KR102491449B1 - 낮은 모듈러스를 가지는 접착필름 및 이를 포함하는 표시장치 - Google Patents

낮은 모듈러스를 가지는 접착필름 및 이를 포함하는 표시장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 소프트 타입 바인더 수지와 하드 타입 바인더 수지 사이의 균일한 가교결합을 통하여 낮은 모듈러스를 구현할 수 있는 접착제 및 이 접착제가 적용된 표시장치에 관한 것이다. 하드 타입 바인더 수지의 반응성 성분의 사전 경화를 억제하여, 바인더 조성물의 저장 안정성을 확보할 수 있으며, 소프트 타입 바인더 수지와 하드 타입 바인더 수지의 균일한 가교결합에 따른 낮은 모듈러스를 확보할 수 있다. 따라서 본 발명의 접착제를 표시 패널과 이를 지지하는 구조체 사이에 도포하는 경우, 표시 패널과 구조체의 열팽창계수 차이에 의하여 접착제의 형태가 변경되더라도, 표시 패널과 구조체 사이의 안정적인 접착력을 확보할 수 있다.

Description

낮은 모듈러스를 가지는 접착필름 및 이를 포함하는 표시장치{ADHESIVE FILM WITH LOW MODULUS AND DISPLAY DEVICE HAVING THE SAME}
본 발명은 표시장치에 적용되는 접착제에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 표시 패널과 표시 패널을 지지하는 구조체 사이에 개재되는 접착필름 및 이를 포함하는 표시장치에 관한 것이다.
종래의 CRT를 대신하여 액정표시장치(Liquid Crystal Display Device, LCD)나 유기발광다이오드(Organic Light Emitting Diode, OLED)를 채택한 OLED 표시장치가 TV 모니터, 컴퓨터 모니터는 물론이고 스마트폰과 같은 스마트 기기에서 널리 채택되고 있다. 이들 평판표시장치는 기본적으로 영상을 나타내는 표시 패널을 포함한다. 예를 들어, 액정표시장치는 마주보는 2개의 기판 사이에 액정층을 위치시켜 합착시킨 액정 패널(Liquid Crystal Panel)을 필수적 구성요소로 갖는다. 액정 패널 내부로 전기장이 인가되어, 액정 분자의 배열 방향을 변화시켜 투과율 차이를 유도한다. 하지만, 액정 패널은 자체 발광 요소를 가지고 있지 않으므로, 그 배면에는 액정 패널을 지지하는 동시에 광원을 포함하는 백라이트 유닛(Backlight Unit)과 같은 구조체가 배치된다. 즉, 액정 패널과 백라이트 유닛은, 가장자리가 사각테 형상인 메인프레임(main frame)으로 둘려진 상태에서, 액정 패널의 상면 가장자리를 두르는 탑프레임(top frame)과 백라이트 유닛의 배면을 덮는 바텀프레임(bottom frame)이 각각 전후방에서 결합되어 메인프레임을 매개로 일체화된다.
최근에 액정표시장치의 화면이 대형화되는 추세에 따라, 넓은 디스플레이 면적을 가지면서도 무게 및 부피를 감소시키는 연구가 활발하게 진행되고 있다. 이에 따라 백라이트 유닛을 구성하는 일부 구성 요소를 줄이는 이른바 보더리스(borderless) 타입의 백라이트 유닛을 사용하여 액정표시장치의 경량화 및 박형화를 도모하고자 하는 노력이 수행되고 있다. 동시에, 표시 영역을 확장하면서도 표시 영역 이외의 비표시영역인 베젤(bezel) 영역을 축소하는 이른바 내로우 베젤(narrow bezel)을 갖는 표시장치에 대한 개발도 활발하게 진행되고 있다.
종래 영상을 표시하는 액정 패널과 이를 지지하는 기구물을 합착하기 위하여 패드(Pad)와 고정체(fixer)를 이용한 기계적 결합 수단이 채택되었다. 하지만, 패드와 고정체를 사용하여 액정 패널과 기구물을 결합하고자 하는 경우, 빛의 누출 차단을 위한 테이프 접착 공정, 접착제 디스펜싱 공정 및 고정체 부착 공정이 요구된다. 따라서, 액정 패널과 기구물을 결합하기 위한 공정이 지나치게 복잡해져서 공정 시간이 길어질 뿐만 아니라, 제조 비용이 상승한다.
