KR102312304B1 - 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

영상을 표시하는 표시 패널; 상기 표시 패널 상부에 배치되고, 상기 영상이 투과되는 표시 영역과 상기 표시 영역 주위의 비표시 영역을 포함하는 윈도우; 및 상기 표시 패널과 상기 윈도우 사이에 개재되는 제1 접착층을 포함하고, 상기 윈도우는, 표시 패널과 대향하게 배치된 윈도우 기판, 상기 윈도우 기판의 상면에 배치된 제1 하드코팅층, 상기 윈도우 기판의 하면에 배치된 제2 하드코팅층, 상기 제1 하드코팅층 상에 배치된 보호층, 상기 제2 하드코팅층 상에 배치된 접착 보조층, 상기 접착 보조층 상에 배치된 기재 필름, 및 상기 접착 보조층과 상기 기재 필름 사이에 개재되는 제2 접착층을 포함하는 표시 장치를 제공한다.

Description

표시 장치{DISPLAY DEVICE}
본 발명은 표시 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 윈도우의 하드 코팅층과 데코레이션층 사이의 접착력이 향상된 표시 장치에 관한 것이다.
일반적으로 디스플레이용 윈도우는 박형으로 제조되는 특성상 TV를 비롯하여, 디지털 카메라, 노트북, 네비게이션, 휴대폰 등 화면표시장치 등에 널리 사용되고 있다. 이러한 디스플레이용 윈도우로서 광학특성이 다른 소재에 비해 우수한 투명 플라스틱(PMMA, PET, PC) 등이 사용되고 있다. 그러나 이러한 디스플레이용 윈도우는 표면 경도나 내약품성이 떨어진다는 단점이 있어 표면 경도를 높여주기 위하여 UV 경화 코팅 등의 하드코팅을 하게 된다.
한편, 디스플레이 윈도우는 데코레이션층을 포함함으로써 다양한 색상으로 디자인될 수 있다. 데코레이션층은 디스플레이 윈도우에 직접 인쇄하는 방식 또는 인쇄된 필름을 부착하는 방식으로 배치될 수 있다. 인쇄된 필름 형태로 데코레이션층이 배치되는 경우에, 윈도우의 하드 코팅층이 데코레이션층과의 접착력이 낮아서 안정적으로 부착되는 데 어려움이 있다.
이에, 하드 코팅과 필름의 접착력을 향상시키기 위한 다양한 시도들이 이루어지고 있다. 예로서, 하드 코팅층의 접착력 향상을 위한 플라즈마 처리를 들 수 있으나, 이는 플라즈마 처리시 발생되는 열에 의한 윈도우 휨이 발생한다. 따라서, 디스플레이 윈도우에 영향을 미치지 않으면서 하드 코팅층과 데코레이션층의 안정적인 부착을 제공할 수 있는 새로운 표면 처리 방법이 필요하다.
본 발명의 실시예는 윈도우의 하드 코팅층과 데코레이션층 사이에 발생되는 들뜸 현상을 방지하는 표시 장치를 제안하고자 한다.
본 발명의 일 실시예는 영상을 표시하는 표시 패널; 상기 표시 패널 상부에 배치되고, 상기 영상이 투과되는 표시 영역과 상기 표시 영역 주위의 비표시 영역을 포함하는 윈도우; 및 상기 표시 패널과 상기 윈도우 사이에 개재되는 제1 접착층을 포함하고, 상기 윈도우는 표시 패널과 대향하게 배치된 윈도우 기판, 상기 윈도우 기판의 상면에 배치된 제1 하드코팅층, 상기 윈도우 기판의 하면에 배치된 제2 하드코팅층, 상기 제1 하드코팅층 상에 배치된 보호층, 상기 제2 하드코팅층 상에 배치된 접착 보조층, 상기 접착 보조층 상에 배치된 기재 필름, 및 상기 접착 보조층과 상기 기재 필름 사이에 개재되는 제2 접착층을 포함하는 표시 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 윈도우 기판은 플라스틱 기판일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 보호층은 하기 화학식 1 또는 하기 화학식 2로 표시되는 화합물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다:
[화학식 1]
CH3-(CH2)n-Si-X3
[화학식 2]
CF3-(CF2)n-Si-X3
상기 식에서, n은 1 내지 40의 정수이고, X는 알콕시 또는 할로겐이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 보호층은 알킬 실란 화합물 또는 퍼플루오로 실란 화합물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 보호층은 옥틸트리클로로실란(octyltrichlorosilane), 옥틸트리메톡시실란(octyltrimethoxysilane), 데실트리메톡시실란(decyltrimethoxysilane), 데실메틸디클로로실란(decylmethyldichlorosilane), 도데실클로로실란(decyltrichlorosilane), 도데실트리클로로실란(dodecyltrichlorosilane), 도데실트리메톡시실란(dodecyltrimethoxysilane), 테트라데실트리에톡시실란(tetradecyltriethoxysilane), 테트라데실트리클로로실란(tetradecyltrichlorosilane), 테트라데실트리메톡시실란(tetradecyltrimethoxysilane), , 퍼플루오로옥틸트리메톡시실란(perfluorooctyltrimethoxysilane), 퍼플루오로옥틸트리클로로실란(perfluorooctyltrichlorosilane), 퍼플루오로데실메틸디클로로실란(perfluorodecylmethyldichlorosilane), 퍼플루오로데실트리메톡시실란(perfluorodecyltrimethoxysilane), 퍼플루오로데실트리에톡시실란(perfluorodecyltriethoxysilane), 퍼플루오로도데실트리메톡시실란(perfluorododecyltrimethoxysilane), 퍼플루오로도데실트리클로로실란(perfluorodecyltrichlorosilane), 퍼플루오로테트라데실트리클로로실란(pefluorotetradecyltrichlorosilane), 퍼플루오로테트라데실트리메톡시실란(perfluorotetradecyltrimethoxysilane) 및 퍼플루오로테트라데실트리에톡시실란(perfluorotetradecyltriethoxysilane)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 접착 보조층은 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다:
[화학식 3]
OH-(CH2)n-Si-X3
상기 식에서, n은 1 내지 40의 정수이고, X는 알콕시 또는 할로겐이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 접착 보조층은 실록산 결합(Si-OH bonding)을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 접착 보조층은 하기 화학식 4로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다:
[화학식 4]
COOH-(CH2)n-Si-X3
상기 식에서, n은 1 내지 40의 정수이고, X는 알콕시 또는 할로겐이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 접착 보조층은 60도 이하의 접촉각을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 하드 코팅층 및 제2 하드 코팅층은 UV 경화형 하드 코팅 조성물을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 하드 코팅층 및 제2 하드 코팅층은 아크릴레이트계 단량체 또는 무기 화합물을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 비표시 영역에서 상기 기재 필름의 하면에 배치된 차광층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 차광층은 흑색 인쇄층일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 차광층은 상기 제1 접착층과 서로 접촉할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 표시 패널은 제1 기판, 상기 제1 기판상에 적층된 제2 기판, 및 상기 제2 기판 상에 적층되어 상기 윈도우를 향하는 편광층을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 접착층은 상기 편광층과 상기 윈도우 사이에 배치될 수 있다.
본 발명은 접착 보조층을 통해 하드 코팅층과 데코레이션층 사이의 접착력을 향상시킴으로써, 윈도우의 하드 코팅층과 데코레이션층 사이에 발생되는 들뜸 현상을 방지할 수 있다.
