KR102328980B1 - 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 표시 장치를 개시한다. 개시된 본 발명의 표시 장치는, 제 1 기판 및 제 2 기판을 포함하는 표시 패널; 및 상기 표시 패널 상에 배치되고, 카보네이트 화합물을 포함하는 커버 기판을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

표시 장치{Display device}
본 발명은 표시 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 유연성이 향상되고, 터치 감도가 향상되는 표시 장치에 관한 것이다.
최근, 본격적인 정보화 시대로 접어듦에 따라 전기적 정보신호를 시각적으로 표현하는 표시 장치(display)분야가 급속도로 발전해 왔고, 이에 부응하여 박형화, 경량화, 저소비전력화의 우수한 성능을 지닌 여러 가지 다양한 평판표시 장치(Flat Display Device)가 개발되어 기존의 브라운관(Cathode Ray Tube: CRT)을 빠르게 대체하고 있다.
이 같은 표시 장치의 구체적인 예로는 액정표시 장치(Liquid Crystal Display device: LCD), 유기전계발광표시 장치(Organic Light Emitting Display: OLED), 전기영동표시 장치(Electrophoretic Display: EPD,Electric Paper Display), 플라즈마표시 장치(Plasma Display Panel device: PDP), 전계방출표시 장치(Field Emission Display device: FED), 전기발광표시 장치(Electro luminescence Display Device: ELD) 및 전기습윤표시 장치(Electro-Wetting Display: EWD) 등을 들 수 있다.
최근에는 표시 장치 개발이 활발하게 이루어짐에 따라 기존 디자인과는 차별화된 다양성이 요구되며, 미적 기능을 강화할 수 있고, 사용상의 다기능을 부여할 수 있는 표시 장치가 논의 중에 있다. 플라스틱 등과 같은 유연성 있는 기판을 사용하여 플렉서블(flexible) 표시장치가 개발되었고, 종래 평판표시장치와 비교하여 다양한 디자인 변형이 가능해졌다.
이러한 표시 장치의 화면 상에 커버 기판이 적용될 수 있다. 상기 커버 기판은 표시 장치를 보호하기 위해 고경도 및 내충격성을 갖도록 형성될 필요가 있다. 종래에는 이러한 커버 기판은 대체로 강화 유리가 사용되어 왔으나, 강화 유리의 경우, 성형성이 나빠 플렉서블 표시장치에 적용되기 어렵다는 문제점이 있다. 따라서 최근에는 성형성이 우수한 플라스틱 재질의 커버 기판에 대한 연구가 활발히 시도되고 있다. 그러나 플라스틱 재질의 경우, 유리 재질에 비해 표면 경도가 낮아 내스크래치성이 나쁘고, 고온 고습 환경에서 쉽게 변형되어 제품의 신뢰성이 저하된다는 문제점이 있다.
또한, 최근에는 표시 장치에 표시된 화상에 손가락 또는 스타일러스(stylus) 펜 등의 입력 장치를 접촉하는 방식으로 입력을 하는 터치 패널이 적용되고 있다. 터치 패널은 대표적으로 저항막 방식의 터치 패널과 정전 용량 방식의 터치 패널로 구분될 수 있다.
저항막 방식의 터치 패널은 입력 장치에 압력을 가했을 때 전극 간 연결에 따라 저항이 변화하는 것을 감지하여 위치가 검출된다. 정전 용량 방식의 터치 패널은 손가락이 접촉했을 때 전극 사이의 정전 용량이 변화하는 것을 감지하여 위치가 검출된다. 제조 방식의 편의성 및 센싱력 등을 감안하여 소형 모델에 있어서는 최근 정전 용량 방식이 주목받고 있다. 이와 같이 터치 패널이 적용되는 표시장치에서 터치 기능이 원활하게 구동되기 위해서는 두꺼운 두께를 갖는 커버 기판의 유전율이 높은 것이 바람직하다. 그러나, 플라스틱 재질의 경우, 대부분 강화 유리에 비해 낮은 유전율을 갖기 때문에, 플라스틱 재질로 커버 기판을 형성할 경우, 터치 감도가 떨어진다는 문제점이 있다.
따라서, 표면 경도가 우수하고, 고온 고습 환경에서 신뢰성이 우수하며, 터치 감도를 저하시키지 않으면서 성형성이 우수한 커버 기판을 개발할 필요성이 있다.
본 발명은 유연성 및 표면 경도가 우수할 뿐 아니라, 고온 고습 환경에서도 우수한 내구성을 갖는 커버 기판을 포함하는 표시 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 유전율이 향상된 커버 기판을 포함하여 터치 감도가 향상된 표시 장치를 제공하는데 다른 목적이 있다.
상기와 같은 종래 기술의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 표시 장치는, 제 1 기판 및 제 2 기판을 포함하는 표시 패널; 및 상기 표시 패널 상에 배치되고, 카보네이트 화합물을 포함하는 커버 기판을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 표시 장치는, 유연성, 표면 경도 및 고온 고습 환경에서의 내구성이 우수한 커버 기판을 포함하여, 다양한 디자인을 구현할 수 있을 뿐 아니라, 외부 충격에 강하고, 고온, 고습 환경에서도 우수한 제품 신뢰성을 갖는다.
