KR102182780B1 - 접착제와, 이를 이용한 표시장치 및 표시장치 제조 방법 - Google Patents

접착제와, 이를 이용한 표시장치 및 표시장치 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 영상을 표시하는 표시패널과; 상기 표시패널의 가장자리를 지지하는 메인프레임과; 상기 메인프레임과 상기 표시패널 사이에 형성되어 상기 표시패널을 상기 메인프레임에 고정시키는 접착패턴을 포함하고, 상기 접착패턴은, 우레탄 아크릴레이트 올리고머, 모노머, 광개시제, 첨가제, 그리고 용매를 포함하는 기능성 접착제로 형성되며, 상기 기능성 접착제의 분자량은 200,000 이상이고, 상기 우레탄 아크릴레이트 올리고머는 이중결합을 갖는 알킬기를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치를 제공한다.

Description

접착제와, 이를 이용한 표시장치 및 표시장치 제조 방법{Adhesive, Display Device Using The Same, and Method of Fabricating Display Device}
본 발명은 표시장치 관한 것으로, 특히 표시패널과 기구물을 접착하기 위한 접착제와, 이를 이용하여 네로우 베젤(narrow bezel)을 갖는 표시장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
정보화 시대에 발맞추어 디스플레이(display) 분야 또한 급속도로 발전해 왔고, 이에 부응해서 박형화, 경량화, 저소비전력화 장점을 지닌 평판표시장치(flat panel display device: FPD)로서 액정표시장치(liquid crystal display device: LCD)나 유기발광다이오드 표시장치(organic light emitting diode display device: OLED) 등이 개발되어 널리 적용되고 있다.
이러한 평판표시장치 중, 동화상 표시에 유리하고 대조비(contrast ratio)가 큰 특징을 보여 TV, 모니터 등에 활발하게 이용되는 액정표시장치(liquid crystal display device: LCD)는 액정의 광학적 이방성(optical anisotropy)과 분극성질(polarization)에 의하여 영상을 표시한다.
이러한 액정표시장치는 마주보는 두 기판(substrate) 사이에 액정층을 형성하여 합착시킨 액정패널(liquid crystal panel)을 필수 구성요소로 하며, 액정패널 내의 전기장으로 액정분자의 배열방향을 변화시켜 투과율 차이를 구현한다.
하지만 액정패널은 자체 발광요소를 갖추지 못한 관계로 투과율 차이를 영상으로 표시하기 위해서 별도의 광원이 요구되고, 이를 위해 액정패널 배면에는 광원을 포함하는 백라이트 유닛(backlight unit)이 배치된다.
이러한 액정패널과 백라이트 유닛은, 가장자리가 사각테 형상인 메인프레임(main frame)으로 둘려진 상태에서, 액정패널의 상면 가장자리를 두르는 탑프레임(top frame)과 백라이트 유닛의 배면을 덮는 바텀프레임(bottom frame)이 각각 전후방에서 결합되어 메인프레임을 매개로 일체화된다.
최근에는, 액정표시장치는 휴대용 컴퓨터는 물론 데스크톱 컴퓨터의 모니터 및 벽걸이형 텔레비전 등 그 사용영역이 점차 넓어지고 있는 추세로, 넓은 디스플레이 면적을 가지면서도 획기적으로 감량된 무게 및 부피를 갖도록 하는 연구가 활발히 진행되고 있다.　
이에 따라, 탑프레임을 생략하여 액정표시장치의 구성요소를 줄임으로써, 경량 및 박형의 액정표시장치를 제공하고자 하는 움직임이 활발히 진행되고 있다.
또한, 경량 및 박형 외에도, 표시영역은 확장되면서 동시에 표시영역 이외의 비표시영역인 베젤(bezel)영역은 축소되는 네로우 베젤(narrow bezel)을 갖는 액정표시장치를 제공하고자 하는 움직임도 활발히 진행되고 있다.
이와 같은 탑프레임이 생략된 액정표시장치에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 종래의 탑프레임이 생략된 액정표시장치를 도시한 도면이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 종래의 탑프레임이 생략된 액정표시장치(10)는, 액정패널(20), 백라이트 유닛(30), 메인프레임(40) 및 바텀프레임(50)을 포함한다.
액정패널(20)은, 영상을 표시하는 부분으로서, 액정층(미도시)을 사이에 두고 대면 합착된 제1 및 제2기판(22, 24)과, 제1 및 제2기판(22, 24) 외면에 각각 형성되는 제1 및 제2편광판(26, 28)을 포함한다.
백라이트 유닛(30)은, 액정패널(20)에 빛을 공급하는 부분으로서, 액정패널(20)의 하부에 배치된다.