본 발명은 윈도우의 하드 코팅층과 데코레이션층이 안정적으로 부착된 표시 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 I-I' 선에 따른 단면도이다.
도 3a 및 도 3b는 종래 기술에 따른 윈도우와 도 1의 윈도우를 비교한 단면도이다.
도 4는 도 1의 A 영역에 배치된 표시 패널의 한 화소를 나타낸 평면도이다.
도 5는 도 4의 A-A' 선에 따른 단면도이다.
도 6a 내지 도 6e는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 제조 과정을 도시한 단면도들이다.
도 7은 UV 처리에 따른 표면의 특성 변화를 도시한 모식도이다.
도 8은 UV 조사량에 따른 흡광도 변화를 나타낸 그래프이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 따라서, 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 공정 단계들, 잘 알려진 소자 구조 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 상에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
또한, 이하에서 표시 장치로서, 유기 발광층을 포함하는 유기 발광 표시 장치를 실시예로서 설명하나, 이에 한정되지 않고, 본 발명에 따른 표시 장치는 액정 표시 장치, 플라즈마 표시 장치, 전계 방출 표시 장치 등의 표시 장치일 수 있다.
또한, 첨부 도면에서는, 하나의 화소에 두 개의 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)와 하나의 축전 소자(capacitor)를 구비하는 2Tr-1Cap 구조의 능동 구동(active matrix, AM)형 유기 발광 표시 장치를 도시하고 있지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 유기 발광 표시 장치는 박막 트랜지스터의 개수, 축전 소자의 개수 및 배선의 개수가 한정되지 않는다. 한편, 화소는 이미지를 표시하는 최소 단위를 말하며, 유기 발광 표시 장치는 복수의 화소들을 통해 이미지를 표시한다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 사시도이다.
도 1을 참조하면, 표시 장치(100)의 상부 평면은 표시 영역(DA), 표시 영역(DA) 주변에 형성된 비표시 영역(NDA)을 포함한다. 표시 영역(DA)은 관찰자에게 제공되기 위한 영상을 표시하는 영역으로 정의될 수 있다. 비표시 영역(NDA)은 영상을 표시하지 않는 영역으로 정의될 수 있다. 비표시 영역(NDA)은 흑색으로 인쇄될 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않고, 비표시 영역(NDA)은 흑색을 제외한 다양한 색으로 인쇄될 수 있다. 예를 들어, 비표시 영역(NDA)은 백색으로 인쇄될 수 있다.
도 1에 도시된 표시 장치(100)의 상부 평면의 영역은 실질적으로 윈도우의 상부 평면 영역이며 이러한 구성은 이하, 도 2를 참조하여 설명될 것이다.
도 2는 도 1의 I-I' 선에 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 2를 참조하면, 표시 장치(100)는 표시 패널(200), 표시 패널(200) 상부에 배치된 윈도우(300), 및 표시 패널(200)과 윈도우(300) 사이에 개재되는 제1 접착층(500)을 포함한다.
표시 패널(200)은 화소 영역(PX) 및 비화소 영역(NPX)으로 정의되며, 윈도우(300)는 표시 영역(DA) 및 비표시 영역(NDA)으로 정의된다. 화소 영역(PX) 주변에 비화소 영역(NPX)이 배치되고, 표시 영역(DA) 주변에 비표시 영역(NDA)이 배치될 수 있다. 표시 패널(200)의 화소 영역(PX)은 윈도우(300)의 표시 영역(DA)에 대응되며, 표시 패널(200)의 비화소 영역(NPX)은 윈도우(300)의 비표시 영역(NDA)에 대응된다.
표시 패널(200)은 영상을 생성한다. 표시 패널(200)에서 생성된 영상은 윈도우(300)를 투과하여 사용자에게 제공된다.
표시 패널(200)의 화소 영역(PX)은 영상을 생성하여 표시하는 영역으로 정의될 수 있다. 표시 패널(200)의 비화소 영역(NPX)은 영상을 생성하지 않는 영역으로 정의될 수 있다. 도시하지 않았으나, 화소 영역(PX)에서 표시 패널(200)은 복수의 화소들을 포함할 수 있다. 또한, 도시하지 않았으나, 비화소 영역(NPX)에서 표시 패널(200)은 화소들을 구동하는 구동부를 포함할 수 있다. 화소들은 구동부에 의해 구동되어 소정의 영상을 생성할 수 있다.
표시 패널(200)은 유기 발광 표시 패널 등의 자발광성 표시 패널과 액정 표시 패널 및 전기영동 표시 패널 등의 비발광성 표시 패널일 수 있다. 표시 패널(200)에 대한 자세한 설명은 도 5를 참조하여 후술하기로 한다.
윈도우(300)는 표시 패널(200) 상부에 배치되어 외부의 스크래치(scratch)로부터 표시 패널(200)을 보호한다.
윈도우(300)는 윈도우 기판(310), 하드 코팅층(320, 330), 보호층(340), 접착 보조층(350), 및 기재 필름(370)을 포함할 수 있다.
윈도우(300)의 평면 영역과 동일하게 윈도우 기판(310)의 평면 영역은 표시 영역(DA) 및 표시 영역(DA)에 주변에 형성된 비표시 영역(NDA)을 포함한다. 윈도우 기판(310)은 표시 패널(200)과 마주보도록 배치된다.
윈도우 기판(310)은 표시 패널(200)과 실질적으로 동일한 크기로 형성된 사각형 형태이다. 다만, 이에 한정되지 않고 윈도우 기판(310)은 코너부가 곡선인 형태 또는 코너부가 구부러진 형태 등을 포함한 다양한 형태로 이루어질 수 있다.
윈도우 기판(310)은 광을 투과시키는 투명 플라스틱(PMMA, PET, PC) 또는 기재 필름일 수 있다. 따라서, 표시 패널(200)에서 생성된 영상은 표시 영역(DA)에서 윈도우 기판(310)을 투과하여 사용자에게 제공될 수 있다.
윈도우 기판(310)의 상하면, 즉 양면에 하드 코팅층(320, 330)이 배치된다.
본 실시예에서, 윈도우 기판(310)의 상면에 제1 하드 코팅층(320)이 배치되고 윈도우 기판(310)의 하면에 제2 하드 코팅층(330)이 배치된다. 하지만, 하드 코팅층은 윈도우 기판(310)의 일면, 즉 상면 또는 하면에 배치될 수도 있다.
하드 코팅층(320, 330)은 윈도우 기판(310)상에 하드 코팅 조성물을 도포 후 경화과정을 거쳐 배치될 수 있다. 하드 코팅용 조성물은 열 경화형 조성물 및 자외선(UV) 경화형 조성물의 두 가지 종류가 있을 수 있다. 윈도우 기판(310)의 표면 경도를 향상시킬 수 있는 코팅 조성물이라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하나, 열 경화형 조성물은 고온 처리가 필요하기 때문에 플라스틱 기판에 적합하지 않다. 따라서 고온 처리가 필요 없는 자외선 경화형 코팅 조성물을 사용하는 것이 바람직하다.
본 실시예에서, 하드 코팅층(320, 330)은 아크릴레이트계 단량체 또는 무기 화합물을 포함할 수 있다.