또한, 본 발명에 따른 표시 장치는, 유전율이 향상된 커버 기판을 포함하여, 터치 감도의 저하를 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치를 도시한 도면이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치의 표시 패널을 설명하기 위한 도면이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치의 터치 패널을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명의 실시예들을 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고 도면들에 있어서, 장치의 크기 및 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치에 대해 설명하면 다음과 같다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치를 도시한 도면이다도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치의 표시 패널을 설명하기 위한 도면이다. 도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치의 터치 패널을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치(100)는, 표시 패널(300) 및 커버 기판(200)을 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치(100)는 터치 패널(400)을 더 포함할 수 있다.
먼저, 커버 기판(200)에 대해 설명한다.
상기 커버 기판(200)은 표시 장치(100)의 최상층에 배치되어 표시 장치(100)를 보호하는 역할을 할 수 있다. 즉, 상기 커버 기판(200)은 상기 커버 기판(200) 하부에 배치된 표시 패널(300) 또는 터치 패널(400)을 보호할 수 있다. 상기 커버 기판(200)의 두께는 700㎛ 내지 1000㎛로 형성될 수 있다.
상기 커버 기판(200)은 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmetacrylate, PMMA) 및 카보네이트 화합물을 포함할 수 있다. 상기 카보네이트 화합물은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112014106670841-pat00001
상기 화학식 1에서 상기 R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소 또는 탄소수 1~10개의 알킬이다. 바람직하게는, 상기 R2 내지 R4는 수소일 수 있으며, 더 바람직하게는, R1 내지 R4는 수소일 수 있다.
한편, 본 발명에 있어서, 상기 카보네이트 화합물은 상기 커버 기판(200)의 5wt% 내지 30wt%의 함량으로 포함될 수 있다. 상기 카보네이트 화합물이 5wt% 미만으로 포함되는 경우, 유전율, 경도 및 유연성이 상대적으로 작게 형성될 수 있다. 또한, 상기 카보네이트 화합물이 30wt% 초과로 포함되는 경우, 상기 커버 기판(200)의 기계적 물성이 변하고 안정성이 떨어질 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 커버 기판(200)은 종래에 알려진 플라스틱 재질의 커버 기판에 비해 우수한 표면 경도를 갖는다. 예를 들면, 상기 커버 기판은 8H 이상, 바람직하게는 8H 내지 12H, 더 바람직하게는 9H 내지 12H의 연필 경도를 가질 수 있다. 따라서, 본 발명의 커버 기판(200)을 적용한 표시 장치는 내스크래치성 및 내마모성이 우수하다.
또한, 상기 커버 기판(200)은 고온 고습 환경에서 우수한 내구성을 가진다. 예를 들면, 상기 커버 기판(200)은 70℃, 상대습도 90% 조건에서 96시간 방치한 후에 측정한 팽창율이 0.1 % 이하, 바람직하게는 0.05% 이하, 더 바람직하게는 0.02% 이하일 수 있다.
또한, 상기 커버 기판(200)은 유연성이 우수하여 굽힘(bending), 접힘(folding), 롤링(rolling) 등과 같은 다양한 디자인으로 성형이 가능하기 때문에 플렉서블 표시장치에 유용하게 적용될 수 있다. 예를 들면, 상기 커버 기판(200)은 굴곡도가 45mm 이하, 바람직하게는 40mm 이하, 더 바람직하게는 20mm 내지 40mm 정도일 수 있다. 이때, 상기 굴곡도는 다양한 곡률 반지름을 갖는 반원기둥 드럼 위에 커버 기판을 부착한 후 커버 기판 파손되기 직전의 드럼의 반지름 R값으로 측정하였다.
또한, 상기 커버 기판(200)은 고유전율을 갖는다. 바람직하게는, 상기 커버 기판(200)은 4.0 이상의 유전율을 가질 수 있다. 더 바람직하게는, 상기 커버 기판(200)은 4.0 내지 8.0의 유전율을 가질 수 있다.
상기 터치 패널(400)이 정전용량 방식으로 형성되는 경우, 터치 성능은 재료의 유전율에 영향을 받는다. 특히, 최상층에 형성되어 손가락 또는 스타일러스(stylus) 펜 등의 입력 장치와 인접하도록 배치되고, 표시 장치에 포함되는 다수의 기판들 중 가장 두꺼운 두께를 갖는 상기 커버 기판(200)의 유전율이 중요한 요인으로 작용할 수 있다. 따라서, 유전율이 향상된 본 발명의 커버 기판(200)을 사용할 경우, 터치 감도(sensitivity) 및 터치 성능이 향상된 표시 장치(100)를 구현할 수 있다.
다음으로, 표시패널(300)에 대해 설명한다.
상기 표시 패널(300)은 액정표시패널 또는 유기전계발광표시패널일 수 있다. 도 2를 참조하여 상기 표시 패널(300)이 액정표시패널인 경우를 설명하면 다음과 같다.
