노출 영역은 레이저 가공에 의해 형성될 수 있다.
본 발명에 의하면, 플렉시블 기판에 대한 접합부의 접착력을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 플렉시블 기판들의 박리를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 플렉시블 기판들의 박리를 방지할 수 있다.
이하에 설명된 도면들은 단지 예시의 목적을 위한 것이고, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것이 아니다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 표시 장치를 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1의 표시 장치의 일부를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 3은 도 2의 ?-I'선에 따른 단면도이다.
도 4는 도 1의 제 1 기판을 보여주는 도면이다.
도 5는 도 4의 예비 기판의 단면도이다.
도 6은 종래의 액정 표시 장치의 단면도이다.
도 7은 도 6의 기판들이 박리된 상태를 보여주는 도면이다.
도 8a 내지 도 8d는 본 발명의 실시 예에 따른 표시 장치의 제조 방법을 보여주는 도면들이다.
도 9 내지 도 11은 본 발명의 다른 실시 예들에 따른 표시 장치를 보여주는 도면들이다.
도 12a 내지 도 12c는 테스트 시편들을 보여주는 도면들이다.
도 13은 테스트 시편을 테스트하는 과정을 보여주는 도면이다.
도 14는 테스트 시편들의 테스트 결과를 보여주는 그래프이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 표시 장치를 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1의 표시 장치의 일부를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 3은 도 2의 ?-I'선에 따른 단면도이다.
도 4는 도 1의 제 1 기판을 보여주는 도면이다.
도 5는 도 4의 예비 기판의 단면도이다.
도 6은 종래의 액정 표시 장치의 단면도이다.
도 7은 도 6의 기판들이 박리된 상태를 보여주는 도면이다.
도 8a 내지 도 8d는 본 발명의 실시 예에 따른 표시 장치의 제조 방법을 보여주는 도면들이다.
도 9 내지 도 11은 본 발명의 다른 실시 예들에 따른 표시 장치를 보여주는 도면들이다.
도 12a 내지 도 12c는 테스트 시편들을 보여주는 도면들이다.
도 13은 테스트 시편을 테스트하는 과정을 보여주는 도면이다.
도 14는 테스트 시편들의 테스트 결과를 보여주는 그래프이다.
이하, 첨부한 도 1 내지 도 14를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다.
본 실시 예에서는 표시 장치로 액정 표시 장치(LCD)를 예로 들어 설명한다. 그러나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 않는다. 본 발명에 따른 표시 장치는, 유기 발광 표시 장치(OLED), 전기 영동 표시 장치(EPD) 장치, 또는 전기 습윤 표시 장치(EWD) 등과 같은 다양한 종류의 표시 장치들 중 어느 하나일 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 표시 장치(10)를 보여주는 도면이다. 도 1을 참조하면, 표시 장치(10)는 액정 표시 장치일 수 있다. 표시 장치(10)는 제 1 기판(100), 제 2 기판(200), 화소 층(미도시) 및 접합부(400)를 포함한다. 화소 층(미도시)은 도 3에 도시되어 있으며, 화소 층의 참조 번호는 300이다.
제 1 기판(100)은 제 2 기판(200)에 대향한다. 제 1 기판(100)과 제 2 기판(200) 사이에는 화소 층(미도시)이 형성된다. 제 1 기판(100)과 제 2 기판(200)은 접합부(400)에 의해 합착되고, 접합부(400)는 화소 층을 밀봉한다. 화소 층은 액정 층을 포함할 수 있다.
이와 달리, 유기 발광 표시 장치의 경우, 화소 층은 유기 발광 층을 포함할 수 있다. 전기 영동 표시 장치의 경우, 화소 층은 전기 영동 층을 포함할 수 있다. 전기 습윤 장치의 경우, 화소 층은 전기 습윤 층을 포함할 수 있다.
제 1 기판(100)은 컬러 필터(CF) 기판이고, 제 2 기판(200)은 박막 트랜지스터 어레이(TFT Array) 기판이다. 제 1 기판(100)에는 표시 영역(PA) 및 주변 영역(SA)이 정의된다. 표시 영역(PA)은 영상이 표시되는 영역이고, 주변 영역(SA)은 표시 영역(PA)을 둘러싸는 가장자리 영역이다. 도면에 도시되지는 않았으나, 제 2 기판(200)에도, 표시 영역(PA)과 주변 영역(SA)에 대응하는 영역들이 정의된다. 접합부(400)의 상단부는 제 1 기판(100)의 주변 영역(SA)에 접착되고, 접합부(400)의 타단부는 주변 영역(SA)에 대응하는 제 2 기판(200)의 영역에 접착된다.
외부로 노출된 제 2 기판(200)의 상면에는, 게이트 본딩 영역(GBA)과 데이터 본딩 영역(DBA)이 정의된다. 게이트 본딩 영역(GBA)에는 게이트 구동부(미도시)가 제공되고, 데이터 본딩 영역(DBA)에는 데이터 구동부(미도시)가 제공된다. 게이트 구동부와 데이터 구동부는 제 2 기판(200)에 전기적으로 연결된다. 게이트 구동부 및 데이터 구동부는 제 2 기판(200)으로 영상 표시를 위한 신호를 전달한다.