또한 패드와 고정체는 부분적인 접착에 의해 액정 패널과 기구물 사이에 개재되기 때문에 내-충격성이 약하다. 외부 충격에 취약한 구조이므로, 국부적 스트레스로 인하여 액정 패널에서 크랙(crack)이 발생하거나, 패드 및/또는 고정체가 액정 패널에서 이탈될 수 있다. 특히, 액정 패널과 기구물 사이의 견고한 결합을 확보하기 위해서는 차광용 테이프와 고정체를 부착할 수 있는 공간 마진(margin)이 부족하기 때문에, 즉 패드나 고정체의 크기는 일정 크기 이상을 가져야 하므로, 내로우 베젤을 적용하는 데 한계가 있었다.
패드와 고정체를 이용한 합착 방식의 문제점을 해소하고, 탑프레임을 생략하여 액정표시장치의 구성요소를 줄임으로써, 경량 및 박형의 액정표시장치를 제공하고자 하는 움직임이 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(1)는, 액정 패널(20), 백라이트 유닛(30), 메인프레임(40) 및 바텀프레임(50)을 포함한다. 액정 패널(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, 액정 패널(20)에 빛을 공급하는 부분으로서, 액정 패널(20)의 하부에 배치된다. 이러한 백라이트 유닛(30)은, 메인프레임(40)의 적어도 일 가장자리의 길이방향을 따라 배열되는 광원(38)과, 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.
예를 들어, 광원(38)은 발광다이오드 어셈블리(38)일 수 있으며, 발광다이오드(light emitting diode: LED, 38a)와, 발광다이오드(38a)가 장착되는 인쇄회로기판(printed circuit board: PCB)(38b)을 포함할 수 있다.
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, 액정 패널(20)은 지지부(40b)에 의하여 가장자리가 지지된다.
여기서, 액정 패널(20)과 메인프레임(40)의 지지부(40b)에 사이에는 폼 패드(60')가 형성된다. 폼 패드(60')는, 액정 패널(20)을 메인프레임(40)의 지지부(40b)에 고정시키는 역할을 하는데, 베이스 필름과, 베이스 필름의 양면의 접착성 필름을 포함하며, 약 5.0 mm의 폭(W)과 약 1.5 mm의 두께(t)로 형성된다.
이러한 액정표시장치(1)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 폼 패드(60')를 축소하여야 한다.
그런데, 폼 패드(60)를 축소할 경우 액정 패널(20)의 지지부(40b)에 대한 고정력이 감소되어 액정 패널(20)이 탈착되는 문제가 발생하므로, 폼 패드(60')의 축소에 의하여 비표시영역(NDA)을 축소하는 데는 한계가 있다. 또한, 충분한 고정력을 확보하기 위하여 폼 패드(60')는 약 1.5 mm의 두께(t)로 형성되므로, 폼 패드(60')는 액정표시장치(10)의 슬림(slim)화에 장애로 작용하는 문제가 있다.
또한, 폼 패드(60)는 비표시영역(NDA)에서의 빛샘이 충분히 방지하면서 탄성력을 가져 액정패널(20)과 메인 프레임(40) 간 스트레스를 분산시켜야 한다. 그러나, 종래 폼 패드(60)를 포함하는 액정표시장치(10)에서는, 빛샘 방지, 스트레스 분산 및 비표시영역(NDA) 축소에 한계가 있다.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해소하기 위하여 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 저 모듈러스를 구현하여 우수한 접착 특성을 확보할 수 있는 접착필름, 이를 포함하는 표시장치 및 접착필름을 이용한 표시장치의 제조 방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 저장 안정성이 우수하여 토출 불량을 방지할 수 있는 접착필름, 이를 제조하는 표시장치 및 접착필름을 이용한 표시장치의 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 우수한 접착 특성을 확보하여 내로우 베젤을 구현할 수 있는 접착필름, 이를 포함하는 표시장치 및 접착필름을 이용한 표시장치의 제조 방법을 제공하고자 하는 것이다.