도 2를 참조하면, 상기 표시 패널(300)은 액정표시패널이다. 상기 액정표시패널(300)은 액정층(380)을 사이에 두고 제 1 기판(301)과 제 2 기판(302)이 합착되어 형성된다. 또한, 도면에는 도시하지 않았으나, 상기 액정표시패널(300) 하부에는 백라이트 유닛이 배치될 수 있다. 또한, 도면에는 도시되어 있지 않으나, 제 1 및 제 2 기판(301,302)의 외면으로는 특정 편광만을 선택적으로 투과시키는 편광판이 더 부착될 수 있다.
상기 액정표시패널(300)은 표시 영역과 비표시 영역으로 구분될 수 있다. 상기 표시 영역에서 상기 제 1 기판(301)의 일면에는 게이트 배선과 데이터 배선이 게이트 절연막(352)을 사이에 두고 서로 수직하게 교차하여 화소 영역을 정의한다. 상기 화소 영역에는 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor, TFT)가 구비되어 각 화소 영역에 마련된 화소 전극(357)과 절연층(356)에 형성된 콘택홀을 통해 일대일 대응 접속된다. 즉, 상기 제 1 기판(301)은 박막트랜지스터 기판 또는 어레이 기판이라고 할 수 있다.
상기 박막 트랜지스터(TFT)는 게이트 전극(351), 게이트 절연막(352), 반도체층(353), 소스 전극(354) 및 드레인 전극(355)으로 이루어진다. 또한, 도면에는 상기 박막 트랜지스터의 게이트 전극(351)이 반도체층(353)의 아래에 배치되는 보텀 게이트(Bottom gate) 구조로 도시하였으나, 이 외에 게이트 전극(351)이 반도체층(353)의 위에 배치되는 탑(Top) 게이트 구조로 형성될 수도 있다. 또한, 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 박막 트랜지스터의 구성 등은 다양한 변경 및 수정이 가능하다.
또한, 상기 액정표시패널(300)의 상기 제 2 기판(302)의 일면에는 제 1 기판(301)의 박막 트랜지스터(TFT) 등 비표시 영역을 가리면서 화소 영역을 두르는 격자 형상의 블랙매트릭스(371)가 형성된다. 또한, 이들 격자 내부에서 각 화소 영역에 대응되게 순차적으로 반복 배열되는 R(red), G(green), B(blue) 컬러필터층(372) 및 이들 모두를 덮는 투명한 공통 전극(373)을 포함한다.
상기 액정층(380)과 화소 전극(357) 사이 및 상기 액정층(380)과 공통 전극(373) 사이에는 각각 제 1 배향막(358) 및 제 2 배향막(374)이 개재된다. 상기 제 1 배향막(358) 및 제 2 배향막(374)은 액정분자의 초기배열상태와 배향 방향을 균일하게 정렬할 수 있다.
다만, 도면은 본 발명에 따른 액정표시패널을 간소화하여 도시한 것으로, 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 도면 상에는 하나의 박막 트랜지스터로 표현하였으나, 동작의 특성의 따라 상기 박막 트랜지스터는 하나 이상의 박막 트랜지스터 조합으로 구성될 수 있다.
또한, 액정분자의 배열을 조절하는 방식은 TN(Twisted Nematic) 모드, VA(Vertical Alignment) 모드 외에도 IPS(In Plane Switching) 모드 또는 FFS(Fringe Field Switching) 모드 등으로 다양하게 적용할 수 있다. 이에 따라 도면 상에는 화소 전극(357)이 제 1 기판(301)에 형성되고, 공통 전극(373)은 제 2 기판(302)에 형성되는 구성을 도시하였으나, 화소 전극(357)과 공통 전극(373)의 구성도 변경 및 수정될 수 있다. IPS(In Plane Switching) 모드 또는 FFS(Fringe Field Switching) 모드일 경우, 상기 화소 전극(357)과 공통 전극(373)은 상기 제 1 기판(301)에 형성될 수 있다.
또한, 상기 액정표시패널(300)은 박막 트랜지스터, 컬러필터층 및 블랙매트릭스가 제 1 기판(301)에 형성되고, 제 2 기판(302)이 액정층을 사이에 두고 상기 제 1 기판(301)과 합착되는 COT(color filter on transistor)구조의 액정표시패널일 수도 있다. 즉, 상기 제 1 기판(301) 상에 박막 트랜지스터를 형성하고, 상기 박막 트랜지스터 상에 보호막을 형성하고, 상기 보호막 상에 컬러필터층을 형성할 수 있다. 또한, 상기 제 1 기판(301)에는 상기 박막 트랜지스터와 접촉하는 화소 전극을 형성한다. 이때, 개구율을 향상하고 마스크 공정을 단순화하기 위해 블랙매트릭스를 생략하고, 공통 전극이 블랙매트릭스의 역할을 겸하도록 형성할 수도 있다.
즉, 액정표시패널(300)은 도면의 표현에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 박막 트랜지스터의 구성 등은 다양한 변경 및 수정이 가능하다.
이어서, 도 3을 참조하여 상기 표시 패널(300)이 유기전계발광표시패널인 경우를 설명하면 다음과 같다.