도 2는 도 1의 표시 장치의 일부를 개략적으로 나타낸 평면도이다. 도 3은 도 2의 ?-I'선에 따른 단면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 제 1 기판(100), 즉 컬러 필터(CF) 기판상에는 각 화소의 색을 나타내기 위한 컬러 필터(310)가 형성된다. 컬러 필터(310) 상에는 공통 전극(320)이 형성된다.
제 2 기판(200), 즉 박막 트랜지스터 어레이(TFT Array) 기판상에는 게이트 라인(330)과 데이터 라인(340)이 형성된다. 게이트 라인(330)과 데이터 라인(340)은 종횡으로 배열되어 화소 영역을 정의한다. 게이트 라인(330)과 데이터 라인(340)의 교차 영역에는, 박막 트랜지스터(350)가 형성된다. 화소 영역 내에는 화소 전극(360)이 형성된다. 화소 전극(360)은 박막 트랜지스터(350)에 연결되고, 제 1 기판(100)의 공통 전극(320)과 함께 액정 층(380)의 구동을 위한 전계를 형성한다.
박막 트랜지스터(350)는 게이트 전극(351), 소스 전극(352), 드레인 전극(353), 게이트 절연막(354), 액티브 층(355) 및 오믹 콘택 층(356a, 356b)을 포함한다. 게이트 전극(351)은 게이트 라인(330)에 연결된다. 소스 전극(352)은 데이터 라인(340)에 연결된다. 드레인 전극(353)은 화소 전극(360)에 연결된다. 게이트 절연막(354)은 게이트 전극(351)과 소스/드레인 전극(352, 353)을 절연시킨다. 액티브 층(355)은 게이트 절연막(354) 상에 형성된다. 오믹 콘택 층(356a)은 소스 전극(352)과 액티브 층(355) 사이에 형성되고, 오믹 콘택 층(356b)은 드레인 전극(353)과 액티브 층(355) 사이에 형성된다. 액티브 층(355)은, 게이트 전극(351)에 공급되는 스캔 신호에 의해, 소스 전극(352)과 드레인 전극(353) 사이에 전도 채널을 형성한다.
박막 트랜지스터(350) 상에는 보호층(370)이 형성된다. 보호층(370)에는 드레인 전극(353)의 일부를 노출시키는 콘택 홀(372)이 형성된다. 화소 전극(360)은 콘택 홀(372)을 통해 드레인 전극(353)에 연결된다. 화소 전극(360)과 공통 전극(320)의 사이에는 액정 층(380)이 제공된다.
스캔 신호가 게이트 라인(330)을 통해 게이트 전극(351)에 전달된다. 스캔 신호에 응답하여 소스 전극(352)과 드레인 전극(353) 사이의 액티브 층(355)에 전도 채널이 형성된다. 화소 신호가 데이터 라인(340)을 통해 소스 전극(352)에 전달된다. 화소 신호는 소스 전극(352)으로부터 오믹 콘택 층(356a), 액티브 층(355), 오믹 콘택 층(356b), 드레인 전극(353)을 순차적으로 경유하여 화소 전극(360)으로 공급된다. 공통 전극(320)에 공통 전압이 공급된다. 공통 전극(320)과 화소 전극(360) 사이에 전계가 형성되고, 액정 층의 액정 분자가 상기 전계에 의해 회전하여 광 투과량을 조절한다.
본 발명의 청구항들에 따라서는, 컬러 필터(310), 공통 전극(320), 게이트 라인(330), 데이터 라인(340), 박막 트랜지스터(350), 화소 전극(360), 보호층(370), 그리고 액정 층(380)을 총괄하여 화소 층(300)이라 한다.
도 4는 도 1의 제 1 기판을 보여주는 도면이고, 도 5는 도 4의 예비 기판의 단면도이다. 제 1 기판(100)과 제 2 기판(200)은 동일한 구성을 가지므로, 이하에서는 제 1 기판(100)에 대해서만 설명한다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 제 1 기판(100)은 예비 기판(110), 제 1 코팅층(120), 제 2 코팅층(130) 및 차단층(140)을 포함할 수 있다. 예비 기판(110)은 플렉시블한 섬유 강화 플라스틱(FRP) 기판일 수 있다. 예비 기판(110)은 섬유 다발들(112, 114)과, 수지(116)를 포함한다. 섬유 다발들(112, 114)은 제 1 방향과, 제 1 방향에 교차하는 제 2 방향으로 직조된다. 섬유 다발들(112, 114)은 유리 섬유(Glass Fiber)를 포함할 수 있다. 수지(116)는 직조된(Woven) 섬유 다발들(112, 114) 사이에 함침된다. 수지(116)는 열경화성 수지 또는 열가소성 수지를 포함할 수 있다.
제 1 코팅층(120)은 예비 기판(110)의 상면에 결합되고, 제 2 코팅층(130)은 예비 기판(110)의 하면에 결합된다. 제 1 및 제 2 코팅층(120, 130)은 섬유 다발들(112, 114)에 의한 요철을 평탄화한다. 제 1 및 제 2 코팅층(120, 130)은 열경화성 고분자 유기물층으로 구비될 수 있다.