전술한 목적을 가지는 본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 소프트 바인더 수지의 반응성 성분이 경화된 이후에 하드 바인더 수지의 반응성 성분이 경화되도록 구현되어 있는 접착필름을 제공한다.
소프트 바인더 수지가 먼저 형성된 뒤에, 소프트 바인더 수지에 의해 형성되는 네트워크 사이에 하드 바인더 수지의 반응성 성분이 존재할 수 있으며, 하드 바인더 수지가 경화되면서 소프트 바인더 수지와 네트워크 구조의 가교결합을 형성하여, 낮은 모듈러스를 구현할 수 있다.
본 발명의 접착필름을 제조하기 위한 바인더 조성물 중에 하드 바인더 수지의 반응성 성분은 습기에 의해서 경화되지 않으므로, 저장 안정성을 향상시킬 수 있으며, 바인더 조성물을 기재에 코팅할 때의 토출 불량이나 노즐 막힘을 방지할 수 있다.
낮은 모듈러스를 구현하여, 표시 패널과 이를 지지하는 구조체 사이에 본 발명의 접착제를 도포하여 안정적인 접착력을 유지할 수 있으며, 내로우 베젤을 구현할 수 있다.
따라서 본 발명의 다른 측면에 따르면, 본 발명은 표시 패널과 표시 패널을 지지하는 구조체 사이에 본 발명의 접착층이 개재되어 있는 표시장치를 제공한다.
본 발명에 따르면, 소프트 바인더 수지인 (메타)아크릴레이트계 바인더 수지와, 하드 바인더 수지인 우레탄계 바인더 수지로 구성되는 접착필름으로서, (메타)아크릴레이트계 바인더 수지가 합성된 이후에 우레탄계 반응성 성분이 경화되도록 구현하였다. 즉, 본 발명의 우레탄계 반응성 성분은 상온이나 습기 중에 노출되더라도 경화 반응이 일어나지 않도록 차단되어 있고(blocked), 고온의 열 처리에 의해서만 차단기가 이탈하면서 경화 반응이 진행될 수 있도록 구성되어 있다.
우레탄계 수지의 반응성 성분은 기-형성된 (메타)아크릴레이트계 수지의 네트워크 사슬 사이에 균일하게 배열되고, 열 경화에 의하여 우레탄계 수지는 (메타)아크릴레이트계 수지와 균일한 가교결합을 형성할 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 접착필름은 낮은 모듈러스를 구현할 수 있기 때문에, 표시 패널과 이를 지지하는 구조체 사이의 상이한 열팽창계수로 인하여 구조체가 변형되더라도 표시 패널에 대한 우수한 접착력을 갖게 된다.
종래 사용된 접착제와 비교하여 적은 양의 접착제를 사용하더라도 표시 패널과 구조체 사이의 안정적인 접착력을 확보할 수 있으므로, 보더리스 타입의 내로우 베젤을 구현할 수 있다.
또한, 반응성 성분을 포함하는 접착제 바인더 조성물을 보관할 때, 대기 중의 습기에 노출되더라도 우레탄계 반응성 성분은 차단기로 보호되어 있으므로 경화 반응이 초래되지 않는다. 따라서 보관 중에 우레탄계 바인더 수지가 형성되는 등의 이유로 점도가 변화되는 것을 방지할 수 있어서 저장 안정성을 향상시킬 수 있다. 특히, 실제로 사용하기 전에 반응성 성분이 경화되어 점도가 상승하는 경우에, 기재에 도포할 때 토출 불량이나 노즐의 막힘을 초래할 수 있지만, 본 발명의 접착제는 보관 중에 반응성 성분이 경화되지는 않으므로 이러한 문제점을 해소할 수 있다.