도 3을 참조하면, 상기 표시 패널(300)은 유기전계발광표시패널이다. 상기 유기전계발광표시패널(300)은 박막 트랜지스터(TFT)와 상기 박막 트랜지스터(TFT)와 전기적으로 연결된 유기발광소자(OL)가 형성된 제 1 기판(301)과 상기 유기발광소자(OL)를 보호하기 위한 제 2 기판(302)을 포함한다. 상기 제 1 기판(301)과 상기 제 2 기판(302) 사이에는 봉지층(324)이 형성될 수 있다. 도면 상에는 상기 봉지층(324)을 단일층으로 도시하였으나, 상기 봉지층(324)은 보호층 및 접착층 등 다수의 층으로 구성될 수 있다.
상기 유기전계발광표시패널(300)은 표시 영역과 비표시 영역으로 구분될 수 있다. 상기 유기전계발광표시패널(300)의 표시 영역에서 제 1 기판(301) 상의 일면에는 박막 트랜지스터(TFT)가 형성된다. 상기 박막 트랜지스터(TFT)는 반도체층(311), 게이트 전극(313), 소스 전극(315) 및 드레인 전극(316)을 포함하여 형성된다.
자세하게는, 상기 제 1 기판(301) 상에 소스영역(311a), 채널영역(311b) 및 드레인영역(311c)을 포함하는 반도체층(311)이 형성된다. 상기 반도체층(311) 상에 게이트 절연막(312)이 형성되고, 상기 게이트 절연막(312) 상에 게이트 배선과 상기 게이트 배선으로부터 분기된 게이트 전극(313)이 형성된다. 상기 게이트 배선과 게이트 전극(313) 상에 층간 절연막(314)이 형성된다.
상기 층간 절연막(314)을 사이에 두고 게이트 배선과 교차하여 화소 영역을 정의하는 데이터 배선과 상기 데이터 배선으로부터 분기된 소스 전극(315) 및 상기 소스 전극(315)으로부터 일정간격 이격하여 드레인 전극(316)이 형성된다. 이때, 상기 소스 전극(315)과 드레인 전극(316)은 상기 게이트 전극(313) 상에 형성된 층간 절연막(314)과 게이트 절연막(312)을 관통하여 형성된 콘택홀을 통해 상기 반도체층(311)의 소스영역(311a)과 드레인영역(311c)과 접촉한다.
상기 소스 전극(315) 및 드레인 전극(316) 상에는 보호막(317)이 형성되고, 상기 보호막(317)에는 상기 드레인 전극(316)을 노출하는 콘택홀이 형성된다. 상기 노출된 드레인 전극(316)은 상기 보호막(317) 상에 형성된 연결전극(318)과 전기적으로 연결된다. 상기 박막 트랜지스터(TFT)를 포함하는 제 1 기판(301) 전면에 평탄화막(319)이 형성되고, 상기 평탄화막(319)에는 상기 연결전극(318)이 노출되는 콘택홀이 형성된다.
상기 평탄화막(319)에 형성된 콘택홀을 통해 박막 트랜지스터(TFT)와 전기적으로 연결되는 유기발광소자(OL)가 형성된다. 상기 유기발광소자(OL)는 하부 전극(320), 유기발광층(322) 및 상부 전극(323)으로 이루어진다.
보다 자세하게는, 상기 노출된 연결전극(318) 상에 유기발광소자(OL)의 하부 전극(320)이 형성된다. 도면 상에는 유기발광소자(OL)의 하부 전극(320)과 박막 트랜지스터(TFT)의 드레인 전극(316)이 연결전극(318)을 통해 연결되도록 도시되어 있으나, 연결전극(318)이 생략되고, 유기발광소자(OL)의 하부 전극(320)과 박막 트랜지스터(TFT)의 드레인 전극(116)이 콘택홀이 형성된 평탄화막(319)을 통해 직접 접촉하여 형성될 수도 있다.
상기 하부 전극(320) 상에는 화소 영역 단위로 상기 하부 전극(320)을 노출하는 뱅크(bank) 패턴(321)이 형성된다. 상기 노출된 하부 전극(320) 상에는 유기발광층(322)이 형성된다. 상기 유기발광층(322)은 발광물질로 이루어진 단일층으로 구성되거나, 또는 발광 효율을 높이기 위해 정공주입층(hole injection layer), 정공수송층(hole transporting layer), 발광층(emitting material layer), 전자수송층(electron transporting layer), 및 전자주입층(electron injection layer)의 다중층으로 구성될 수 있다.
상기 유기발광층(322) 상에 상부 전극(323)이 형성된다. 상기 하부 전극(320)이 애노드(anode)인 경우, 상기 상부 전극(323)은 캐소드(cathode)이며, 상기 하부 전극(320)이 캐소드(cathode)인 경우, 상기 상부 전극은 애노드(anode)이다.