차단층(140)은 제 1 코팅층(120)의 상면에 결합된다. 차단층(140)은, 제 1 코팅층(120) 또는 외부로부터, 제 1 기판(100) 상에 형성되는 화소 층으로, 이물질이 침투하는 것을 방지할 수 있다. 차단층(140)은 실리콘 질화물(SiNx)이나 실리콘 산화물(SiO2)로 이루어진 단일 층으로 제공될 수 있고, 또한 실리콘 질화물이나 실리콘 산화물과 투명 아크릴레이트 고분자로 이루어진 이중 층으로 제공될 수도 있다.
도 6은 종래의 액정 표시 장치의 단면도이다. 도 6을 참조하면, 상부 기판(100')과 하부 기판(200')은 유리 섬유 강화 플라스틱 기판일 수 있다. 상부 기판(100')과 하부 기판(200')은 도 4에 도시된 제 1 기판(100)과 동일한 구성을 가지므로 이에 대한 상세한 설명은 생략된다.
상부 기판(100')은 하부 기판(200')에 대향한다. 상부 기판(100')의 차단층(140')과 하부 기판(200')의 차단층(240') 사이에는 화소 층(300')이 형성된다. 상부 기판(100')과 하부 기판(200')은 접합부(400')에 의해 합착되고, 접합부(400')는 화소 층(300')을 밀봉한다. 접합부(400')의 상단부는 상부 기판(100')의 차단층(140')에 접착되고, 접합부(400')의 하단부는 하부 기판(200')의 차단층(240')에 접착된다.
설명되지 않은 참조 번호 112'와 114'는 유리 섬유 다발들이고, 116'는 유리 섬유 다발들(112', 114')에 함침된 수지이고, 120'는 코팅층이다.
도 7은 도 6의 기판들이 박리된 상태를 보여주는 도면이다. 도 7을 참조하면, 액정 표시 장치가 외력에 의해 밴딩(Bending)되면, 상부 기판(100')과 하부 기판(200')이 박리될 수 있다. 상부 기판(100')과 하부 기판(200')의 박리는 차단층들(140', 240')과 접합부(400') 사이의 접착력에 기인하지 않고, 코팅층(120')과 수지(116') 사이의 약한 접착력에 기인한다. 즉, 코팅층(120')과 수지(116') 사이의 계면에서 파단이 발생하고, 이에 의해 상부 기판(100')과 하부 기판(200')이 박리된다.
도 8a 내지 도 8d는 본 발명의 실시 예에 따른 표시 장치의 제조 방법을 보여주는 도면들이다.
에비 기판(210)은 플렉시블한 섬유 강화 플라스틱 기판일 수 있다. 예비 기판(210)은 수지(216)가 함침된 섬유 다발들(212, 214)을 가진다. 섬유 다발들(212,214)은 유리 섬유일 수 있다. 예비 기판(210)의 상면과 하면에는 코팅층들(220, 230)이 적층되고, 코팅층(220) 위에는 차단층(240)이 적층된다.
제 2 기판(200)의 접합 영역에는 리세스(R)가 형성된다. 청구항들에 따라서는, 리세스(R)를 노출 영역이라고도 한다. 레이저(L)가 조사하는 빔에 의해 접합 영역의 차단층(240), 코팅층(22) 및 수지(216)가 제거되고, 이에 의해 리세스(R)가 형성된다. 레이저(L)가 조사하는 빔의 온도는, 차단층(240), 코팅층(22) 및 수지(216)의 녹는점들보다 크고, 섬유 다발들(212, 214)의 녹는점보다 작을 수 있다. 따라서, 리세스(R)가 형성될 때, 섬유 다발들(212, 214)은 제거되지 않는다. 즉, 섬유 다발들(212, 214)은 리세스(R)를 통해 외부에 노출된다. 레이저(L)는 적외선 영역의 파장을 가지는 빔을 조사할 수 있다. 예를 들어, 레이저(L)는 CO2 레이저일 수 있다.(도 8a)
제 2 기판(200)에 리세스(R)가 형성된 후, 노즐(N)이 리세스(R)로 실란트(S)를 공급한다. 실란트(S)의 공급 량은 리세스(R)의 체적보다 커야한다. 또한, 셀 갭(Cell Gap)을 유지할 수 있도록, 충분한 양의 실란트(S)가 공급된다.(도 8b)
실란트(S)의 공급이 완료된 후, 제 1 기판(100)을 제 2 기판(200) 위에 정렬시킨다. 제 1 기판(100)의 접합면에는 리세스가 형성되어 있지 않다.(도 8c)
정렬이 완료된 후, 제 1 기판(100)을 제 2 기판(200)을 향해 가압하여, 제 1 기판(100)을 제 2 기판(200)에 합착한다. 실란트(S)는 경화되어 접합부(400)를 형성한다. 이때, 실란트(S)는 제 1 기판(100)의 차단층(140)과, 제 2 기판(200)의 노출된 섬유 다발들(212, 214)에 접착된다. 노출된 섬유 다발들(212, 214)의 표면은 요철 형상을 가지므로, 실란트(S)가 접착될 수 있는 유효 면적이 증가하여, 접합부(400)와 제 2 기판(200) 사이의 접착력이 향상될 수 있다.(도 8d)
이상에서는, 섬유 다발들(212, 214)이 노출되는 리세스(R)가 제 2 기판(200)에 형성된 경우를 설명하였으나, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 리세스(R)는 제 1 기판(100)에 형성될 수도 있다.