이러한 백라이트 유닛(30)은, 메인프레임(40)의 적어도 일 가장자리의 길이방향을 따라 배열되는 발광다이오드(light emitting diode: LED) 어셈블리(38)와, 바텀프레임(50) 상부에 배치되는 백색 또는 은색의 반사판(36)과, 반사판(36) 상부에 배치되는 도광판(34)과, 도광판(34) 상부에 배치되는 다수의 광학시트(32)를 포함한다.
여기서, 발광다이오드 어셈블리(38)는, 발광다이오드(38a)와, 발광다이오드(38a)가 장착되는 인쇄회로기판(printed circuit board: PCB)(38b)을 포함한다.
사각테 형상을 갖는 메인프레임(40)은, 도광판(34)의 측면과 인쇄회로기판(38b)의 배면을 둘러싸는 측벽부(40a)와, 측벽부(40a)로부터 절곡되어 도광판(34)의 상면 가장자리 상부에 배치되는 지지부(40b)를 포함하는데, 액정패널(20)은 지지부(40b)에 의하여 가장자리가 지지된다.
여기서, 액정패널(20)과 메인프레임(40)의 지지부(40b)에 사이에는 패드(60)가 형성된다.
패드(60)는, 액정패널(20)을 메인프레임(40)의 지지부(40b)에 고정시키는 역할을 하는데, 탄성을 갖는 재질의 베이스 필름과, 베이스 필름의 양면의 접착성 필름을 포함하며, 약 5.0mm의 폭(w)과 약 1.5mm의 두께(t)로 형성된다.
이러한 액정표시장치(10)는, 실질적으로 영상표시에 이용되는 표시영역(DA)과, 표시영역(DA)을 둘러싸는 비표시영역(NDA)을 포함하는데, 베젤(bezel)영역이라 불리는 비표시영역(NDA)은 메인프레임(40)의 지지부(40b)에 의하여 백라이트 유닛(30)의 빛이 액정패널(20)로 공급되지 못하는 영역으로 정의된다.
이러한 비표시영역(NDA)을 축소하기 위해서는 메인프레임(40)의 지지부(40b)를 축소하여야 하고, 지지부(40b)를 축소하기 위해서는 패드(60)를 축소하여야 한다.
그런데, 패드(60)를 축소할 경우 액정패널(20)의 지지부(40b)에 대한 고정력이 감소되어 액정패널(20)이 탈착되는 문제가 발생하므로, 패드(60)의 축소에 의하여 비표시영역(NDA)을 축소하는 데는 한계가 있다.
또한, 충분한 고정력을 확보하기 위하여 패드(60)는 약 1.5mm의 두께(t)로 형성되므로, 패드(60)는 액정표시장치(10)의 슬림(slim)화에 장애로 작용하는 문제가 있다.
한편, 패드(60)는, 4개의 직사각형 형상의 바(bar) 패드를 지지부(40b)의 4변 상부에 서로 맞닿도록 배치함으로써 형성되는데, 바 패드가 서로 맞닿는 모서리 부분에 이격공간이 발생하거나 접착력이 저하되어 상온에서 빛샘이 발생하는 문제가 있으며, 이러한 빛샘은 고온에서 더 증가하여 액정표시장치(10)의 표시품질이 저하되는 문제가 있다.
또한, 4개의 바 패드를 수작업으로 배치하므로, 액정표시장치(10)의 생산성이 저하되는 문제가 있다.
한편, 패드(60) 이외에, UV접착제를 이용하여 픽서(fixer)를 액정패널(20)에 부착하고, 픽서와 메인프레임(40)을 결합함으로써, 액정패널(20)과 메인프레임(40)을 고정하는 구조가 제안되었다.
그러나, 픽서는 고탄성(high modulus)을 가지므로, 고온에서 액정패널(20)이 휠 경우 픽서가 탈착되는 문제가 발생한다. 또한, 액정패널(20)이 휠 경우 스트레스가 특정 영역에 국한(localization)되므로, 도 2에 도시한 바와 같이, 액정패널(20)의 모서리 부분에서 빛샘이 발생한다.
본 발명은, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제시된 것으로, 저탄성 및 고접착력을 갖는 기능성 접착제를 이용하여 표시패널을 지지수단에 고정시킴으로써, 네로우 베젤을 가지며 두께가 감소된 표시장치 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 저탄성 및 고접착력을 갖는 기능성 접착제를 이용하여 표시패널을 지지수단에 고정시킴으로써, 공정을 단순화하고 빛샘이 방지되며 표시품질이 개선된 표시장치 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
이를 위하여, 본 발명은, 영상을 표시하는 표시패널과; 상기 표시패널의 가장자리를 지지하는 메인프레임과; 상기 메인프레임과 상기 표시패널 사이에 형성되어 상기 표시패널을 상기 메인프레임에 고정시키는 접착패턴을 포함하고, 상기 접착패턴은, 우레탄 아크릴레이트 올리고머와, 모노머, 광개시제, 첨가제, 그리고 용매를 포함하는 기능성 접착제로 형성되며, 상기 기능성 접착제의 분자량은 200,000 이상이고, 상기 우레탄 아크릴레이트 올리고머는 이중결합을 갖는 알킬기를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치를 제공한다.