아크릴레이트계 단량체는 하이드록시에틸아크릴레이트(HEA), 하이드록시에틸메타크릴레이트(HEMA), 헥산디올디아크릴레이트(HDDA), 트리프로필렌글리콜 디아크릴레이트(TPGDA), 에틸렌글리콜 디아크릴레이트(EGDA), 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(TMPTA), 트리메틸올프로판에톡시 트리아크릴레이트(TMPEOTA), 글리세린 프로폭실화 트리아크릴레이트(GPTA), 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트(PETA), 및 디펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트(DPHA)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.
무기 화합물은 알루미늄 산화물(aluminium oxide), 지르코늄 산화물(zirconium oxide), 티타늄 산화물(titanium oxide), 아연 산화물(zinc oxide), 세륨 산화물(cerium oxide), 탄탈륨 산화물(tantalum oxide), 이트륨 산화물(yttrium oxide), 이터븀 산화물(ytterbium oxide) 및 실리콘 산화물(silicon oxide)로 이루어진 군에서 1종 이상을 포함할 수 있다.
하드 코팅층(320, 330)은 윈도우 기판(310)의 표면 경도를 향상시킴과 동시에 내약품성을 높여줄 수 있다.
하드 코팅층(320, 330)상에 보호층(340) 및 접착 보조층(350)이 배치된다.
구체적으로, 윈도우 기판(310)의 상면에 배치된 제1 하드 코팅층(320)상에 보호층(340)이 배치된다. 윈도우 기판(310)의 하면에 배치된 제2 하드 코팅층(330)상에 접착 보조층(350)이 배치된다.
보호층(340)은 지문방지 코팅층(Anti-Finger coating: AF), 반사방지 코팅층(Anti-Reflection coating: AR), 눈부심방지 코팅층(Anti-glare coating: AG) 등을 포함하는 기능성 코팅층(functional coating)일 수 있다.
보호층(340)은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물 및 하기 화학식 2로 표시되는 화합물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
[화학식 1]
CH3-(CH2)n-Si-X3
[화학식 2]
CF3-(CF2)n-Si-X3
상기 식에서, n은 1 내지 40의 정수이고, X는 알콕시 또는 할로겐이다.
상기 보호층(340)은 알킬 실란 화합물 및 퍼플루오로실란 화합물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 구체적으로, 보호층(340)은 옥틸트리클로로실란, 옥틸트리메톡시실란, 데실트리메톡시실란, 데실메틸디클로로실란, 도데실클로로실란, 도데실트리클로로실란, 도데실트리메톡시실란, 테트라데실트리에톡시실란, 테트라데실트리클로로실란, 테트라데실트리메톡시실란, 퍼플루오로옥틸트리메톡시실란, 퍼플루오로옥틸트리클로로실란, 퍼플루오로데실메틸디클로로실란, 퍼플루오로데실트리메톡시실란, 퍼플루오로데실트리에톡시실란, 퍼플루오로도데실트리메톡시실란, 퍼플루오로도데실트리클로로실란, 퍼플루오로테트라데실트리클로로실란, 퍼플루오로테트라데실트리메톡시실란 및 퍼플루오로테트라데실트리에톡시실란으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
보호층(340)은 자기 조립 단분자막(SAM; Self Assembled Monolayer)일 수 있다. 여기서, 자기조립단분자막(SAM)은 주어진 기질의 표면에 자발적으로 입혀진 규칙적으로 잘 정렬된 유기 분자막을 말한다.
하기 화학식 5는 자기 조립 단분자막(SAM)을 형성하는 자기 조립 분자의 예인 옥타데실트리클로로실란[CH3(CH2)17SiCl3]이다. 화학식 5에서 보는 바와 같이, 자기 조립 분자는 반응기(reactive group), 알칸 사슬(alkane chain), 및 작용기(functional group)로 구성되며, 작용기에 따라 기판의 표면 특성이 결정된다.
[화학식 5]
Figure 112015060209591-pat00001
상기와 같은 자기 조립 분자들이 자기 조립 단분자막을 형성한 보호층(340)은 윈도우 기판(310) 표면의 젖음성, 윤활성, 내식성 등을 향상시킬 수 있다. 자기 조립 분자의 작용기 종류에 따라 보호층(340)은 지문방지, 반사방지, 눈부심방지 등 다양한 기능을 하는 코팅층이 될 수 있다.
접착 보조층(350)은 윈도우 기판(310)의 하면에 배치된 제2 하드 코팅층(330)상에 배치되어, 접착력을 향상시키는 역할을 한다.
접착 보조층(350)은 하기 화학식 3 및 하기 화학식 4로 표시되는 화합물 중에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
[화학식 3]
OH-(CH2)n-Si-X3
[화학식 4]
COOH-(CH2)n-Si-X3
상기 식에서, n은 1 내지 40의 정수이고, X는 알콕시 또는 할로겐이다.
접착 보조층(350)은 제1 하드 코팅층(320) 상에 배치된 보호층(340)과 동일한 층이 제2 하드 코팅층(330)상에 배치된 후 UV 조사에 의해 형성될 수 있다. 그러나 접착 보조층(350)을 형성하는 방법은 이에 한정되지 않고, 말단에 수산기(-OH) 또는 카르복실기(-COOH)를 갖는 화합물을 제2 하드 코팅층(330)상에 직접 코팅하는 방법으로 형성될 수도 있다.
표면이 소수성을 갖는 제2 하드 코팅층(330)상에 친수성을 갖는 접착 보조층(350)이 배치되어 접착력을 향상시킴으로써, 차광층(380)이 배치된 기재 필름(370)과 제2 하드 코팅층(330)이 안정적으로 부착된다. 접착 보조층(350)의 배치에 따른 접착력 향상 효과에 대해서는 도 3a 및 도 3b를 참조하여 후술하기로 한다.
접착 보조층(350) 하면에는 기재 필름(370)이 배치된다.
기재 필름(370)은 PET 필름 등의 광을 투과하는 투명한 필름이면 제한이 없으며, 갑압 접착제(Pressure sensitive adhesive; PSA) 등의 제2 접착층(360)을 포함할 수 있다. 기재 필름(370)은 그 일면에 인쇄된 차광층(380)을 포함할 수 있다.
구체적으로, 기재 필름(370)의 일면에서 윈도우(300)의 비표시 영역(NDA)에 해당하는 영역에 차광층(380)이 배치된다. 차광층(380)이 배치된 기재 필름(370)은 데코레이션 필름 또는 데코레이션층이라고도 한다.
차광층(380)은 비표시 영역(NDA)에서 기재 필름(370)상에 배치된다. 소정의 색을 갖는 유기물질을 포함할 수 있다. 따라서, 윈도우 기판(310)의 비표시 영역(NDA)에서 차광층(380)의 색이 사용자에게 제공될 수 있다.
도시하지 않았지만, 차광층(380)은 표시 패널(200)을 구동하는 구동부 및 표시 패널(200)을 수납하는 수납부가 외부로 시인되는 것을 방지할 수 있다.