상기 박막 트랜지스터(TFT) 및 상기 유기발광소자(OL)가 형성된 제 1 기판(301) 상에는 밀봉부가 형성된다. 예를 들면, 상기 상부 전극(323) 상에는 표시소자들을 보호하는 봉지층(324)이 형성된다. 상기 봉지층(324)은 다수의 층으로 형성될 수도 있으며, 제 2 기판(302)과 합착될 수 있다. 상기 제 2 기판(302)은 인캡슐레이션을 위한 봉지 기판일 수 있다. 다만, 상기 제 1 기판(301) 상에 배치되는 밀봉부는 상기 봉지층(324) 및 상기 제 2 기판(302)에 한정되지 않으며, 산소 또는 수분 등의 유입을 막기 위해 일반적으로 알려진 다양한 형태의 밀봉부가 적용될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 유기전계발광 표시장치의 구성은 도면에 한정되지 않고, 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능하다.
다음으로, 터치 패널(400)에 대해 설명한다.
상기 터치 패널(400)은 외장형(Add-on Type) 터치 패널(400)일 수 있다. 또한, 상기 터치 패널(400)은 내장형(Integrated Type) 터치 패널(400)일 수 있다.
상기 터치 패널(400)이 외장형 터치 패널(400)인 경우, 상기 터치 패널(400)은 상기 표시 패널(300)과 구분되는 별도의 구성일 수 있다. 상기 터치 패널(400)과 상기 표시 패널(300) 사이에는 투명 접착층(미도시)이 형성될 수 있다.
이때, 상기 터치 패널(400)은 커버 기판(200)과 구분되는 별도의 구성으로 형성되거나, 상기 커버 기판(200)과 일체로 형성될 수 있다. 상기 터치 패널(400)이 상기 커버 기판(200)과 구분되는 별도의 구성으로 형성되는 경우, 상기 터치 패널(400)과 상기 커버 기판(200) 사이에 투명 접착층(미도시)이 형성될 수 있다. 상기 터치 패널(400)이 상기 커버 기판(200)과 일체로 형성되는 경우, 상기 커버 기판(200)의 배면에 감지 전극 등이 형성될 수 있다. 즉, 상기 터치 패널(400)과 상기 커버 기판(200) 사이에 별도의 접착층이 필요하지 않다.
상기 터치 패널(400)이 내장형 터치 패널(400)인 경우, 상기 터치 패널(400)은 상기 표시 패널(300)과 일체로 형성될 수 있다. 즉, 상기 터치 패널(400)과 상기 표시 패널(300) 사이에는 별도의 접착층이 필요하지 않다. 상기 터치 패널(400)은 온셀타입(On-cell Type) 또는 인셀 타입(In-cell Type)으로 형성될 수 있다.
상기 터치 패널(400)이 온셀 타입(On-cell Type)인 경우, 상기 표시 패널(300)의 상면에 감지 전극 등이 형성될 수 있다. 자세하게는, 상기 표시 패널(300)의 상부에 배치된 기판 상에 감지 전극 등이 직접 형성될 수 있다. 또한, 상기 외장형 터치 패널(400)과 같이, 상기 터치 패널(400)은 커버 기판(200)과 구분되는 별도의 구성으로 형성되거나, 상기 커버 기판(200)과 일체로 형성될 수 있다.
상기 터치 패널(400)이 인셀타입(In-cell Type)인 경우, 상기 표시 패널(300)의 제 1 기판 및 제 2 기판 사이에 감지 전극 등이 형성될 수 있다. 즉, 상기 표시 패널(300)에 소자가 형성될 때 감지 전극 등이 함께 형성될 수 있다. 이때, 상기 커버 기판(200)은 상기 터치 패널(400)과 구분되는 별도의 구성으로 형성된다. 또한, 상기 커버 기판(200)과 상기 표시 패널(300) 사이에 투명 접착층이 형성될 수 있다.
도 4 및 도 5를 참조하여, 상기 터치 패널(400)에 대해 보다 자세히 검토하면 다음과 같다. 도 4 및 도 5는 외장형 터치 패널 중 커버 기판(200)과 구분되는 별도의 구성으로 형성되는 일예를 도시한 것으로, 터치 패널(400)의 구성은 도면에 한정되지 않는다. 상기 터치 패널(400)은 상기와 같이 외장형 및 내장형 터치 패널이 모두 적용될 수 있다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 터치 패널(400)은 광이 투과되는 표시영역(AA) 및 광이 투과되지 않는 비표시 영역(IA)으로 구분될 수 있다. 자세하게, 상기 표시 영역(AA)은 사용자의 터치 명령 입력이 가능한 영역을 의미하며, 상기 비표시 영역(IA)은 상기 표시 영역(AA)과 반대되는 개념으로서, 사용자의 터치가 이루어지는 경우에도 활성화되지 않아서 터치 명령 입력이 이루어지지 않는 영역을 의미한다.
도 4를 참조하면, 상기 터치 패널(400)은 제 1 터치 기판(401)의 일면에 감지 전극(421) 및 배선(422)이 배치될 수 있다. 상기 제 1 터치 기판(401)은 강화 유리, 반강화 유리, 소다라임 유리, 강화 플라스틱 또는 연성 플라스틱을 포함할 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 감지 전극(421)은 상기 표시 영역(AA) 상에 배치되고, 상기 배선(422)은 상기 비표시 영역(IA) 상에 배치될 수 있다. 도면에는 도시하지 않았으나, 상기 제 1 터치 기판(401)의 비표시 영역(IA)에는 인쇄층이 더 형성될 수 있다. 또한, 상기 인쇄층 상에 배선(422)이 형성될 수 있다.