상기 알킬기는 폴리에스터 또는 부타디엔이다.
상기 첨가제는 점착부여제와 안료, 발연 실리카를 포함한다.
상기 모노머는 아이소보닐 아크릴레이트(Isobornyl Acrylate: IBOA), 테트라하이드로푸르푸릴 아크릴레이트(Tetrahydrofurfuryl acrylate: THFA), 프로필렌 글리콜 모노아크릴레이트(Propylene glycol monoacrylate: MPPGA), 트리프로필렌 글리콜 디아크릴레이트(Tripropylene glycol diacrylate: TPGDA), 헥산디올 디아크릴레이트(Hexanediol diacrylate: HDDA), 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(Trimethylolpropane triacrylate: TMPTA), 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트(Pentaerythritol triacrylate: PETA) 중 어느 하나 또는 둘 이상을 포함한다.
상기 접착패턴은 5 내지 40 kgf/cm2의 전단접착력을 가지며, 쇼어 A 25 이하의 경도를 가진다.
상기 기능성 접착제는, 우레탄 아크릴레이트 올리고머 30~70wt%와, 모노머 10~50wt%, 광개시제 1~5wt%, 첨가제 1~15wt%, 그리고 잔량의 용매를 포함하며, 상기 기능성 접착제의 분자량은 200,000 내지 1,000,000이다.
상기 표시장치는, 상기 표시패널에 빛을 공급하는 백라이트 유닛과; 상기 백라이트 유닛이 안착되며, 상기 메인프레임과 결합되는 바텀프레임을 더 포함하고, 상기 표시패널은 서로 마주보며 이격된 제1 및 제2기판과, 상기 제1 및 제2기판 사이에 형성되는 액정층과, 상기 제1 및 제2기판 외면에 각각 형성되는 제1 및 제2편광판을 포함한다.
또한, 본 발명은, 영상을 표시하는 표시패널을 준비하는 단계와; 상기 표시패널을 지지하기 위한 지지수단을 준비하는 단계와; 상기 표시패널과 지지수단 중 어느 하나에 기능성 접착제를 도포하여 접착패턴을 형성하는 단계와; 상기 접착패턴을 통해 상기 표시패널과 지지수단을 부착하는 단계와; 상기 접착패턴을 1차 경화하는 단계를 포함하며, 상기 기능성 접착제는 우레탄 아크릴레이트 올리고머 30~70wt%와, 모노머 10~50wt%, 광개시제 1~5wt%, 첨가제 1~15wt%, 그리고 잔량의 용매를 포함하고 200,000 내지 1,000,000의 분자량을 가지며, 상기 우레탄 아크릴레이트 올리고머는 이중결합을 갖는 알킬기를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 표시장치의 제조 방법은, 상기 1차 경화하는 단계 다음에 2차 경화하는 단계를 더 포함하고, 상기 1차 경화는 UV 경화이며, 상기 2차 경화는 상온 상습에서 1시간 내지 72시간 동안 노출시키는 습기 경화이다.
또한, 본 발명의 표시장치의 제조 방법은, 상기 2차 경화하는 단계 다음에 3차 경화하는 단계를 더 포함하고, 상기 3차 경화하는 단계는 상기 표시패널과 지지수단을 외부커버와 체결하는 단계 전이나 후 또는 전과 후 각각 수행된다.
한편, 본 발명은, 영상을 표시하는 표시패널과 상기 표시패널을 지지하는 지지수단을 고정시키기 위한 접착제에 있어서, 우레탄 아크릴레이트 올리고머 30~70wt%와; 모노머 10~50wt%와; 광개시제 1~5wt%와; 첨가제 1~15wt%; 그리고 잔량의 용매를 포함하고, 상기 접착제의 분자량은 200,000 내지 1,000,000이고, 상기 우레탄 아크릴레이트 올리고머는 이중결합을 갖는 알킬기를 포함하는 것을 특징으로 하는 접착제를 제공한다.
여기서, 상기 알킬기는 폴리에스터 또는 부타디엔이다.
상기 모노머는 아이소보닐 아크릴레이트(Isobornyl Acrylate: IBOA), 테트라하이드로푸르푸릴 아크릴레이트(Tetrahydrofurfuryl acrylate: THFA), 프로필렌 글리콜 모노아크릴레이트(Propylene glycol monoacrylate: MPPGA), 트리프로필렌 글리콜 디아크릴레이트(Tripropylene glycol diacrylate: TPGDA), 헥산디올 디아크릴레이트(Hexanediol diacrylate: HDDA), 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(Trimethylolpropane triacrylate: TMPTA), 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트(Pentaerythritol triacrylate: PETA) 중 어느 하나 또는 둘 이상을 포함한다.