차광층(380)은 흑색 또는 백색을 포함한 다양한 색상일 수 있다. 차광층(380)이 흑색인 경우, 차광층(380)은 블랙 매트릭스(black matrix)를 포함할 수 있다. 차광층(380)이 백색인 경우, 차광층(380)은 백색 수지 등의 유기 절연 물질을 포함할 수 있다. 또한, 차광층(380)은 CrOx 또는 MoOx 등의 불투명 무기 절연 물질이나 블랙 수지 등의 불투명 유기 절연 물질을 포함할 수 있다. 따라서, 차광층(380)은 표시 패널(200) 내부의 빛을 차단하거나 내부 구조를 보이지 않게 하는 역할, 및 윈도우(300)의 색상을 결정하는 역할을 한다.
차광층(380)은 단일층으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되지 않고 차광층(380)은 동일한 두께를 갖는 복수의 층 또는 서로 다른 두께를 갖는 복수의 층으로 이루어질 수 있다.
차광층(380)은 표시 패널(200)과 윈도우(300) 사이에 개재된 제1 접착층(500)과 서로 접촉된다.
제1 접착층(500)은 광 경화형 수지인 레진일 수 있으며, 레진에 미량 포함된 광 개시제가 광, 예를 들어 자외선(UV)을 받으면 광중합 반응이 개시되어 수지의 주성분인 단량체(monomer)와 올리고머(oligomer)가 순간적으로 중합체(polymer)를 이루어 경화될 수 있다.
편광층(400)은 표시 패널(200) 상에 배치되며, 보다 상세하게는 표시 패널(200)과 제1 접착층(500) 사이에 배치된다. 편광층(400)은 표시 패널(200)로부터 조사된 광의 광축을 변화시킬 수 있다.
편광층(400)은 표시 패널(200)을 덮도록 표시 패널(200)과 실질적으로 동일한 크기로 형성될 수 있으며, 편광층(400)은 단일층 또는 편광 필름과 위상차 필름을 포함하는 복수의 층으로 이루어질 수 있다.
도 3a 및 도 3b를 참조하여 본 발명에서 접착 보조층의 배치에 따른 접착력 향상 효과를 설명한다.
도 3a 및 도 3b는 종래 기술에 따른 윈도우와 도 1의 윈도우를 비교한 단면도이다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 도 3a는 종래 기술에 따른 윈도우(30)를 나타낸 도면이고, 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우(300)를 나타낸 도면이다.
도 3a 및 도 3b에는 설명의 편의를 위해서 하드 코팅층이 배치된 윈도우 기판(31, 310)과 차광층이 배치된 기재 필름(37, 370)이 서로 분리된 상태로 도시되었다. 또한, 도 3b에서 접착 보조층(350)과 제2 접착층(360) 사이의 결합을 도시하였으나, 이는 설명의 편의를 위해 과장되어 도시된 것일 뿐, 접착 보조층(350)과 제2 접착층(360) 사이에 형성되는 결합의 실질적인 두께를 의미하는 것은 아니다.
윈도우 기판(31, 310)은 플라스틱 기판이고, 기재 필름(37, 370)은 갑압접착제 등의 제2 접착층(36, 360)을 포함하는 것을 예로 들어 도시하였다. 그러나, 이에 한정되지 않고 다른 종류의 접착성분을 포함하는 기재 필름 또는 자체에 접착특성을 갖는 기재 필름이 적용될 수 있다.
종래에 윈도우 기판이 투명 플라스틱 기판인 표시 장치에서는 윈도우 기판에 인쇄용 조성물을 직접 인쇄하여 차광층을 형성하는 데 어려움이 있었다. 이에, 도 3a 및 도 3b에서 보는 바와 같이, 인쇄용 조성물을 인쇄하여 배치된 차광층(38, 380)을 포함하는 기재 필름(37, 370)을 윈도우 기판(31, 310)에 접착시키는 방식으로 형성될 수 있다.
종래 기술에 따른 윈도우(30)는 윈도우 기판(31), 윈도우 기판(31)의 양면에 배치된 제1 및 제2 하드 코팅층(32, 33), 및 비표시 영역에 차광층(38)이 배치된 기재 필름(37)을 포함한다.
종래 기술에 따른 구조에서는, 차광층(38)이 배치된 기재 필름(37)이 윈도우 기판(31)의 하면에 배치된 제2 하드 코팅층(33)에 접착됨으로써 윈도우(30)가 형성된다. 이때, 제2 하드 코팅층(33) 표면이 소수성을 가지므로, 제2 하드 코팅층(33)과 기재 필름(37) 사이의 접착력이 약하다. 따라서, 종래 기술에 따른 윈도우(30)의 제2 하드 코팅층(33)과 기재 필름(37) 사이에 안정적인 부착이 이루어지지 못하고, 기포가 생성되거나 또는 들뜨는 현상이 발생한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우(300)는 윈도우 기판(310); 윈도우의 기판(310)의 양면에 배치된 제1 및 제2 하드 코팅층(320, 330); 제1 하드 코팅층(320)상에 배치된 보호층(340), 제2 하드 코팅층(330)상에 배치된 접착 보조층(350), 및 비표시 영역에 차광층(380)이 배치된 기재 필름(370)을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우(300)는 제2 하드 코팅층(330)상에 접착 보조층(350)을 배치함으로써 제2 하드 코팅층(330)과 기재 필름(370) 사이에 접착력을 향상시킨다.
구체적으로, 친수성을 띠는 접착 보조층(350)은 제2 하드 코팅층(330)에 배치되어 기재 필름(370) 상에 배치된 제2 접착층(360)과 실록산 결합(Si-O)을 형성함으로써 접착력을 향상시키는 역할을 하기 때문에, 제2 하드 코팅층(330)과 기재 필름(370) 사이에 안정적인 부착이 이루어져서 기포가 생성되거나 들뜨는 현상이 발생하지 않는다. 따라서, 본 발명의 윈도우(300)는 기포 생성 또는 들뜨는 불량이 없는 유리 윈도우와 동일한 효과를 낼 수 있다.
이하에서, 도 4 및 도 5를 참조하여, 표시 패널의 한 화소에 대해 설명한다.
도 4는 도 1의 A 영역의 어느 한 화소를 개략적으로 나타낸 평면도이다. 도 5은 도 4의 A-A' 선에 따른 단면도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 표시 영역(도 1의 참조부호 DA, 이하 동일)의 각 화소에 두 개의 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)(10, 20)와 하나의 축전 소자(capacitor)(80)를 구비하는 2Tr-1Cap 구조의 능동 구동(active matrix, AM)형 유기 발광 표시 장치를 도시하고 있으나, 본 발명 및 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.
따라서 유기 발광 표시 장치(100)는 하나의 화소에 셋 이상의 트랜지스터와 둘 이상의 축전 소자(80)를 구비할 수 있으며, 별도의 배선이 더 형성되어 다양한 구조를 가질 수 있다. 여기서, 화소는 화상을 표시하는 최소 단위를 말하며, 표시 영역은 복수의 화소들을 통해 화상을 표시한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치(100)는, 제1 기판(101), 제1 기판(101)에 정의된 복수의 화소 각각에 형성된, 스위칭 박막 트랜지스터(10), 구동 박막 트랜지스터(20), 축전소자(80), 그리고 유기 발광 소자(organic light emitting diode, OLED)(70)를 포함한다. 그리고, 제1 기판(101)은, 일 방향을 따라 배치되는 게이트 라인(151)과, 이 게이트 라인(151)과 절연 교차되는 데이터 라인(171) 및 공통 전원 라인(172)을 더 포함한다.