상기 감지 전극(421)은 전도성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 감지 전극(421)은 투명 전도성 물질, 금속, 나노와이어, 감광성 나노와이어 필름, 탄소나노튜브(CNT), 그래핀(graphene), 전도성 폴리머 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 감지 전극(421)은 제 1 감지 전극(411) 및 제 2 감지 전극(412)을 포함할 수 있다. 상기 제 1 감지 전극(411) 및 상기 제 2 감지 전극(412)은 동일한 물질을 포함하거나 또는 서로 다른 물질을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제 1 감지 전극(411) 및 상기 제 2 감지 전극(412)은 제 1 터치 기판(401)의 동일한 일면 상에 배치될 수 있다.
상기 제 1 감지 전극(411) 및 상기 제 2 감지 전극(412)이 제 1 터치 기판(401)의 동일한 일면 상에 배치되는 경우, 상기 제 1 감지 전극(411) 및 상기 제 2 감지 전극(412)이 서로 접하지 않게 형성되어야 한다. 이를 위해, 절연층과 브리지 전극이 더 배치될 수 있다.
자세하게는, 상기 제 1 감지 전극(411) 및 상기 제 2 감지 전극(412) 중 어느 하나의 감지 전극은 절연층 하부에 배치되고, 또 다른 하나는 상기 절연층 상에 형성된 상기 브리지 전극의 양단에 연결되어 전기적으로 연결될 수 있다. 이에 따라, 상기 제 1 감지 전극(411)과 상기 제 2 감지 전극(412)은 브리지 전극과 절연층에 의해 서로 쇼트되어 단락되지 않고 각각 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 제 1 감지 전극(411) 및 상기 제 2 감지 전극(412)은 상기 표시 영역(AA) 상에 배치되어 터치를 감지하는 센서 역할을 할 수 있다. 자세하게. 상기 제 1 감지 전극(411)은 상기 표시 영역(AA) 상에서 일 방향으로 연장되며 배치될 수 있고, 상기 제 2 감지 전극(412)은 상기 일 방향과 다른 방향으로 연장하며 배치될 수 있다.
상기 배선(420)은 제 1 배선(421) 및 제 2 배선(422)을 포함할 수 있다. 자세하게는, 상기 배선(420)은 상기 제 1 감지 전극(411)과 연결되는 상기 제 1 배선(421) 및 상기 제 2 감지 전극(412)과 연결되는 상기 제 2 배선(422)을 포함할 수 있다.
상기 제 1 배선(421) 및 상기 제 2 배선(422)은 인쇄회로기판(미도시)과 연결될 수 있다. 자세하게는, 상기 제 1 배선(421) 및 상기 제 2 배선(422)은 상기 제 1 감지 전극(411) 및 상기 제 2 감지 전극(412)으로부터 감지되는 터치신호를 구동칩(미도시)이 실장된 상기 인쇄회로기판(미도시)에 전달하여 터치 동작을 수행할 수 있다. 상기 인쇄회로기판(미도시)은 예를 들어, 플렉서블 인쇄회로기판(FPCB)일 수 있다.
상기 제 1 배선(421) 및 상기 제 2 배선(422)은 전도성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 제 1 배선(421) 및 상기 제 2 배선(422)은 은(Ag) 또는 구리(Cu) 등의 금속 물질을 포함할 수 있다.
도면 상에는 도시되지 않았으나, 상기 배선(420) 상에는 보호층(미도시)이 더 형성될 수 있다. 상기 보호층(미도시)은 상기 배선(420)을 보호할 수 있다. 구체적으로, 상기 보호층(미도시)은 상기 배선(420)이 산소에 노출되어 산화되거나 수분이 침투하여 신뢰성이 하락되는 것을 방지할 수 있다.
도 5를 참조하면, 상기 터치 패널(400)은 제 1 터치 기판(402)와 제 2 터치 기판(403)을 포함할 수 있다. 상기 제 1 터치 기판(402) 및 상기 제 2 터치 기판(403)은 강화 유리, 반강화 유리, 소다라임 유리, 강화 플라스틱 또는 연성 플라스틱을 포함할 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 제 1 터치 기판(402) 및 상기 제 2 터치 기판(403)은 광학용 투명 접착제(OCA) 등의 투명 접착제를 사용하여 접착될 수 있다.
상기 제 1 터치 기판(402)의 표시 영역(AA)에는 제 1 감지 전극(411)이 배치될 수 있다. 또한, 상기 제 1 터치 기판(402)의 비표시 영역(IA)에는 상기 제 1 감지 전극(411)과 연결되는 제 1 배선(421)이 배치될 수 있다.
상기 제 2 터치 기판(403)의 표시 영역(AA)에는 제 2 감지 전극(412)이 배치될 수 있다. 또한, 상기 제 2 터치 기판(403)의 비표시 영역(IA)에는 상기 제 2 감지 전극(412)과 연결되는 제 2 배선(422)이 배치될 수 있다. 또한, 상기 제 1 배선(421)과 상기 제 2 배선(422)은 각각 인쇄회로기판(미도시)과 전기적으로 연결될 수 있다.