본 발명은, 저탄성 및 고접착력을 갖는 기능성 접착제를 이용하여 액정패널과 같은 표시패널을 메인프레임과 같은 지지수단에 고정시키는 접착패턴을 형성함으로써, 접착패턴의 폭 및 두께를 축소하여 표시장치의 비표시영역을 최소화하고 표시장치의 두께가 감소되는 효과가 있다.
또한, 본 발명은, 저탄성 및 고접착력을 갖는 기능성 접착제를 이용하여 액정패널과 같은 표시패널을 메인프레임과 같은 지지수단에 고정시키는 접착패턴을 적하(dispensing)방식이나 노즐분사(nozzle jetting)방식으로 형성함으로써, 공정을 단순화하고 빛샘이 방지되며 표시장치의 표시품질이 개선되는 효과가 있다.
도 1은 종래의 탑프레임이 생략된 액정표시장치를 도시한 도면이다.
도 2는 종래의 액정표시장치의 빛샘을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치를 도시한 분해사시도이다.
도 4는 도 3의 절단선 III-III에 따라 절단한 단면도이다
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 제조방법을 도시한 흐름도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 표시장치 및 이를 위한 접착제를 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치를 도시한 분해사시도이고, 도 4는 도 3의 절단선 III-III에 따라 절단한 단면도이다.
도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치(110)는, 액정패널(120), 백라이트 유닛(130), 메인프레임(main frame)(140), 바텀프레임(bottom frame)(150) 및 접착패턴(160)을 포함한다.
영상을 표시하는 액정패널(120)은, 액정층(미도시)을 사이에 두고 서로 대면 합착된 제1 및 제2기판(122, 124)을 포함한다.
도시하지는 않았지만, 하부기판 또는 어레이기판이라 불리는 제1기판(122)의 내면에는, 서로 교차하여 화소(pixel)를 정의하는 다수의 게이트배선 및 다수의 데이터배선과, 다수의 게이트배선 및 다수의 데이터배선에 연결되는 박막트랜지스터(thin film transistor: TFT)와, 박막트랜지스터에 연결되는 화소전극이 형성된다.
그리고, 상부기판 또는 컬러필터기판이라 불리는 제2기판(124)의 내면에는, 게이트배선, 데이터배선 및 박막트랜지스터 등의 비표시요소를 가리는 블랙매트릭스(black matrix)와, 각 화소에 대응되는 적, 녹, 청색의 컬러필터(color filter)가 형성된다.
또한, 공통전극이 제1기판(122) 또는 제2기판(124)에 형성되어 화소전극과 함께 액정 커패시터를 이룬다.
액정패널(120)의 적어도 일 가장자리를 따라서는 연성회로기판 같은 연결부재(156)를 매개로 게이트 인쇄회로기판 및 데이터 인쇄회로기판(127)이 연결되어 모듈화 과정에서 메인프레임(140) 측면 내지는 바텀프레임(150)의 배면으로 젖혀 밀착된다.
그리고, 도시하지는 않았지만, 액정패널(120)의 제1 및 제2기판(122, 124)과 액정층의 경계부분에는 액정의 초기 분자배열 방향을 결정하는 배향막이 형성되고, 그 사이로 충진되는 액정층의 누설을 방지하기 위해 제1 및 제2기판(122, 124)의 가장자리를 따라 씰패턴(seal pattern)이 형성되며, 제1 및 제2기판(122, 124)의 외면에는 각각 제1 및 제2편광판(126, 128)이 형성된다.
이러한 액정패널(120)이 나타내는 투과율의 차이가 외부로 발현되도록 액정패널(120)의 배면에는 빛을 공급하는 백라이트 유닛(130)이 배치된다.　　　
백라이트 유닛(130)은, 메인프레임(140)의 적어도 일 가장자리의 길이방향을 따라 배열되는 발광다이오드 어셈블리(138)와, 백색 또는 은색의 반사판(136)과, 반사판(136) 상에 배치되는 도광판(134)과, 도광판(134) 상부에 배치되는 광학시트(132)를 포함한다.
발광다이오드 어셈블리(138)는 백라이트 유닛(130)의 광원으로서, 도광판(134)의 입광면과 대면하도록 도광판(134)의 일측에 위치하며, 이러한 발광다이오드 어셈블리(138)는, 다수의 발광다이오드(138a)와, 다수의 발광다이오드(138a)가 일정 간격 이격하여 장착되는 인쇄회로기판(138b)을 포함한다.　
다수의 발광다이오드(138a)로부터 출사되는 빛이 입사되는 도광판(134)은, 다수의 발광다이오드(138a)로부터 입사된 빛이 여러 번의 전반사에 의해 도광판(134) 내를 진행하면서 도광판(134)의 넓은 영역으로 골고루 퍼져 액정패널(120)에 면광원을 제공한다.