도 1은 종래 액정 패널과 백라이트 유닛을 결합하기 위한 방법으로 폼 패드가 사용된 액정표시장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 액정 패널과 백라이트 유닛을 결합하기 위한 방법으로 수경화 방식의 접착제를 사용된 액정표시장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 수경화 방식의 접착제를 적용하였을 경우의 액정 패널과 백라이트 유닛 사이의 열팽창계수 차이로 인한 문제점을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따라 낮은 모듈러스를 갖는 접착제가 액정 패널과 액정 패널을 지지하는 구조체인 백라이트 유닛 사이에 적용된 액정표시장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 예시적인 실시형태에 따라 낮은 모듈러스를 갖는 접착제가 액정 패널과 액정 패널을 지지하는 구조체인 백라이트 유닛 사이에 적용된 액정표시장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 액정표시장치를 구성하는 액정 패널의 개략적인 단면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 예시적인 실시형태에 따라 유기발광다이오드 표시 패널과 이를 지지하는 구조체인 백 커버(back cover) 사이에 적용되어 있는 유기발광다이오드 표시장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 예시적인 실시형태에 따라 유기발광다이오드 표시장치에 사용되는 표시 패널을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 9a 내지 도 9c는 각각 본 발명의 예시적인 실시형태에 따라 낮은 모듈러스를 구현할 수 있는 접착제를 제조하는 공정을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 9a는 경화되기 전의 바인더 조성물의 상태를 도시하고 있고, 도 9b는 광경화에 의하여 소프트 바인더 수지만 형성된 상태를 도시하고 있으며, 도 9c는 열경화에 의하여 하드 바인더 수지가 소프트 바인더 수지와 네트워크 가교결합을 형성하고 있는 상태를 도시하고 있다.
도 10은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따라 낮은 모듈러스가 구현된 접착제에 적외선(IR)을 인가하였을 경우의 접착제의 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따라 낮은 모듈러스가 구현된 접착제를 표시 패널과 이를 지지하는 구조체 사이에 개재하는 경우, 표시 패널과 구조체 사이의 열팽창계수 차이에도 불구하고 박리가 일어나지 않는 것을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 차단된(blocked) 우레탄 프리폴리머를 포함하는 바인더 조성물의 보관 기간에 따른 점도 변화를 측정한 결과를 도시한 그래프이다.
도 13은 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 바인더 조성물을 고온에서 열경화였을 경우, 우레탄 프리폴리머의 이소시아네이트기를 차단하고 있던 보호기가 탈-보호되어 이소시아네이트기가 노출된 것을 보여주는 그래프이다.
도 14는 본 발명에 따른 접착제에 적외선 레이저를 조사하였을 경우에 안료로 사용된 티타늄 블랙에 의하여 접착제 표면에서 발생하는 발열량을 측정한 결과를 도시한 그래프이다.
도 15a는 본 발명에 따른 접착제에 적외선을 조사하기 전의 인장 모듈러스와 관련한 전단 강도(shear strength)와 파괴 변형도(elongation at break, fracture strain)를 측정한 결과를 도시한 그래프이다.
도 15b는 본 발명에 따른 접착제에 적외선을 조사한 이후의 인장 모듈러스와 관련한 전단 강도와 파괴 변형도를 측정한 결과를 도시한 그래프이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 우레탄계 수지를 포함하는 바인더와; 상기 바인더에 분산된 티타늄 블랙(Ti black) 안료를 포함하고, 적외선(IR) 조사 후의 동적 인장 모듈러스(Dynamic Tensile Modulus)는 적외선 조사 전의 동적 인장 모듈러스에 비하여 2.5 ~ 5배 증가하는 접착필름을 제공한다.
예를 들어, 상기 접착필름은, 적외선 조사 후의 전단 응력(Shear Stress)은 적외선 조사 전의 전단 응력의 40 ~ 70%일 수 있다.
예시적인 실시형태에서, 상기 접착필름은, 적외선 조사 후의 파괴 변형도(elongation at break)는 적외선 조사 전의 파괴 변형도의 5 ~ 30%일 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 본 발명은 표시 패널과; 상기 표시 패널을 지지하는 구조체와; 상기 표시 패널과 상기 구조체 사이에 위치하며 , 티타늄 블랙(Ti black) 안료를 갖는 접착층을 포함하고, 상기 접착층은 적외선(IR) 조사 후의 동적 인장 모듈러스(Dynamic Tensile Modulus)는 적외선 조사 전의 동적 인장 모듈러스에 비하여 2.5 ~ 5배 증가하는 표시장치를 제공한다.