제 1 기판(100)의 하면에는 제 1 접합 영역(A1)이 제공되고, 제 2 기판(200)의 상면에는 제 2 접합 영역(A2)이 제공된다. 제 1 및 제 2 접합 영역들(A1, A2)은 표시 영역을 둘러싸는 사각 링 형상을 가질 수 있다. 제 1 및 제 2 접합 영역들(A1, A2)에는 접합부(미도시)가 접착된다. 도 9에 도시된 바와 같이, 리세스(R)는 제 1 접합 영역(A1)의 네 모서리들에 각각 형성될 수 있다. 또한, 도 10에 도시된 바와 같이, 리세스(R)는 제 1 접합 영역(A1) 전체에 형성될 수도 있다. 한편, 리세스(R)는, 도 11에 도시된 바와 같이, 제 1 기판(100)과 제 2 기판(200) 모두에 형성될 수도 있다.
상술한 바와 같이, 노출된 섬유 다발들에 접합부가 접착됨으로써, 기판에 대한 접합부의 접착력이 향상될 수 있다. 이는 도 14의 실험 결과에 의해 뒷받침될 수 있으며, 이에 대한 설명은 후술하기로 한다. 또한, 접합부의 접착력 향상에 의해, 합착 기판들의 박리가 방지될 수 있다.
도 12a 내지 도 12c는 테스트 시편들을 보여주는 도면들이다. 도 13은 테스트 시편을 테스트하는 과정을 보여주는 도면이다. 그리고, 도 14는 테스트 시편들의 테스트 결과를 보여주는 그래프이다.
도 12a 내지 도 14를 참조하면, 3 종류의 테스트 시편들(SP1, SP2, SP3)이 준비된다. 제 1 테스트 시편(SP1)은 섬유 다발들이 노출되지 않은 FRP 기판들(FRP1a, FRP1b)을 포함한다.(도 12a) 제 2 테스트 시편(SP2)은 섬유 다발들이 노출되지 않은 FRP 기판(FRP2a)과 섬유 다발들이 노출된 FRP 기판(FRP2b)을 포함한다.(도 12b) 제 3 테스트 시편(SP3)은 섬유 다발들이 노출된 FRP 기판들(FRP3a, FRP3b)을 포함한다.(도 12c)
제 1 테스트 시편(SP1)의 FRP 기판들(FRP1a, FRP1b)은 실란트(S)에 의해 합착된다. FRP 기판들(FRP1a, FRP1b)은 작용 하중에 의해 인위적으로 강제 분리되고, FRP 기판들(FRP1a, FRP1b)이 박리될 때까지 작용 하중이 측정된다.(도 13) 제 2 및 제 3 테스트 시편들(SP2, SP3) 또한, 상기와 같은 방법으로 합착된 후 테스트된다.
도 14의 그래프에서, 피크 값들은 FRP 기판들이 박리되는 순간의 작용 하중이다. 작용 하중의 크기, 즉 접착력의 크기는 제 1 테스트 시편(SP1)이 가장 작고, 제 3 테스트 시편(SP3)이 가장 크며, 제 2 테스트 시편(SP2)은 중간값을 가진다.
따라서, FRP 기판들의 합착에 있어서, FRP 기판들의 섬유 다발들을 노출시키고, 노출된 섬유 다발들에 실란트를 작용시키면, 접착력이 향상되고, 이에 의해 기판의 박리가 효과적으로 방지됨을 알 수 있다.
본 실시 예에서는 표시 장치로 액정 표시 장치(LCD)를 예로 들어 설명한다. 그러나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 않는다. 본 발명에 따른 표시 장치는, 유기 발광 표시 장치(OLED), 전기 영동 표시 장치(EPD) 장치, 또는 전기 습윤 표시 장치(EWD) 등과 같은 다양한 종류의 표시 장치들 중 어느 하나일 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 표시 장치(10)를 보여주는 도면이다. 도 1을 참조하면, 표시 장치(10)는 액정 표시 장치일 수 있다. 표시 장치(10)는 제 1 기판(100), 제 2 기판(200), 화소 층(미도시) 및 접합부(400)를 포함한다. 화소 층(미도시)은 도 3에 도시되어 있으며, 화소 층의 참조 번호는 300이다.
제 1 기판(100)은 제 2 기판(200)에 대향한다. 제 1 기판(100)과 제 2 기판(200) 사이에는 화소 층(미도시)이 형성된다. 제 1 기판(100)과 제 2 기판(200)은 접합부(400)에 의해 합착되고, 접합부(400)는 화소 층을 밀봉한다. 화소 층은 액정 층을 포함할 수 있다.
이와 달리, 유기 발광 표시 장치의 경우, 화소 층은 유기 발광 층을 포함할 수 있다. 전기 영동 표시 장치의 경우, 화소 층은 전기 영동 층을 포함할 수 있다. 전기 습윤 장치의 경우, 화소 층은 전기 습윤 층을 포함할 수 있다.