이러한 도광판(134)은 균일한 면광원을 공급하기 위해 배면에 특정 형상의 패턴을 포함할 수 있다.
예를 들어, 도광판(134)의 패턴은 도광판(134) 내부로 입사된 빛을 가이드하기 위하여, 타원형 패턴(elliptical pattern), 다각형 패턴(polygon pattern), 홀로그램 패턴(hologram pattern) 등을 포함할 수 있으며, 이와 같은 패턴은 도광판(134)의 하부면에 인쇄방식 또는 사출방식으로 형성될 수 있다.
반사판(136)은 도광판(134)의 배면에 위치하여, 도광판(134)의 배면을 통과한 빛을 액정패널(120) 쪽으로 반사시킴으로써 빛의 휘도를 향상시킨다.
도광판(134) 상부의 다수의 광학시트(132)는 확산시트와 적어도 하나의 집광시트 등을 포함하며, 도광판(134)을 통과한 빛을 확산 또는 집광하여 액정패널(120)로 보다 균일한 면광원이 입사 되도록 한다.
여기서, 백라이트 유닛(130)의 광원으로 발광다이오드(138a)를 예로 들었으나, 냉음극형광램프(cold cathode fluorescent lamp: CCFL) 또는 외부전극형광램프(external electrode fluorescent lamp)를 광원으로 사용할 수도 있다.
이러한 액정패널(120)과 백라이트 유닛(130)은 메인프레임(140), 바텀프레임(150) 및 접착패턴(160)을 통해 모듈화 된다.
백라이트 유닛(130)이 안착되는 바텀프레임(150)은, 액정표시장치(110) 전체 기구물 조립에 기초가 되는 수평면과, 이의 가장자리가 수직 절곡된 가장자리부를 포함한다.
그리고, 사각테 형상을 갖는 메인프레임(140)은, 도광판(134)의 측면과 인쇄회로기판(138b)의 배면과 같은 백라이트 유닛(130)의 측면을 둘러싸는 측벽부(140a)와, 측벽부(140a)로부터 절곡되어 도광판(134)과 같은 백라이트 유닛(130)의 상면 가장자리 상부에 배치되는 지지부(40b)를 포함하며, 바텀프레임(150)과 결합된다.
메인프레임(140)은, 서포트메인, 가이드패널 또는 메인서포트, 몰드프레임이라 일컬어지기도 하며, 바텀프레임(150)은 커버바텀, 바텀커버 또는 하부커버라 일컬어지기도 한다.
여기서, 액정표시장치(110)는, 실질적으로 영상표시에 이용되는 표시영역(DA)과, 표시영역(DA)을 둘러싸는 비표시영역(NDA)을 포함하는데, 베젤(bezel)영역이라 불리는 비표시영역(NDA)은 메인프레임(140)의 지지부(140b)에 의하여 백라이트 유닛(130)의 빛이 액정패널(120)로 공급되지 못하는 영역으로 정의될 수 있다.
그리고, 액정패널(120)은 메인프레임(140)의 지지부(140b)에 고정되어 가장자리가 지지되는데, 이를 위하여 액정패널(120)과 메인프레임(140)의 지지부(140b)에 사이에는 접착패턴(160)이 형성된다.
접착패턴(160)은 액정패널(120)을 메인프레임(140)의 지지부(140b)에 고정시키는 역할을 하는데, 기능성 접착제를 적하(dispensing)방식 또는 노즐분사(nozzle jetting)방식으로 지지부(140b)의 4변 또는 액정패널(120)의 4변에 연속적으로 도포함으로써 접착패턴(160)을 형성할 수 있다.
예를 들어, 접착패턴(160)은 약 2.0mm 이하의 폭(w)으로 형성될 수 있으므로, 비표시영역(NDA)을 약 5.0mm 이하의 폭으로 축소할 수 있으며, 네로우 베젤(narrow bezel)의 액정표시장치(110)를 제조할 수 있다.
또한, 접착패턴(160)은 약 1.0mm이하의 두께(t)로 형성될 수 있으므로, 액정표시장치(110)의 슬림화(slim)를 달성할 수 있다.
그리고, 접착패턴(160)은, 상대적으로 낮은 탄성(low modulus)과 높은 접착력(high adhesion)을 갖는 기능성 접착제를 이용하여 형성됨으로써, 모서리 부분의 빛샘을 방지하여 표시품질이 개선된 액정표시장치(110)를 제조할 수 있다.