예를 들어, 상기 접착층은, 적외선을 조사하기 전의 동적 인장 모듈러스는 0.3 ~ 0.4 메가파스칼(MPa)이고, 적외선을 조사한 이후의 동적 인장 모듈러스는 1.0 ~ 1.3 메가파스칼(MPa)일 수 있다.
하나의 예시적인 실시형태에서, 상기 표시 패널은 액정 패널이고, 상기 구조체는 백라이트 유닛일 수 있다.
다른 예시적인 실시형태에서, 상기 표시 패널은 유기발광다이오드를 포함하고, 상기 구조체는 백 커버(back cover)일 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 본 발명은 표시 패널을 준비하는 단계; 상기 표시 패널을 지지하는 구조체를 준비하는 단계; 상기 구조체의 외곽부에 옥심(Oxime) 모이어티 또는 피라졸계 모이어티가 결합된 우레탄 프리폴리머와 티타늄 블랙(Ti black) 안료를 포함하는 접착제를 도포하는 단계; 상기 접착제에 자외선(UV)을 조사하는 단계; 상기 구조체에 표시 패널을 부착하는 단계; 상기 구조체와 상기 표시 패널 사이에 개재된 상기 접착제를 열경화하는 단계를 포함하는 표시장치의 제조 방법을 제공한다.
예를 들어, 상기 자외선(UV)을 조사하는 단계는 2500 ~ 3000 mJ의 에너지를 조사하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 열경화하는 단계는, 상기 표시 패널과 상기 구조체의 상부 또는 하부에 적외선(IR)을 조사하는 단계를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 적외선(IR)을 조사하는 단계는 0.2 ~ 1.5 W의 적외선을 2 ~ 10초 조사하는 단계를 포함할 수 있다.
이하, 필요한 경우에 첨부하는 도면을 참조하면서 본 발명을 상세하게 설명한다.
도 2는 액정 패널과 백라이트 유닛을 결합하기 위하여 수경화 방식의 접착제를 사용한 액정표시장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 수경화 방식의 접착제(60)가 채택된 액정표시장치(10)는 액정 패널(20), 백라이트 유닛(30), 메인프레임(40), 바텀프레임(50)을 포함하고 있으며, 액정 패널(20)과 메인프레임(40) 사이에 접착제(60)가 개재되어 있다.
액정 패널(20)은 영상을 표시하는 부분으로서, 액정층(미도시)을 사이에 두고 대면 합착된 제 1 기판(22) 및 제 2 기판(24)과, 이들 제 1 기판(22) 및 제 2 기판(24)의 외면에 각각 형성되는 제 1 편광판(26) 및 제 2 편광판(28)을 포함한다.
한편, 백라이트 유닛(30)은 액정 패널(20)에 빛을 공급하는 부분으로서, 액정 패널(20)의 하부에 배치되어 액정 패널(20)을 지지한다. 백라이트 유닛(30)은 메인프레임(40)의 적어도 일 가장자리의 길이 방향을 따라 배열되는 발광다이오드(LED) 어셈블리(미도시)와, 바텀프레임(50) 상부에 배치되는 반사판(미도시)과, 반사판(미도시) 상부에 배치되는 도광판(34)과, 도광판(34) 상부에 배치되는 다수의 광학시트(미도시)를 포함한다. 한편, 메인프레임(40)은 도광판(34)의 상부에 배치되는데, 액정 패널(20)은 메인프레임(40)에 의해 지지된다.
액정 패널(20)과 메인프레임(40) 사이에 개재되는 접착제(60)는 소프트(soft) 타입, 즉 낮은 모듈러스(modulus)를 가지는 바인더 수지와 하드(hard) 타입, 즉 높은 모듈러스를 가지는 바인더 수지를 병용한다. 소프트 타입의 바인더 수지만을 사용하는 경우에 고온/고습의 조건에서 바인더 수지가 열화되어 접착력이 저하될 수 있고, 하드 타입의 바인더 수지만을 사용하는 경우에는 충격 흡수성이 부족하여 외부의 충격이 그대로 액정 패널(20)로 인가될 수 있다.