여기서, 각 화소는 게이트 라인(151), 데이터 라인(171) 및 공통 전원 라인(172)을 경계로 정의될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
유기 발광 소자(70)는, 제1 전극(710)과, 이 제1 전극(710) 상에 형성된 유기 발광층(720)과, 이 유기 발광층(720) 상에 형성된 제2 전극(730)을 포함한다. 여기서, 제1 전극(710)은 각 화소마다 하나 이상씩 형성되므로 제1 기판(101)은 서로 이격된 복수의 제1 전극들(710)을 가진다.
여기서 제1 전극(710)이 정공 주입 전극인 양극(애노드)이며, 제2 전극(730)이 전자 주입 전극인 음극(캐소드)이 된다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 유기 발광 표시 장치의 구동 방법에 따라 제1 전극(710)이 음극이 되고, 제2 전극(730)이 양극이 될 수도 있다. 또한, 제1 전극(710)은 화소 전극이고, 제2 전극(730)은 공통 전극이다.
유기 발광층(720)에 주입된 정공과 전자가 결합하여 생성된 엑시톤(exciton)이 여기 상태로부터 기저 상태로 떨어질 때 발광이 이루어진다.
축전 소자(80)는 절연층(160)을 사이에 두고 배치된 한 쌍의 유지전극(158, 178)을 포함한다. 여기서, 절연층(160)은 유전체가 된다. 축전 소자(80)에 축적된 전하와 한 쌍의 유지전극(158, 178) 사이의 전압에 의해 축전 용량이 결정된다.
스위칭 박막 트랜지스터(10)는, 스위칭 반도체층(131), 스위칭 게이트 전극(152), 스위칭 소스 전극(173), 및 스위칭 드레인 전극(174)을 포함한다. 구동 박막 트랜지스터(20)는 구동 반도체층(132), 구동 게이트 전극(155), 구동 소스 전극(176), 및 구동 드레인 전극(177)을 포함한다.
스위칭 박막 트랜지스터(10)는 발광시키고자 하는 화소를 선택하는 스위칭 소자로 사용된다. 스위칭 게이트 전극(152)은 게이트 라인(151)에 연결되고, 스위칭 소스 전극(173)은 데이터 라인(171)에 연결된다. 스위칭 드레인 전극(174)은 스위칭 소스 전극(173)으로부터 이격 배치되며 제1 유지전극(158)과 연결된다.
구동 박막 트랜지스터(20)는 선택된 화소 내의 유기 발광 소자(70)의 유기 발광층(720)을 발광시키기 위한 구동 전원을 제1 전극(710)에 인가한다. 구동 게이트 전극(155)은 스위칭 드레인 전극(174)과 연결된 제1유지전극(158)에 연결된다. 구동 소스 전극(176) 및 제2 유지전극(178)은 각각 공통 전원 라인(172)에 연결된다.
구동 드레인 전극(177)이 드레인 접촉구멍(contact hole)(181)을 통해 유기 발광 소자(70)의 제1 전극(710)에 연결된다.
이와 같은 구조에 의하여, 스위칭 박막 트랜지스터(10)는 게이트 라인(151)에 인가되는 게이트 전압에 의해 작동하여 데이터 라인(171)에 인가되는 데이터 전압을 구동 박막 트랜지스터(20)로 전달하는 역할을 한다.
공통 전원 라인(172)으로부터 구동 박막 트랜지스터(20)에 인가되는 공통 전압과 스위칭 박막 트랜지스터(10)로부터 전달된 데이터 전압의 차에 해당하는 전압이 축전 소자(80)에 저장되고, 축전 소자(80)에 저장된 전압에 대응하는 전류가 구동 박막 트랜지스터(20)를 통해 유기 발광 소자(70)로 흘러 유기 발광 소자(70)가 발광한다.
도 4와 함께 도 5를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치(100)의 구조를 더욱 설명한다.
도 5에 유기 발광 소자(70), 구동 박막 트랜지스터(20), 축전 소자(80), 데이터 라인(171) 및 공통 전원 라인(172)이 도시되어 있으므로, 이를 중심으로 설명한다. 스위칭 박막 트랜지스터(10)의 스위칭 반도체층(131), 스위칭 게이트 전극(152), 스위칭 소스 및 드레인 전극(173, 174)은 각기 구동 박막 트랜지스터(20)의 구동 반도체층(132), 구동 게이트 전극(155), 구동 소스 및 드레인 전극(176, 177)과 동일한 적층 구조를 가지므로 이에 대한 설명은 생략한다.
본 일 실시예에서 제1 기판(101)은 유리, 석영, 세라믹, 플라스틱 등으로 이루어진 절연성 기판일 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않고 제1 기판(101)은 스테인리스 강 등으로 이루어진 금속성 기판으로 형성될 수도 있다.
제1 기판(101) 위에 버퍼층(120)이 배치된다. 버퍼층(120)은 불순 원소의 침투를 방지하며 표면을 평탄화하는 역할을 한다.
버퍼층(120)은 실리콘 나이트라이드(SiNx), 실리콘옥사이드(SiO2), 실리콘옥시나이트라이드(SiOxNy)로 이루어진 그룹 중에서 선택된 적어도 하나로 이루어질 수 있다. 그러나 이러한 버퍼층(120)이 반드시 배치될 필요는 없으며, 제1 기판(101)의 종류 및 공정 조건 등을 고려하여 생략될 수도 있다.
버퍼층(120) 위에 구동 반도체층(132)이 배치된다. 구동 반도체층(132)은 다결정 실리콘, 비정질 실리콘 및 산화물 반도체로 이루어진 그룹 중에서 선택된 적어도 하나인 반도체 물질로 이루어질 수 있다.
구동 반도체층(132) 위에 게이트 절연막(140)이 배치된다. 게이트 절연막(140)은 테트라에톡시실란(tetra ethyl ortho silicate, TEOS), 질화 규소(SiNx), 및 산화 규소(SiO2)로 이루어진 그룹 중에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함하여 형성된다.
게이트 절연막(140) 위에 구동 게이트 전극(155), 게이트 라인(도 6의 참조부호 151), 제1 유지전극(158)이 배치된다. 이때, 구동 게이트 전극(155)은 구동 반도체층(132)의 적어도 일부, 구체적으로 채널 영역(135)과 중첩되도록 배치된다. 구동 게이트 전극(155)은 구동 반도체층(132)을 형성하는 과정에서 구동 반도체층(132)의 소스 영역(136)과 드레인 영역(137)에 불순물을 도핑할 때 채널 영역(135)에 불순물이 도핑되는 것을 차단하는 역할을 한다.
구동 게이트 전극(155)과 제1 유지전극(158)은 서로 동일한 층에 위치하며, 실질적으로 동일한 금속 물질로 형성된다. 이때, 금속 물질은 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 및 텅스텐(W)로 이루어진 그룹 중에서 선택된 적어도 하나를 포함한다.
절연층(160)은 게이트 절연막(140) 상에 구동 게이트 전극(155)을 덮도록 배치된다. 상기 절연층(160)은 층간 절연층일 수 있다. 절연층(160)은 게이트 절연막(140)과 마찬가지로 실리콘나이트라이드 또는 실리콘옥사이드 등으로 형성될 수 있다. 게이트 절연막(140)과 절연층(160)은 구동 반도체층(132)의 소스 및 드레인 영역(136, 137)을 드러내는 접촉 구멍을 구비한다.