또한, 접착패턴(160)은 적하장치나 노즐분사장치와 같은 공정장치를 이용하여 형성될 수 있으므로, 자동화에 의하여 생산성이 개선된 액정표시장치(110)를 제조할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 기능성 접착제는 사슬(chain)의 얽힘 효과(entanglement effect)를 이용하여 접착력을 높이면서도 응력을 완화(stress-releasing)시키는 역할을 한다. 이를 위해, 기능성 접착제는 상대적으로 높은 의 분자량을 가지며, 일례로, 기능성 접착제의 분자량은 약 200,000 내지 약 1,000,000이고, 바람직하게는 약 500,000 내지 약 1,000,000이다. 이러한 본 발명의 기능성 접착제는 상대적으로 긴 사슬 길이를 가지므로 고분자 사슬의 얽힘 효과가 나타나고, 이를 이용하여 사슬의 유연성(flexibility)를 유지할 수 있다.
이때, 고분자 사슬 내부에 보다 결합력이 강한 이중결합(double bond)을 형성하여 고분자 사슬이 끊어지는 것을 방지함으로써, 내열성(heat resistance)를 확보한다.
이러한 본 발명의 실시예에 따른 기능성 접착제는, 올리고머 30~70wt%, 모노머 10~50wt%, 광개시제 1~5wt%, 첨가제 1~15wt%, 그리고 잔량의 용매를 포함하는 액상 접착제이다.
일례로, 본 발명의 기능성 접착제는 올리고머 60wt%, 모노머 25wt%, 개시제 5wt%, 첨가제 10wt%, 그리고 용매를 포함할 수 있으며, 필요에 따라 함량은 조절될 수 있다.
올리고머(oligomer)로는 화학식1의 구조를 가지는 우레탄 아크릴레이트 올리고머(urethane acrylate oligomer)가 사용된다.
화학식1
Figure 112013120777765-pat00001
여기서, R은 이중결합을 포함하는 알킬기로, 일례로, 폴리에스터(polyester) 또는 부타디엔(butadiene)일 수 있다.
우레탄 아크릴레이트 올리고머는, 화학식2의 폴리올(polyol)과 화학식3의 디이소시아네이트(diisocyanate)를 반응시켜 화학식4의 프리폴리머(prepolymer)를 합성하고, 이러한 프리폴리머를 하이드록시(hydroxy)기를 포함하는 아크릴레이트(acrylate) 화합물과 반응시켜 합성된다. 이때, 프리폴리머와 우레탄 아크릴레이트 올리고머는 섭씨 약 70도 이상에서 합성될 수 있다.
화학식2
Figure 112013120777765-pat00002
화학식3
Figure 112013120777765-pat00003
화학식4
Figure 112013120777765-pat00004
한편, 모노머(monomer)로는 탄성(elasticity) 증가를 위한 아이소보닐 아크릴레이트(Isobornyl Acrylate: IBOA), 접착력(adhesion) 향상을 위한 테트라하이드로푸르푸릴 아크릴레이트(Tetrahydrofurfuryl acrylate: THFA), 연성(softness) 향상을 위한 프로필렌 글리콜 모노아크릴레이트(Propylene glycol monoacrylate: MPPGA), 인성(toughness) 증가를 위한 트리프로필렌 글리콜 디아크릴레이트(Tripropylene glycol diacrylate: TPGDA), 경화도(curing) 증가를 위한 헥산디올 디아크릴레이트(Hexanediol diacrylate: HDDA), 경도(hardness) 증가를 위한 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(Trimethylolpropane triacrylate: TMPTA), 가교도(crosslinking) 증가를 위한 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트(Pentaerythritol triacrylate: PETA) 중 어느 하나 또는 둘 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
광개시제(photo initiator)로는, 벤조인에테르류(benzoin ether), 벤조페논/아민계(benzophenone/amine), 아세토페논류(acetophenone), 티오키산톤계(thioxanthone) 등이 사용될 수 있다.
첨가제(additives)는 초기 접착력을 위한 점착부여제(tackifier)를 포함하고, 안료(pigment), 발연 또는 훈증 실리카(fumed silica), 가소제(plasticizer), 안정제(stabilizer) 등을 하나 이상 포함할 수 있다.
또한, 첨가제로 블랙 안료를 포함하여, 기능성 접착제는 차광 기능을 가질 수도 있다.
본 발명의 기능성 접착제로 형성된 접착패턴은 5 내지 40 kgf/cm2의 전단접착력(Shear Adhesion)을 가지며, 쇼어 A(Shore A) 25 이하의 경도를 가진다.
이러한 본 발명의 기능성 접착제는 상대적으로 높은 접착력(high adhesion) 및 낮은 탄성(low modulus)을 가지므로, 접착패턴을 형성하였을 때 신축력이 좋으며 인성(toughness)이 강하여 외력에 의해 끊어지지 않고 잘 늘어난다.