다만, 터치 패널(400)은 도면 및 상기 설명에 한정되지 않으며, 손가락 또는 스타일러스(stylus) 펜 등을 이용하여 표시 장치의 전면(front face)에서 접촉하는 방식으로 입력을 할 수 있는 입력 장치이면 충분하다. 즉, 상기 터치 패널(400)은 일반적으로 사용되는 것이라면 제한 없이 적용할 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하지만, 하기 실시예는 본 발명을 예증하기 위한 것일 뿐, 본 발명을 제한하고자 하는 것이 아니다. 즉, 본 발명의 실시예는 여러가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예로 인하여 한정 해석되어서는 안된다.
[실시예 1]
폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmetacrylate, PMMA) 90중량% 및 에틸렌 카보네이트 10중량%를 혼합하여 형성된 수지 조성물을 이용하여 두께 0.8mm의 커버 기판을 제조하였다.
[실시예 2]
폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmetacrylate, PMMA) 85중량% 및 에틸렌 카보네이트 15중량%를 혼합하여 형성된 수지 조성물을 이용하여 두께 0.8mm의 커버 기판을 제조하였다.
[실시예 3]
폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmetacrylate, PMMA) 80중량% 및 에틸렌 카보네이트 20중량%를 혼합하여 형성된 수지 조성물을 이용하여 두께 0.8mm의 커버 기판을 제조하였다.
[비교예 1]
폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmetacrylate, PMMA) 수지를 이용하여 두께 0.8mm의 커버 기판을 제조하였다.
[비교예 2]
폴리메틸메타크릴레이트와 스티렌의 공중합체 수지(폴리메틸메타크릴레이트 : 스티렌 = 60중량% : 40중량%)를 이용하여 두께 0.8mm의 커버 기판을 제조하였다.
[비교예 3]
폴리메틸메타크릴레이트 수지와 폴리카보네이트 수지를 공압출하여 두께 0.1mm인 폴리메틸메타크릴레이트층과 두께 0.7mm인 폴리카보네이트 층으로 이루어진 커버 기판을 제조하였다.
[비교예 4]
폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmetacrylate, PMMA) 90중량% 및 러버(제품명: cis-1220) 10중량%를 혼합하여 형성된 수지 조성물을 이용하여 두께 0.8mm의 커버 기판을 제조하였다.
[비교예 5]
폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmetacrylate, PMMA) 90중량% 및 러버(제품명:cis-1220) 15중량%를 혼합하여 형성된 수지 조성물을 이용하여 두께 0.8mm의 커버 기판을 제조하였다.
[비교예 6]
폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmetacrylate, PMMA) 90중량% 및 지르코니아(Zirconia, ZrO2) 10중량%를 혼합하여 형성된 수지 조성물을 이용하여 두께 0.8mm의 커버 기판을 제조하였다.
[비교예 7]
비교예 1에 의해 제조된 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmetacrylate, PMMA)의 함량이 100wt%인 기판 상에 AZO(Aluminum-doped Zinc Oxide)를 0.5㎛ 두께로 코팅하여 커버 기판을 제조하였다.
[실험예]
상기 실시예 1 ~ 3 및 비교예 1 ~ 7에 의해 제조된 커버 기판의 투과율, 헤이즈, 유전율, 표면 경도, 열변형 온도, 고온 고습 팽창율, 굽힘성, 및 내구성을 하기와 같이 측정하였다. 측정 결과는 하기 [표 1]에 기재하였다.
(1) 투과율, 헤이즈,
커버 기판 시료를 10mm×10mm 크기로 재단한 후, 디즈털 헤이즈미터 (Model : TC-HIIIDPK/III, Tokyo Denshoku)를 사용하여 전투과광, 확산광, 평행광을 측정한 후, 이를 통해 투과율과 헤이즈를 산출하였다.
(2) 유전율
Precision impedance analyzer (모델명: E4980A, 제조사: 히타치)를 사용하여 3V 인가 상태에서 주파수 1KHz~1MHz까지의 유전율을 측정하였다. 측정에 사용된 시료는 100mm2~900mm2 크기로 상하면에 두께 20nm~100nm의 Pt 코팅 처리를 하였다. 측정방법은 상/하면의 코팅층에 각각의 프로브(probe)를 접촉시켜 전압을 인가하여 전하량을 측정함으로써 유전율을 산출한다
(3) 표면 경도
연필 끝을 평평하게 sand paper 400cW로 만든 다음, 연필을 시료 표면에 45도가 되도록 조절하여 측정하였다. 시료 표면에 스크래치 형상이 발생하면 측정에 사용된 연필보다 한 단계 낮은 경도의 연필을 표면경도 값으로 하였다.
(4) 열변형 온도
열 변형 온도는 DMA(Dynamic Mechanical Analysis)를 이용하여 승온 조건 5℃/min, 10g 하중 하에서 3점 휨(3-point bending) 방식으로 측정하였다.