표시 영역(DA)에 절연층(160) 위에 구동 소스 전극(176) 및 구동 드레인 전극(177), 데이터 라인(171), 공통 전원 라인(172), 제2 유지전극(178)이 배치된다. 구동 소스 전극(176) 및 구동 드레인 전극(177)은 접촉구멍을 통해 구동 반도체층(132)의 소스 영역(136) 및 드레인 영역(137)과 각각 연결된다.
이에 의해, 구동 반도체층(132), 구동 게이트 전극(155), 구동 소스 전극(176) 및 구동 드레인 전극(177)을 포함한 구동 박막 트랜지스터(20)가 형성된다. 그러나 구동 박막 트랜지스터(20)의 구성은 전술한 예에 한정되지 않으며, 다양한 구조로 변형 가능하다.
절연층(160) 상에 구동 소스 전극(176), 구동 드레인 전극(177) 등을 덮는 보호막(passivation layer)(180)이 배치된다. 보호막(180)은 폴리아크릴계, 폴리이미드계 등과 같은 유기물로 이루어질 수 있다. 보호막(180)은 평탄화막일 수 있다.
보호막(180)은 구동 드레인 전극(177)을 드러내는 드레인 접촉구멍(181)을 구비한다.
보호막(180) 위에 제1 전극(710)이 배치되고, 이 제1 전극(710)은 보호막(180)의 드레인 접촉구멍(181)을 통해 구동 드레인 전극(177)에 연결된다.
보호막(180)에 제1 전극(710)을 덮는 화소 정의막(190)이 배치된다. 이 화소 정의막(190)은 제1 전극(710)을 드러내는 개구부(199)를 구비한다.
즉, 제1 전극(710)은 화소 정의막(190)의 개구부(199)에 대응하도록 배치된다. 화소 정의막(190)은 폴리아크릴계(polyacrylates resin) 및 폴리이미드계(polyimides) 등의 수지로 만들어질 수 있다.
화소 정의막(190)의 개구부(199) 내에서 제1 전극(710) 위에 유기 발광층(720)이 배치되고, 화소 정의막(190) 및 유기 발광층(720) 상에 제2 전극(730)이 배치된다.
이와 같이, 유기 발광 소자(70)는 제1 전극(710), 유기 발광층(720), 및 제2 전극(730)을 포함한다.
제1 전극(710)과 제2 전극(730) 중 어느 하나는 투명한 도전성 물질로 형성되고 다른 하나는 반투과형 또는 반사형 도전성 물질로 형성될 수 있다. 제1 전극(710) 및 제2 전극(730)을 형성하는 물질의 종류에 따라, 유기 발광 표시 장치(100)는 전면 발광형, 배면 발광형 또는 양면 발광형이 될 수 있다.
유기 발광층(720)은 저분자 유기물 또는 고분자 유기물로 이루어질 수 있다. 이러한 유기 발광층(720)은 발광층과, 정공 주입층(hole injection layer, HIL), 정공 수송층(hole transpoting layer, HTL), 전자 수송층(electron transporting layer, ETL) 및 전자 주입층(electron injection layer, EIL) 중 적어도 하나를 포함하는 다중막으로 형성될 수 있다. 일례로 정공 주입층(HIL)이 양극인 제1 전극(710) 상에 배치되고, 그 위로 정공 수송층(HTL), 발광층, 전자 수송층(ETL), 전자 주입층(EIL)이 차례로 배치될 수 있다.
도시하지는 않았지만, 제2 전극(730) 위에 캡핑층이 더 배치될 수 있다. 캡핑층은 유기 발광 소자(70)를 보호하고, 유기 발광층(720)에서 발생된 광이 효율적으로 외부를 향해 방출될 수 있도록 돕는 역할을 한다.
제2 기판(201)은 유기 발광 소자(70)를 사이에 두고 제1 기판(101)과 합착 밀봉될 수 있다. 제2 기판(201)은 제1 기판(101) 상에 형성된 박막 트랜지스터(10, 20) 및 유기 발광 소자(70) 등을 외부로부터 밀봉되도록 커버하여 보호한다. 제2 기판(201)은 일반적으로 유리 또는 플라스틱 등을 소재로 만들어진 절연 기판이 사용될 수 있다. 화상이 제2 기판(201) 방향으로 구현되는 전면 발광인 경우에 제2 기판(201)은 광투과성 재료로 형성된다.
한편, 제1 기판(101)과 제2 기판(201) 사이에 완충 물질(600)이 배치된다. 완충 물질(600)은 유기 발광 표시 장치(100)의 외부로부터 가해질 수 있는 충격에 대하여 유기 발광 소자(70) 등의 내부 소자를 보호한다. 완충 물질(600)은 유기 발광 표시 장치(100)의 기구적인 신뢰성을 향상시킨다. 완충 물질(600)은 유기 실런트인 우레탄계 수지, 에폭시계 수지, 아크릴계 수지, 또는 무기 실런트인 실리콘 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
이하에서, 도 6a 내지 도 6e를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 제조 과정을 설명한다.
도 6a 내지 도 6e는 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우의 제조 과정을 도시한 단면도들이다.
먼저, 윈도우 기판(310)을 윈도우 고정판(S)에 고정한 후 윈도우 기판(310)의 양면에 하드 코팅을 실시하여 제1 하드 코팅층(320) 및 제2 하드 코팅층(330)을 형성한다. 하드 코팅층(320, 330)은 아크릴레이트계 수지 조성물을 윈도우 기판(310)에 도포한 후 경화과정을 거쳐 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않고 당업계에 알려진 하드 코팅 방법으로 형성될 수 있다.
도 6a및 도 6b를 참조하면, 윈도우 기판(310)의 상면에 배치된 제1 하드 코팅층(320)상에 보호층(340)을 형성한다. 보호층(340)을 형성하는 코팅 조성물(340-1)로는 알킬 실란 화합물 또는 퍼플루오로실란 화합물을 사용한다. 특히, 자기 조립 분자막(SAM)을 형성하는 화합물이 바람직하다. 보호층(340) 형성에 사용되는 화합물에 대해서는 도 2와 관련하여 전술하였으므로, 중복 기재를 피하기 위해 생략한다.
코팅 방법에는 담금(dipping), 분사(spray), 증착(evaporation) 등의 방법이 있다. 원자 빔 증착(electron beam evaporation) 방법을 적용하는 경우, 진공도는 0.01 torr 내지 100 torr 범위가 바람직하다. 담금 방법을 적용하는 경우, 코팅 용액은 0.01 mM 내지 100 mM범위의 농도 및 상온 내지 40 ℃ 범위의 온도를 갖는 것이 바람직하다. 또한, 담금 처리 시간은 1초 내지 1 시간 범위가 바람직하다. 분무 방법을 적용하는 경우, 코팅 용액의 농도는 0.01 mM 내지 100 mM의 범위가 바람직하다. 이때, 분사 대상인 하드 코팅층 표면의 온도는 상온 내지 40 ℃가 바람직하다.
보호층(340)의 형성에 전술한 코팅 방법 중 어느 것을 이용하여도 무관하나, 형성되는 막의 특성을 고려할 때 원자 빔 증착(e-beam evaporation)에 의한 코팅 방법이 바람직하다.