따라서, 본 발명의 기능성 접착제의 접착력(adhesion)이 액정패널(도 4의 120)의 모서리 부분에서의 응력(stress)보다 크고, 신율(elongation)이 액정패널(도 4의 120)의 휨량(degree of bending)보다 크기 때문에, 액정패널(도 4의 120)의 자중으로 인해 액정패널(도 4의 120)의 중앙부가 처짐에 따라, 비표시영역(도 4의 NDA)에 대응하는 모서리 부분이 들뜨게 되더라도, 접착패턴(도 4의 160)이 액정패널(도 4의 120)과 메인프레임(도 4의 140)으로부터 탈착되지 않는다.
이러한 액정표시장치(110)의 제조방법을 도면을 참조하여 설명한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 제조방법을 도시한 흐름도로서, 도 3과 도 4를 함께 참조하여 설명한다.
도 5에 도시한 바와 같이, 제1 및 제2기판(122, 124) 및 액정층(도시하지 않음)을 포함하는 액정패널(120)을 완성한 후, 완성된 액정패널(120)을 세정한다(st10).
이후, 액정패널(120)의 적어도 일 가장자리를 따라 연성회로기판 같은 연결부재(156)를 매개로 게이트 인쇄회로기판 및 데이터 인쇄회로기판(127)과 같은 구동부를 부착하고, 액정패널(120)의 정상동작 여부를 검사한다(st20).
한편, 백라이트 유닛(130), 바텀프레임(150) 및 메인프레임(140)을 체결한 후(st30), 체결된 메인프레임(140)의 지지부(140b)에 기능성 접착제를 연속적으로 도포하여 접착패턴(160)을 형성한다(st40). 액정패널(120)의 가장자리에 기능성 접착제를 도포하여 접착패턴(160)을 형성할 수도 있다.
이후, 접착패턴(160)이 형성된 메인프레임(140)에 검사가 완료된 액정패널(120)을 부착하고(st50), 1차 경화를 실시하여(st60) 액정표시장치(110)를 제조한다. 이때, 1차 경화는 UV 경화일 수 있다.
다음, 2차 경화를 실시하는데(st70), 2차 경화는 상온 상습에서 1시간 내지 72시간 동안 노출되는 습기 경화일 수 있다. 2차 경화는 생략될 수도 있다.
이어, 외부커버를 액정표시장치(110)에 체결하고 3차 경화를 실시한다(st80). 여기서, 3차 경화는 외부커버의 체결 전이나 후 또는 체결 전과 후 수행될 수 있으며, LED 또는 UV를 이용할 수 있다.
앞선 본 발명의 실시예에서는, 기능성 접착제가 액정패널(120)을 메이프레임(140)에 고정시키는데 사용되는 경우를 설명하였으나, 액정패널(120) 이외에 유기발광다이오드 패널과 같은 다른 표시패널이 사용될 수도 있으며, 표시패널을 다른 지지수단에 고정시키는데 사용될 수도 있다.
즉, 본 발명의 기능성 접착제는 유리, 폴리카보네이트(polycarbonate), 트리아세테이트셀룰로오스(tri-acetate cellulose: TAC), 알루미늄, 스테인레스 스틸(stainless steel) 또는 전기아연도금강판(electrolytic galvanized iron: EGI)과 같은 다양한 재질을 서로 접착시키는데 사용될 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
110: 액정표시장치 120: 액정패널
130: 백라이트 유닛 140: 메인프레임
150: 바텀프레임 160: 접착패턴

Claims (16)

  1. 영상을 표시하는 표시영역과 상기 표시영역을 둘러싸는 비표시영역을 포함하는 표시패널과;
    측벽부와 상기 측벽부로부터 절곡되어 상기 표시패널의 비표시영역을 지지하는 지지부를 포함하는 메인프레임과;
    상기 메인프레임의 상기 지지부와 상기 표시패널의 상기 비표시영역 사이에 형성되어 상기 표시패널을 상기 메인프레임에 고정시키는 접착패턴
    을 포함하고,
    상기 접착패턴은, 우레탄 아크릴레이트 올리고머와, 모노머, 광개시제, 첨가제, 그리고 용매를 포함하는 기능성 접착제로 형성되며, 상기 기능성 접착제의 분자량은 200,000 이상이고, 상기 우레탄 아크릴레이트 올리고머는 인접한 우레탄기 사이에 이중결합을 갖는 알킬기를 포함하는 것을 특징으로 하며,
    상기 접착패턴은 상기 메인프레임의 상기 지지부 상에만 위치하는 표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 알킬기는 폴리에스터 또는 부타디엔인 것을 특징으로 하는 표시장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 첨가제는 점착부여제와 안료, 발연 실리카를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 모노머는 아이소보닐 아크릴레이트(Isobornyl Acrylate: IBOA), 테트라하이드로푸르푸릴 아크릴레이트(Tetrahydrofurfuryl acrylate: THFA), 프로필렌 글리콜 모노아크릴레이트(Propylene glycol monoacrylate: MPPGA), 트리프로필렌 글리콜 디아크릴레이트(Tripropylene glycol diacrylate: TPGDA), 헥산디올 디아크릴레이트(Hexanediol diacrylate: HDDA), 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(Trimethylolpropane triacrylate: TMPTA), 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트(Pentaerythritol triacrylate: PETA) 중 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 접착패턴은 5 내지 40 kgf/cm2의 전단접착력을 가지며, 쇼어 A 25 이하의 경도를 가지는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 기능성 접착제는, 우레탄 아크릴레이트 올리고머 30~70wt%와, 모노머 10~50wt%, 광개시제 1~5wt%, 첨가제 1~15wt%, 그리고 잔량의 용매를 포함하며, 상기 기능성 접착제의 분자량은 200,000 내지 1,000,000인 것을 특징으로 하는 표시장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 표시패널에 빛을 공급하는 백라이트 유닛과;