(5) 고온고습 팽창율
커버 기판을 70℃, 상대습도 90% 조건에서 96시간 방치 후 팽창율을 측정하였다. 팽창율은 하기 식으로 계산하였다.
팽창율(%) = {(방치 후 커버 기판의 길이 - 방치 전 커버 기판의 길이)/(방치 전 커버 기판의 길이)} × 100
(6) 굽힘성
커버 기판을 100mm × 30mm 크기로 커팅한 후, 다양한 곡률 반지름을 갖는 드럼 위에 커버 기판을 부착한 후 커버 기판 파손되기 직전의 드럼의 반지름 R을 굴곡도로 굽힘성을 평가하였다.
(7) 내구성
22g SUS ball을 낙하시켜 파손 현상이 발생하는 높이를 측정하였다.
투과율
(%)		 유전율
(ε)		 표면
경도		 열변형
온도
(℃)		 고온고습 팽창율
(%)		 굽힘성
(mm)		 내구성
(cm)		 헤이즈
실시예 1 92 4.2 9H 105 0.01 45 20 1.0미만
실시예 2 92 4.5 9H 95 0.01 40 25 1.0미만
실시예 3 92 4.8 9H 75 0.01 40 25 1.0미만
비교예 1 92 3.0 9H 107 0.08 45 20 1.0미만
비교예 2 92 3.0 3H 90 0.40 40 20 1.0미만
비교예 3 91 2.9 4H 107 0.01 45 25 1.0미만
비교예 4 91 2.8 7H 95 0.12 45 25 1.0미만
비교예 5 91 2.8 7H 87 0.12 45 25 1.0미만
비교예 6 87 4.2 9H 110 0.04 50 20 3.4
비교예 7 92 3.0 3H 107 0.08 45 15 1.0미만
상기 표 1을 참조하면, 실시예 1~3 및 비교예 1~5, 7의 커버 기판은 투과율이 90% 이상이고, 헤이즈가 1 미만으로 투명함을 알 수 있다. 이에 비해 비교예 6의 경우, 투과율이 90% 이하이고, 헤이즈가 3.4 정도로 높아 표시장치에 적합하지 않다.
또한, 상기 표 1을 참조하면, 실시예 1~3의 커버 기판은 유전율이 4.0 이상으로 높아 비교예 1~4 및 7의 커버 기판들에 비해 터치 감도 및 터치 성능을 구현하는데 유리함을 알 수 있다.
또한, 상기 표 1을 참조하면, 실시예 1~3의 커버 기판은 표면 경도가 9H 정도로 고경도임을 알 수 있다. 이에 비해, 비교예 2 ~ 5 및 7의 경우, 표면 경도가 낮아 커버 기판으로 적합하지 않다.
또한, 상기 표 1을 참조하면, 실시예 1~3의 커버 기판은 열변형 온도가 70℃를 초과함을 확인할 수 있었다. 일반적으로 커버 기판은 인쇄 건조 공정 온도가 70℃ 내외이므로, 가공 공정성을 확보하기 위해서는 열변형 온도는 70℃ 이상의 온도로 형성되어야 한다.
또한, 상기 표 1을 참조하면, 실시예 1~3의 커버 기판은 고온 고습 환경에서 치수 변화율(팽창율)이 0.01% 정도로 매우 낮은데 반해, 비교예 1~2, 4~7은 실시예 1 ~ 3에 비해 치수 변화율이 높음을 알 수 있다.
또한, 상기 표 1을 참조하면, 실시예 1~3의 커버 기판들은 굴곡도가 45mm이하로 성형성이 우수한 반면, 비교예 6은 굴곡도가 낮아 플렉서블 기판 적용이 어려움을 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.
100: 표시 장치
200: 커버 기판
300: 표시 패널
400: 터치 패널

Claims (16)

  1. 제 1 기판 및 제 2 기판을 포함하는 표시 패널; 및
    상기 표시 패널 상에 배치되고, 하기 화학식 1로 나타내는 카보네이트 화합물 및 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmetacrylate, PMMA)를 포함하는 커버 기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치:
    [화학식 1]
    Figure 112021044683170-pat00008

    상기 [화학식 1]에서 R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소 또는 탄소수 1~10개의 알킬임.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 R2 내지 R4는 수소인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 R1은 수소인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 카보네이트 화합물은 상기 커버 기판의 5wt% 내지 30wt%로 포함되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 커버 기판의 유전율은 4.0 내지 8.0인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 커버 기판은 표면 경도가 8H 이상인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 커버 기판은 70℃, 상대습도 90% 조건에서 96시간 방치한 후에 측정한 팽창율이 0.1 % 이하인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 커버 기판은 굴곡도가 45mm 이하인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 표시 패널과 상기 커버 기판 사이에 터치 패널이 더 배치되고,
    상기 터치 패널은 감지 전극이 형성된 터치 기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 커버 기판의 배면에는 감지 전극이 형성되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 표시 패널의 상면에는 감지 전극이 형성되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 표시 패널의 제 1 기판 및 제 2 기판 사이에는 감지 전극이 형성되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 표시 패널은 플렉서블 표시 패널인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 표시 패널은 유기전계발광표시패널인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 표시 패널은 액정표시패널인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
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