제1 하드 코팅층(320) 상에 형성되는 보호층(340)은 2 내지 100 nm 범위의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 두께가 2 nm 보다 작은 경우에는 윈도우 기판의 보호역할을 하는 데 어려움이 있고, 두께가 100 nm보다 큰 경우에는 표시 장치의 박막화를 방해할 수 있다.
도 6b내지 도 6d를 참조하면, 윈도우 기판(310)의 하면에 배치된 제2 하드 코팅층(330)에 접착 보조층(350)을 형성한다.
구체적으로, 윈도우 기판(310)의 하면에 배치된 제2 하드 코팅층(330)상에 코팅 조성물(340-1)인 알킬 실란 화합물 또는 퍼플루오로 실란 화합물을 코팅하여 보호층(340)을 형성한다(도 6b). 다음으로, 제2 하드 코팅층(330)상에 형성된 보호층(340)에 자외선(UV)을 조사한다(도 6c). 자외선 조사에 의해 보호층(340)의 표면이 친수성으로 바뀜으로써 접착 보조층(350)이 형성된다(도 6d).
먼저, 도 6b에서 보는 바와 같이, 제1 하드 코팅층(320)상에 배치된 보호층(340)과 동일한 층(340)을 제2 하드 코팅층(330)상에 형성한다. 도 6a를 참조하여 전술한 내용과 동일하므로 중복 기재는 생략한다.
다음, 도 6c에 도시한 바와 같이, 제2 하드 코팅층(330)상에 배치된 보호층(340)에 자외선(UV)을 조사한다. 조사하는 자외선(UV) 파장은 100 nm 내지 400 nm 범위이다. 자외선 조사 시간은 1초 내지 30분이 바람직하다.
자외선(UV)은 파장 범위에 따라 UVA(315 내지 400 nm), UVB(280 내지 315 nm), UVC(200 내지 280 nm), VUV(100 내지 200 nm) 등으로 구분될 수 있다. 또한 하기 식에서 알 수 있는 바와 같이, 자외선 조사에 따른 빛 에너지는 파장에 반비례하며 파장이 짧아질수록 에너지가 증가한다.
Figure 112015060209591-pat00002
보다 구체적으로, UVA는 윈도우와 표시 패널을 합착하는 라미네이션 공정에 사용되는 OCR과 OCA의 경화에 주로 사용되며, 투과율이 좋으나 에너지는 작다. UVB는 자연광에 가장 근접하며 UVA와 함께 중합반응(polymerization)에 주로 사용되며, UVC는 빠른 표면 경화, 또는 살균 용도로 사용된다. VUV는 진공 상태에서만 사용될 수 있으며, 에너지가 상당히 높으나 투과율이 떨어진다.
한편, 짧은 파장 범위를 갖는 자외선(UV)은 투과율이 낮으므로 유리에서도 자외선(UV)이 투과되지 않는다. 플라스틱 윈도우 기판의 경우에는 주요 구성성분이 폴리카보네이트(PC)이므로, 전체 파장 범위의 자외선(UV)이 투과되지 않는다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에서, 윈도우 기판(310)의 제2 하드 코팅층(330)에 배치된 보호층(340)에 자외선(UV)을 조사할 때, 조사되는 자외선(UV)은 보호층(340)의 표면 개질에 작용할 뿐 윈도우 기판(310)에 영향을 미치지 않는다.
본 발명의 일 실시예에서 제2 하드 코팅층(330)에 배치된 보호층(340)의 표면 개질을 위해 전체 파장 범위의 자외선(UV)을 조사할 수 있으며, 조사되는 자외선(UV) 종류에 따라 조사 시간은 달라질 수 있다. 즉, 에너지가 큰 자외선을 조사하면 짧은 시간 내에 친수성 표면 처리가 가능하다.
VUV(100 ~ 200 nm): 에너지 큼. 수 초 내지 수십 초
UVC(200 ~ 280 nm): 에너지 중간. 수십 초 내지 수 분
UVA(315 ~ 400 nm): 에너지 작음. 수 분 내지 수십 분
도 7 및 도 8을 참조하여, 본 발명에서 제2 하드 코팅층(330)에 배치된 보호층(340)의 표면 변화를 더욱 설명한다.
도 7은 UV 처리에 따른 표면 특성 변화를 도시한 모식도이다. 도 8은 UV 조사에 따른 흡광도의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 7을 참조하면, 알킬실란 화합물 또는 퍼플루오로실란 화합물의 경우 탄소 사슬 부위에서의 C-C, C-H 및 C-F 결합("C" 영역)은 자외선(UV)에 의하여 분해되어 댕글링 본드(dangling bond)로 변한다. 이때, 댕글링 본드란, 결정 표면 혹은 결정 내의 결합부위에 있는 원자가 완전결정 내부의 원자와 달리 배위 불포화로 인하여 절단된 상태에 있는 결합을 말한다. 이 부분이 공기 중 수분 또는 산소와 반응하여 표면이 친수성으로 변화된다. 즉, 도 7에서 "C" 영역은 자외선(UV)에 의해 분해되는 탄소 사슬 부위를 나타내며, "D" 영역은 소수성(-CH3)에서 친수성(-OH)으로 변화된 부위를 나타낸다.
도 8을 참조하면, 도시된 그래프는 자외선(UV) 조사 시간이 길어질수록 흡광도가 낮아지는 것을 보여준다. 그래프 C는 자외선(UV) 조사량에 따른 분해된 탄소 사슬의 양을 나타내는 것으로, 분해된 탄소 사슬의 양은 UV 조사량에 비례한다는 것을 알 수 있다.
전술한 바와 같이, 자외선(UV)처리에 의해 윈도우 기판(310)의 제2 하드 코팅층(330)에 배치된 보호층(340)의 표면이 소수성에서 친수성으로 변한다. 즉, 도 6d에서 보는 바와 같이, 윈도우 기판(310)의 제2 하드 코팅층(330)에 표면이 친수성인 접착 보조층(350)이 형성된다.
본 실시예에서는, 제2 하드 코팅층(330)에 보호층(340)을 형성한 후 UV 처리를 통해 친수성 표면을 갖는 접착 보조층(350)을 형성하는 방법을 개시하고 있다. 하지만, 제2 하드 코팅층(330)의 표면 개질 방법은 이에 한정되지 않고, 말단에 친수성 작용기인 수산화기(-OH) 또는 카르복실기(-COOH)를 갖는 물질을 제2 하드 코팅층(330)에 직접 코팅하는 방법으로 표면 개질을 실시할 수도 있다.
제2 하드 코팅층(330)에 접착 보조층(350)이 배치됨으로써, 제2 하드 코팅층(330)의 접촉각이 작아지고 접착력이 향상된다. 구체적으로, 보호층(340)이 배치된 제2 하드 코팅층(330)은 90 내지 180도 범위의 접촉각을 가지는 데 비해, UV 처리에 의해 접착 보조층(350)이 배치된 제2 하드 코팅층(330)은 60도 이하의 접촉각을 가질 수 있다. 따라서, 제2 하드 코팅층(330)은 접착 보조층(350)에 의해 접착력이 향상된다.
도 6e를 참조하면, 기재 필름(370)의 비표시 영역(NDA)에 차광층(380)이 형성된다. 차광층(380)은 일반적으로 잉크 조성물을 기재 필름(370)에 인쇄하는 방식으로 형성되나, 차광층(380)의 형성 방식이 이에 제한되는 것은 아니다.