    상기 백라이트 유닛이 안착되며, 상기 메인프레임과 결합되는 바텀프레임
    을 더 포함하고,
    상기 표시패널은 서로 마주보며 이격된 제1 및 제2기판과, 상기 제1 및 제2기판 사이에 형성되는 액정층과, 상기 제1 및 제2기판 외면에 각각 형성되는 제1 및 제2편광판을 포함하고,
    상기 백라이트 유닛의 도광판과 다수의 광학시트 및 상기 바텀프레임은 상기 메인프레임의 상기 지지부 하부에 위치하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  8. 영상을 표시하는 표시패널을 준비하는 단계와;
    상기 표시패널을 지지하기 위한 지지수단을 준비하는 단계와;
    상기 표시패널과 지지수단 중 어느 하나에 기능성 접착제를 도포하여 접착패턴을 형성하는 단계와;
    상기 접착패턴을 통해 상기 표시패널과 지지수단을 부착하는 단계와;
    상기 접착패턴을 1차 경화하는 단계
    를 포함하며,
    상기 기능성 접착제는 우레탄 아크릴레이트 올리고머 30~70wt%와, 모노머 10~50wt%, 광개시제 1~5wt%, 첨가제 1~15wt%, 그리고 잔량의 용매를 포함하고 200,000 내지 1,000,000의 분자량을 가지며, 상기 우레탄 아크릴레이트 올리고머는 인접한 우레탄기 사이에 이중결합을 갖는 알킬기를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치의 제조 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 1차 경화하는 단계 다음에 2차 경화하는 단계를 더 포함하고,
    상기 1차 경화는 UV 경화이며, 상기 2차 경화는 상온 상습에서 1시간 내지 72시간 동안 노출시키는 습기 경화인 것을 특징으로 하는 표시장치의 제조 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 2차 경화하는 단계 다음에 3차 경화하는 단계를 더 포함하고,
    상기 3차 경화하는 단계는 상기 표시패널과 지지수단을 외부커버와 체결하는 단계 전이나 후 또는 전과 후 각각 수행되는 것을 특징으로 하는 표시장치의 제조 방법.
  11. 영상을 표시하는 표시패널과 상기 표시패널을 지지하는 지지수단을 고정시키기 위한 접착제에 있어서,
    우레탄 아크릴레이트 올리고머 30~70wt%와;
    모노머 10~50wt%와;
    광개시제 1~5wt%와;
    첨가제 1~15wt%; 그리고
    잔량의 용매
    를 포함하고,
    상기 접착제의 분자량은 200,000 내지 1,000,000이고, 상기 우레탄 아크릴레이트 올리고머는 하기 화학식1의 구조를 가지며,
    화학식1
    Figure 112020047856242-pat00010

    R은 이중결합을 포함하는 알킬기인 것을 특징으로 하는 접착제.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 알킬기는 폴리에스터 또는 부타디엔인 것을 특징으로 하는 접착제.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 모노머는 아이소보닐 아크릴레이트(Isobornyl Acrylate: IBOA), 테트라하이드로푸르푸릴 아크릴레이트(Tetrahydrofurfuryl acrylate: THFA), 프로필렌 글리콜 모노아크릴레이트(Propylene glycol monoacrylate: MPPGA), 트리프로필렌 글리콜 디아크릴레이트(Tripropylene glycol diacrylate: TPGDA), 헥산디올 디아크릴레이트(Hexanediol diacrylate: HDDA), 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(Trimethylolpropane triacrylate: TMPTA), 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트(Pentaerythritol triacrylate: PETA) 중 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 접착제.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 우레탄 아크릴레이트 올리고머는 하기 화학식1의 구조를 가지는
    화학식1
    Figure 112020047856242-pat00011

    표시장치.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 접착패턴의 폭은 상기 메인프레임의 상기 지지부의 폭보다 작은 표시장치.
  16. 제 8 항에 있어서,
    상기 우레탄 아크릴레이트 올리고머는 하기 화학식1의 구조를 가지는
    화학식1
    Figure 112020047856242-pat00012

    표시장치의 제조 방법.
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