제 1 기판(100)은 컬러 필터(CF) 기판이고, 제 2 기판(200)은 박막 트랜지스터 어레이(TFT Array) 기판이다. 제 1 기판(100)에는 표시 영역(PA) 및 주변 영역(SA)이 정의된다. 표시 영역(PA)은 영상이 표시되는 영역이고, 주변 영역(SA)은 표시 영역(PA)을 둘러싸는 가장자리 영역이다. 도면에 도시되지는 않았으나, 제 2 기판(200)에도, 표시 영역(PA)과 주변 영역(SA)에 대응하는 영역들이 정의된다. 접합부(400)의 상단부는 제 1 기판(100)의 주변 영역(SA)에 접착되고, 접합부(400)의 타단부는 주변 영역(SA)에 대응하는 제 2 기판(200)의 영역에 접착된다.
외부로 노출된 제 2 기판(200)의 상면에는, 게이트 본딩 영역(GBA)과 데이터 본딩 영역(DBA)이 정의된다. 게이트 본딩 영역(GBA)에는 게이트 구동부(미도시)가 제공되고, 데이터 본딩 영역(DBA)에는 데이터 구동부(미도시)가 제공된다. 게이트 구동부와 데이터 구동부는 제 2 기판(200)에 전기적으로 연결된다. 게이트 구동부 및 데이터 구동부는 제 2 기판(200)으로 영상 표시를 위한 신호를 전달한다.
도 2는 도 1의 표시 장치의 일부를 개략적으로 나타낸 평면도이다. 도 3은 도 2의 ?-I'선에 따른 단면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 제 1 기판(100), 즉 컬러 필터(CF) 기판상에는 각 화소의 색을 나타내기 위한 컬러 필터(310)가 형성된다. 컬러 필터(310) 상에는 공통 전극(320)이 형성된다.
제 2 기판(200), 즉 박막 트랜지스터 어레이(TFT Array) 기판상에는 게이트 라인(330)과 데이터 라인(340)이 형성된다. 게이트 라인(330)과 데이터 라인(340)은 종횡으로 배열되어 화소 영역을 정의한다. 게이트 라인(330)과 데이터 라인(340)의 교차 영역에는, 박막 트랜지스터(350)가 형성된다. 화소 영역 내에는 화소 전극(360)이 형성된다. 화소 전극(360)은 박막 트랜지스터(350)에 연결되고, 제 1 기판(100)의 공통 전극(320)과 함께 액정 층(380)의 구동을 위한 전계를 형성한다.
박막 트랜지스터(350)는 게이트 전극(351), 소스 전극(352), 드레인 전극(353), 게이트 절연막(354), 액티브 층(355) 및 오믹 콘택 층(356a, 356b)을 포함한다. 게이트 전극(351)은 게이트 라인(330)에 연결된다. 소스 전극(352)은 데이터 라인(340)에 연결된다. 드레인 전극(353)은 화소 전극(360)에 연결된다. 게이트 절연막(354)은 게이트 전극(351)과 소스/드레인 전극(352, 353)을 절연시킨다. 액티브 층(355)은 게이트 절연막(354) 상에 형성된다. 오믹 콘택 층(356a)은 소스 전극(352)과 액티브 층(355) 사이에 형성되고, 오믹 콘택 층(356b)은 드레인 전극(353)과 액티브 층(355) 사이에 형성된다. 액티브 층(355)은, 게이트 전극(351)에 공급되는 스캔 신호에 의해, 소스 전극(352)과 드레인 전극(353) 사이에 전도 채널을 형성한다.
박막 트랜지스터(350) 상에는 보호층(370)이 형성된다. 보호층(370)에는 드레인 전극(353)의 일부를 노출시키는 콘택 홀(372)이 형성된다. 화소 전극(360)은 콘택 홀(372)을 통해 드레인 전극(353)에 연결된다. 화소 전극(360)과 공통 전극(320)의 사이에는 액정 층(380)이 제공된다.
스캔 신호가 게이트 라인(330)을 통해 게이트 전극(351)에 전달된다. 스캔 신호에 응답하여 소스 전극(352)과 드레인 전극(353) 사이의 액티브 층(355)에 전도 채널이 형성된다. 화소 신호가 데이터 라인(340)을 통해 소스 전극(352)에 전달된다. 화소 신호는 소스 전극(352)으로부터 오믹 콘택 층(356a), 액티브 층(355), 오믹 콘택 층(356b), 드레인 전극(353)을 순차적으로 경유하여 화소 전극(360)으로 공급된다. 공통 전극(320)에 공통 전압이 공급된다. 공통 전극(320)과 화소 전극(360) 사이에 전계가 형성되고, 액정 층의 액정 분자가 상기 전계에 의해 회전하여 광 투과량을 조절한다.
본 발명의 청구항들에 따라서는, 컬러 필터(310), 공통 전극(320), 게이트 라인(330), 데이터 라인(340), 박막 트랜지스터(350), 화소 전극(360), 보호층(370), 그리고 액정 층(380)을 총괄하여 화소 층(300)이라 한다.