차광층(380)이 형성된 기재 필름(370)을 접착 보조층(350)에 의해 접착력이 향상된 제2 하드 코팅층(330)에 부착한다. 표면이 친수성인 접착 보조층(350)과 기재 필름(370)의 제2 접착층(360)이 안정적으로 결합을 형성하여, 차광층(380)이 배치된 기재 필름, 즉 데코레이션층과 제2 하드 코팅층(330)이 안정적으로 부착되어 윈도우(300)가 형성된다. 이때, 차광층(380)은 윈도우(300)의 비표시 영역(NDA)을 정의할 수 있다.
도 6a 내지 도 6e에 도시된 제조 과정을 통해 윈도우(300)가 제조될 수 있다.
도시하지 않았지만, 편광층(400)이 배치된 표시 패널(200)이 윈도우(300)의 하부에 배치된다. 표시 패널(200)의 상면, 구체적으로 편광층(400) 상에 제1 접착층(500)을 도포한다. 제1 접착층(500)은 자외선 경화성 수지일 수 있다. 제1 접착층(500)에 의해 표시 패널(200)과 윈도우(300)가 부착될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는, 윈도우 기판의 하드 코팅층에 친수성 표면 처리를 실시하여 접착 보호층을 배치함으로써, 데코레이션층, 즉 차광층이 인쇄된 기재 필름과의 점착력이 향상된다.
이상에서 설명된 표시 장치 및 그 제조방법의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명의 보호범위는 본 발명 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등예를 포함할 수 있다.
100: 유기 발광 표시 장치
10: 스위칭 박막 트랜지스터
20: 구동 박막 트랜지스터
70: 유기 발광 소자 80: 축전 소자
101: 제1 기판 120: 버퍼층
131: 스위칭 반도체층 132: 구동 반도체층
135: 채널 영역 136: 소스 영역
137: 드레인 영역 140: 게이트 절연막
151: 게이트 라인 152: 스위칭 게이트 전극
155: 구동 게이트 전극 158: 제1 유지전극
160: 절연층 171: 데이터 라인
172: 공통 전원 라인 173: 스위칭 소스 전극
174: 스위칭 드레인 전극 176: 구동 소스전극
177: 구동 드레인 전극 178: 제2 유지전극
180: 보호막 181: 드레인 접촉구멍
190: 화소정의막 199: 개구부
200: 표시 패널 201: 제2 기판
300: 윈도우 310: 윈도우 기판
320: 제1 하드 코팅층 330: 제2 하드 코팅층
340: 보호층 350: 접착 보조층
360: 제2 접착층 370: 기재 필름
380: 차광층 400: 편광층
500: 제1 접착층 600: 완충 물질
710: 제1 전극 720: 유기 발광층
730: 제2 전극

Claims (16)

  1. 영상을 표시하는 표시 패널;
    상기 표시 패널 상부에 배치되고, 상기 영상이 투과되는 표시 영역과 상기 표시 영역 주위의 비표시 영역을 포함하는 윈도우; 및
    상기 표시 패널과 상기 윈도우 사이에 개재되는 제1 접착층을 포함하고,
    상기 윈도우는,
    표시 패널과 대향하게 배치된 윈도우 기판,
    상기 윈도우 기판의 상면에 배치된 제1 하드코팅층,
    상기 윈도우 기판의 하면에 배치된 제2 하드코팅층,
    상기 제1 하드코팅층 상에 배치된 보호층,
    상기 제2 하드코팅층 상에 배치된 접착 보조층,
    상기 접착 보조층 상에 배치된 기재 필름, 및
    상기 접착 보조층과 상기 기재 필름 사이에 개재되는 제2 접착층을 포함하는 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 윈도우 기판은 플라스틱 기판인 표시 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 보호층은 하기 화학식 1 또는 하기 화학식 2로 표시되는 화합물 중 적어도 하나를 포함하는 표시 장치:
    [화학식 1]
    CH3-(CH2)n-Si-X3
    [화학식 2]
    CF3-(CF2)n-Si-X3
    상기 식에서, n은 1 내지 40의 정수이고, X는 알콕시 또는 할로겐이다.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 보호층은 알킬 실란 화합물 또는 퍼플루오로 실란 화합물 중 적어도 하나를 포함하는 표시 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 보호층은 옥틸트리클로로실란(octyltrichlorosilane), 옥틸트리메톡시실란(octyltrimethoxysilane), 데실트리메톡시실란(decyltrimethoxysilane), 데실메틸디클로로실란(decylmethyldichlorosilane), 도데실클로로실란(decyltrichlorosilane), 도데실트리클로로실란(dodecyltrichlorosilane), 도데실트리메톡시실란(dodecyltrimethoxysilane), 테트라데실트리에톡시실란(tetradecyltriethoxysilane), 테트라데실트리클로로실란(tetradecyltrichlorosilane), 테트라데실트리메톡시실란(tetradecyltrimethoxysilane), , 퍼플루오로옥틸트리메톡시실란(perfluorooctyltrimethoxysilane), 퍼플루오로옥틸트리클로로실란(perfluorooctyltrichlorosilane), 퍼플루오로데실메틸디클로로실란(perfluorodecylmethyldichlorosilane), 퍼플루오로데실트리메톡시실란(perfluorodecyltrimethoxysilane), 퍼플루오로데실트리에톡시실란(perfluorodecyltriethoxysilane), 퍼플루오로도데실트리메톡시실란(perfluorododecyltrimethoxysilane), 퍼플루오로도데실트리클로로실란(perfluorodecyltrichlorosilane), 퍼플루오로테트라데실트리클로로실란(pefluorotetradecyltrichlorosilane), 퍼플루오로테트라데실트리메톡시실란(perfluorotetradecyltrimethoxysilane) 및 퍼플루오로테트라데실트리에톡시실란(perfluorotetradecyltriethoxysilane)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 표시 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 접착 보조층은 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물을 포함하는 표시 장치:
    [화학식 3]
    OH-(CH2)n-Si-X3
    상기 식에서, n은 1 내지 40의 정수이고, X는 알콕시 또는 할로겐이다.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 접착 보조층은 실록산 결합(Si-OH bonding)을 포함하는 표시 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 접착 보조층은 하기 화학식 4로 표시되는 화합물을 포함하는 표시 장치:
    [화학식 4]
    COOH-(CH2)n-Si-X3
    상기 식에서, n은 1 내지 40의 정수이고, X는 알콕시 또는 할로겐이다.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 접착 보조층은 60도 이하의 접촉각을 갖는 표시 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 하드 코팅층 및 상기 제2 하드 코팅층은 UV 경화형 하드 코팅 조성물을 포함하는 표시 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 하드 코팅층 및 상기 제2 하드 코팅층은 아크릴레이트계 단량체 또는 무기 화합물을 포함하는 표시 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 비표시 영역에서 상기 기재 필름의 하면에 배치된 차광층을 더 포함하는 표시 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 차광층은 흑색 인쇄층인 표시 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 차광층은 상기 제1 접착층과 서로 접촉하는 표시 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 표시 패널은
    제1 기판;
    상기 제1 기판상에 적층된 제2 기판; 및
    상기 제2 기판 상에 적층되어 상기 윈도우를 향하는 편광층을 포함하는 표시 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제1 접착층은 상기 편광층과 상기 윈도우 사이에 배치된 표시 장치.
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