도 4는 도 1의 제 1 기판을 보여주는 도면이고, 도 5는 도 4의 예비 기판의 단면도이다. 제 1 기판(100)과 제 2 기판(200)은 동일한 구성을 가지므로, 이하에서는 제 1 기판(100)에 대해서만 설명한다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 제 1 기판(100)은 예비 기판(110), 제 1 코팅층(120), 제 2 코팅층(130) 및 차단층(140)을 포함할 수 있다. 예비 기판(110)은 플렉시블한 섬유 강화 플라스틱(FRP) 기판일 수 있다. 예비 기판(110)은 섬유 다발들(112, 114)과, 수지(116)를 포함한다. 섬유 다발들(112, 114)은 제 1 방향과, 제 1 방향에 교차하는 제 2 방향으로 직조된다. 섬유 다발들(112, 114)은 유리 섬유(Glass Fiber)를 포함할 수 있다. 수지(116)는 직조된(Woven) 섬유 다발들(112, 114) 사이에 함침된다. 수지(116)는 열경화성 수지 또는 열가소성 수지를 포함할 수 있다.
제 1 코팅층(120)은 예비 기판(110)의 상면에 결합되고, 제 2 코팅층(130)은 예비 기판(110)의 하면에 결합된다. 제 1 및 제 2 코팅층(120, 130)은 섬유 다발들(112, 114)에 의한 요철을 평탄화한다. 제 1 및 제 2 코팅층(120, 130)은 열경화성 고분자 유기물층으로 구비될 수 있다.
차단층(140)은 제 1 코팅층(120)의 상면에 결합된다. 차단층(140)은, 제 1 코팅층(120) 또는 외부로부터, 제 1 기판(100) 상에 형성되는 화소 층으로, 이물질이 침투하는 것을 방지할 수 있다. 차단층(140)은 실리콘 질화물(SiNx)이나 실리콘 산화물(SiO2)로 이루어진 단일 층으로 제공될 수 있고, 또한 실리콘 질화물이나 실리콘 산화물과 투명 아크릴레이트 고분자로 이루어진 이중 층으로 제공될 수도 있다.
도 6은 종래의 액정 표시 장치의 단면도이다. 도 6을 참조하면, 상부 기판(100')과 하부 기판(200')은 유리 섬유 강화 플라스틱 기판일 수 있다. 상부 기판(100')과 하부 기판(200')은 도 4에 도시된 제 1 기판(100)과 동일한 구성을 가지므로 이에 대한 상세한 설명은 생략된다.
상부 기판(100')은 하부 기판(200')에 대향한다. 상부 기판(100')의 차단층(140')과 하부 기판(200')의 차단층(240') 사이에는 화소 층(300')이 형성된다. 상부 기판(100')과 하부 기판(200')은 접합부(400')에 의해 합착되고, 접합부(400')는 화소 층(300')을 밀봉한다. 접합부(400')의 상단부는 상부 기판(100')의 차단층(140')에 접착되고, 접합부(400')의 하단부는 하부 기판(200')의 차단층(240')에 접착된다.
설명되지 않은 참조 번호 112'와 114'는 유리 섬유 다발들이고, 116'는 유리 섬유 다발들(112', 114')에 함침된 수지이고, 120'는 코팅층이다.
도 7은 도 6의 기판들이 박리된 상태를 보여주는 도면이다. 도 7을 참조하면, 액정 표시 장치가 외력에 의해 밴딩(Bending)되면, 상부 기판(100')과 하부 기판(200')이 박리될 수 있다. 상부 기판(100')과 하부 기판(200')의 박리는 차단층들(140', 240')과 접합부(400') 사이의 접착력에 기인하지 않고, 코팅층(120')과 수지(116') 사이의 약한 접착력에 기인한다. 즉, 코팅층(120')과 수지(116') 사이의 계면에서 파단이 발생하고, 이에 의해 상부 기판(100')과 하부 기판(200')이 박리된다.
도 8a 내지 도 8d는 본 발명의 실시 예에 따른 표시 장치의 제조 방법을 보여주는 도면들이다.
에비 기판(210)은 플렉시블한 섬유 강화 플라스틱 기판일 수 있다. 예비 기판(210)은 수지(216)가 함침된 섬유 다발들(212, 214)을 가진다. 섬유 다발들(212,214)은 유리 섬유일 수 있다. 예비 기판(210)의 상면과 하면에는 코팅층들(220, 230)이 적층되고, 코팅층(220) 위에는 차단층(240)이 적층된다.
제 2 기판(200)의 접합 영역에는 리세스(R)가 형성된다. 청구항들에 따라서는, 리세스(R)를 노출 영역이라고도 한다. 레이저(L)가 조사하는 빔에 의해 접합 영역의 차단층(240), 코팅층(22) 및 수지(216)가 제거되고, 이에 의해 리세스(R)가 형성된다. 레이저(L)가 조사하는 빔의 온도는, 차단층(240), 코팅층(22) 및 수지(216)의 녹는점들보다 크고, 섬유 다발들(212, 214)의 녹는점보다 작을 수 있다. 따라서, 리세스(R)가 형성될 때, 섬유 다발들(212, 214)은 제거되지 않는다. 즉, 섬유 다발들(212, 214)은 리세스(R)를 통해 외부에 노출된다. 레이저(L)는 적외선 영역의 파장을 가지는 빔을 조사할 수 있다. 예를 들어, 레이저(L)는 CO2 레이저일 수 있다.(도 8a)
제 2 기판(200)에 리세스(R)가 형성된 후, 노즐(N)이 리세스(R)로 실란트(S)를 공급한다. 실란트(S)의 공급 량은 리세스(R)의 체적보다 커야한다. 또한, 셀 갭(Cell Gap)을 유지할 수 있도록, 충분한 양의 실란트(S)가 공급된다.(도 8b)
실란트(S)의 공급이 완료된 후, 제 1 기판(100)을 제 2 기판(200) 위에 정렬시킨다. 제 1 기판(100)의 접합면에는 리세스가 형성되어 있지 않다.(도 8c)
정렬이 완료된 후, 제 1 기판(100)을 제 2 기판(200)을 향해 가압하여, 제 1 기판(100)을 제 2 기판(200)에 합착한다. 실란트(S)는 경화되어 접합부(400)를 형성한다. 이때, 실란트(S)는 제 1 기판(100)의 차단층(140)과, 제 2 기판(200)의 노출된 섬유 다발들(212, 214)에 접착된다. 노출된 섬유 다발들(212, 214)의 표면은 요철 형상을 가지므로, 실란트(S)가 접착될 수 있는 유효 면적이 증가하여, 접합부(400)와 제 2 기판(200) 사이의 접착력이 향상될 수 있다.(도 8d)
이상에서는, 섬유 다발들(212, 214)이 노출되는 리세스(R)가 제 2 기판(200)에 형성된 경우를 설명하였으나, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 리세스(R)는 제 1 기판(100)에 형성될 수도 있다.
제 1 기판(100)의 하면에는 제 1 접합 영역(A1)이 제공되고, 제 2 기판(200)의 상면에는 제 2 접합 영역(A2)이 제공된다. 제 1 및 제 2 접합 영역들(A1, A2)은 표시 영역을 둘러싸는 사각 링 형상을 가질 수 있다. 제 1 및 제 2 접합 영역들(A1, A2)에는 접합부(미도시)가 접착된다. 도 9에 도시된 바와 같이, 리세스(R)는 제 1 접합 영역(A1)의 네 모서리들에 각각 형성될 수 있다. 또한, 도 10에 도시된 바와 같이, 리세스(R)는 제 1 접합 영역(A1) 전체에 형성될 수도 있다. 한편, 리세스(R)는, 도 11에 도시된 바와 같이, 제 1 기판(100)과 제 2 기판(200) 모두에 형성될 수도 있다.
상술한 바와 같이, 노출된 섬유 다발들에 접합부가 접착됨으로써, 기판에 대한 접합부의 접착력이 향상될 수 있다. 이는 도 14의 실험 결과에 의해 뒷받침될 수 있으며, 이에 대한 설명은 후술하기로 한다. 또한, 접합부의 접착력 향상에 의해, 합착 기판들의 박리가 방지될 수 있다.
도 12a 내지 도 12c는 테스트 시편들을 보여주는 도면들이다. 도 13은 테스트 시편을 테스트하는 과정을 보여주는 도면이다. 그리고, 도 14는 테스트 시편들의 테스트 결과를 보여주는 그래프이다.
도 12a 내지 도 14를 참조하면, 3 종류의 테스트 시편들(SP1, SP2, SP3)이 준비된다. 제 1 테스트 시편(SP1)은 섬유 다발들이 노출되지 않은 FRP 기판들(FRP1a, FRP1b)을 포함한다.(도 12a) 제 2 테스트 시편(SP2)은 섬유 다발들이 노출되지 않은 FRP 기판(FRP2a)과 섬유 다발들이 노출된 FRP 기판(FRP2b)을 포함한다.(도 12b) 제 3 테스트 시편(SP3)은 섬유 다발들이 노출된 FRP 기판들(FRP3a, FRP3b)을 포함한다.(도 12c)
제 1 테스트 시편(SP1)의 FRP 기판들(FRP1a, FRP1b)은 실란트(S)에 의해 합착된다. FRP 기판들(FRP1a, FRP1b)은 작용 하중에 의해 인위적으로 강제 분리되고, FRP 기판들(FRP1a, FRP1b)이 박리될 때까지 작용 하중이 측정된다.(도 13) 제 2 및 제 3 테스트 시편들(SP2, SP3) 또한, 상기와 같은 방법으로 합착된 후 테스트된다.
도 14의 그래프에서, 피크 값들은 FRP 기판들이 박리되는 순간의 작용 하중이다. 작용 하중의 크기, 즉 접착력의 크기는 제 1 테스트 시편(SP1)이 가장 작고, 제 3 테스트 시편(SP3)이 가장 크며, 제 2 테스트 시편(SP2)은 중간값을 가진다.
따라서, FRP 기판들의 합착에 있어서, FRP 기판들의 섬유 다발들을 노출시키고, 노출된 섬유 다발들에 실란트를 작용시키면, 접착력이 향상되고, 이에 의해 기판의 박리가 효과적으로 방지됨을 알 수 있다.
100: 제 1 기판
200: 제 2 기판
112, 114, 212, 214: 섬유 다발
116, 216: 수지
L: 레이저
200: 제 2 기판
112, 114, 212, 214: 섬유 다발
116, 216: 수지
L: 레이저
Claims (20)
- 수지가 함침된 섬유 다발들을 가지고, 서로 마주보는 제 1 기판과 제 2 기판;
상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판 사이에 형성된 화소 층; 및
상기 제 1 및 제 2 기판들 각각에 제공된 접합 영역에 접착되고, 상기 화소 층을 밀봉하는 접합부를 포함하고,
상기 접합 영역에는 상기 섬유 다발들이 노출된 노출 영역이 제공되며, 상기 노출 영역에 상기 접합부가 접착되고,
상기 접합 영역에 제공된 상기 노출 영역에서 상기 섬유 다발들 각각의 외부가 노출되고 상기 섬유 다발들 각각의 내부는 노출되지 않고,
상기 접합부는 상기 섬유 다발들 각각의 상기 외부에 접촉하는 표시 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 접합 영역은 상기 화소 층의 표시 영역을 둘러싸는 사각 링 형상을 가지고, 상기 노출 영역은 상기 접합 영역의 모서리들에 제공되는 표시 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 접합 영역은 상기 화소 층의 표시 영역을 둘러싸는 사각 링 형상을 가지고, 상기 노출 영역은 상기 접합 영역의 전체에 제공되는 표시 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 노출 영역은, 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판 중 어느 하나에 제공되는 표시 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 노출 영역은, 상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판에 제공되는 표시 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 섬유 다발들은 유리 섬유를 포함하는 표시 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 섬유 다발들은 제 1 방향과 상기 제 1 방향에 교차하는 제 2 방향으로 직조되고,
상기 섬유 다발들의 상부와 하부에는 평탄화를 위한 코팅 층들이 제공되는 표시 장치. - 제 1 항에 있어서,
레이저에 의한 상기 수지의 제거를 통해, 상기 섬유 다발들이 노출되는 표시 장치. - 제 8 항에 있어서,
상기 레이저는 적외선 영역의 파장을 가지는 표시 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 수지는 열경화성 수지 또는 열가소성 수지를 포함하는 표시 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 화소 층은 액정 층, 유기발광 층, 전기 영동 층 및 전기 습윤 층 중 어느 하나를 포함하는 표시 장치. - 제 1 기판;
상기 제 1 기판과 마주보는 제 2 기판;
상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판 사이에 형성된 화소 층; 및
상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판을 합착하고, 상기 화소 층을 밀봉하는 접합부를 포함하고,
상기 제1 및 제2 기판들은 수지가 함침된 섬유 다발들을 갖는 섬유 강화 플라스틱 기판을 포함하고,
상기 제 1 및 상기 제 2 기판들 중 적어도 어느 하나에서, 상기 접합부가 접착되는 접합 영역에 레이저에 의해 가공된 리세스(Recess)가 제공되고,
상기 제1 및 제2 기판들 중 적어도 하나의 상기 접합 영역에 제공된 상기 리세스에서 상기 섬유 다발들 각각의 외부가 노출되고 상기 섬유 다발들 각각의 내부는 노출되지 않고,
상기 접합부는 상기 섬유 다발들 각각의 상기 외부에 접촉하는 표시 장치. - 제 12 항에 있어서,
상기 리세스는, 상기 섬유 강화 플라스틱 기판의 평면에서 상기 섬유 다발들이 노출되도록 가공되는 표시 장치. - 제 13 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 기판들 각각은,
상기 섬유 강화 플라스틱 기판의 상기 평면상에 제공되고, 상기 섬유 강화 플라스틱 기판을 평탄화하는 코팅층; 및
상기 코팅층 상에 제공되고, 이물질의 침투를 방지하는 차단 층을 더 포함하고,
상기 리세스에 대응하는, 상기 코팅층과 상기 차단 층의 영역은, 상기 레이저에 의해 제거되는 표시 장치. - 제 13 항에 있어서,
상기 섬유 다발들은 유리 섬유를 포함하는 표시 장치. - (a) 복수 개의 화소들이 형성된 제 1 기판을 준비하는 단계;
(b) 상기 제 1 기판과 마주보는 제 2 기판을 준비하는 단계; 및
(c) 접합부를 이용하여 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판을 합착하는 단계를 포함하고,
상기 단계 (a)와 상기 단계 (b) 중 적어도 하나는,
수지가 함침된 섬유 다발들을 가지는 예비 기판을 준비하는 단계; 및
상기 섬유 다발들이 노출되도록 상기 예비 기판의 접합 영역에 리세스를 형성하는 단계를 포함하고,
상기 접합부는 상기 접합 영역에 접착되고,
상기 제1 및 제2 기판들 중 적어도 하나의 상기 접합 영역에 제공된 상기 리세스에서 상기 섬유 다발들 각각의 외부가 노출되고 상기 섬유 다발들 각각의 내부는 노출되지 않고,
상기 접합부는 상기 섬유 다발들 각각의 상기 외부에 접촉하는 표시 장치의 제조 방법. - 제 16 항에 있어서,
상기 단계 (c)는,
실란트(Sealant)를 상기 리세스에 채우는 단계; 및
상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판을 압착하는 단계를 포함하는 표시 장치의 제조 방법. - 제 16 항에 있어서,
상기 리세스는, 상기 예비 기판의 평면상에서 상기 접합 영역의 모서리 영역들에 형성되는 표시 장치의 제조 방법. - 제 16 항에 있어서,
상기 리세스는, 상기 예비 기판의 평면상에서 상기 접합 영역의 전체에 형성되는 표시 장치의 제조 방법. - 제 16 항에 있어서,
상기 리세스는 레이저 가공에 의해 형성되는 표시 장치의 제조 방법.
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