따라서, 도 2에 도시한 바와 같이, 액정 패널(20)과 백라이트 유닛(30) 사이에 도포되는 종래의 접착제(60)는 소프트 타입인 아크릴레이트계 수지(62)와 상대적으로 하드 타입인 우레탄계 수지(64)를 함께 사용한다. 즉, 소프트 타입의 아크릴레이트계 수지(62)가 UV 등에 의하여 경화되면서 액정 패널(20)과 백라이트 유닛(30)이 합착 후에도 접착제의 형상을 유지할 수 있고, 하드 타입의 우레탄계 수지(64)가 경화되면서 강한 접착력을 확보하는 동시에, 액정 패널(20)과 백라이트 유닛(30) 사이의 일정한 셀-갭을 유지한다. 따라서 폼 패드(60', 도 1 참조)를 사용한 경우에 비하여 얇은 폭(W1)의 접착제(60)를 사용할 수 있으므로, 내로우 베젤을 구현할 수 있다.
여기서 우레탄계 수지(64)를 구성하는 반응성 성분인 이소시아네이트는 습기 경화 등의 방식을 통하여 경화될 수 있으며, 습기 경화는 하기 반응식에 의하여 일어난다.
반응식
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그런데, 우레탄계 수지의 경화에 사용되는 프리폴리머인 이소시아네이트(NCO)는 대기 중에 노출되었을 경우에도 수분과 반응하여 습기 경화가 유도된다. 따라서, 접착제의 형태로 적용하기 전인 이소시아네이트 프리폴리머 상태로 존재하는 바인더 조성물을 보관하는 경우에, 이소시아네이트가 대기 중의 수분과 반응하여 경화되고, 이로 인하여 바인더 조성물의 점도가 크게 상승한다. 점도가 상승한 바인더 조성물은 더 이상 접착제로서 사용이 어렵기 때문에 종래의 바인더 조성물의 사용주기가 매우 짧아질 수밖에 없고, 폐기되어야 하므로 보관 안정성이 떨어진다. 뿐만 아니라 점도가 상승한 바인더 조성물을 토출 방식으로 기재에 도포하고자 하는 경우, 토출 불량이나 노즐의 막힘을 초래하는 등의 문제가 발생한다.
특히, 소프트 타입의 아크릴레이트계 수지(62)가 형성되기 전에, 습기 경화 등에 의하여 우레탄계 수지(64)가 먼저 형성된다. 이로 인하여 아크릴레이트계 지(62)에 의한 접착제 형상이 충분히 확보되지 못한다. 우레탄 고분자의 화학적 가교도가 지나치게 높아지는 bulky한 우레탄계 수지(64)가 먼저 형성되므로, 아크릴레이트계 수지(62) 사이에 우레탄계 프리폴리머가 균일하게 배열되지 못하여 접착제(60)의 탄성률, 즉 모듈러스가 상승하게 된다.
액정 패널(20)과 백라이트 유닛(30) 사이에 개재되는 접착제(60)의 모듈러스가 상승하는 경우의 문제점에 대해서 도 3을 참조하면서 설명한다. 일반적으로 액정 패널(20)을 구성하는 기판(22, 26, 도 2 참조)은 글라스로 제조되는 반면, 백라이트 유닛(30)을 구성하는 메인프레임(40, 도 2 참조)은 금속 재질로 제조된다. 따라서 종래의 접착제(60)에 의해 액정 패널(20)과 백라이트 유닛(30)이 합착된 표시장치가 상온에 노출되었을 경우에는 열 변형이 없다(도 3의 좌측 패널).
하지만, 표시장치가 고온에 노출되었을 경우, 액정 패널(20)을 구성하는 기판은 열에 의해 팽창되지 않지만, 금속 재질의 백라이트 유닛(30)은 열 팽창에 의하여 최소 2 ㎜ 가량 늘어난다. 백라이트 유닛(30)이 변형됨에 따라, 백라이트 유닛(30)과 액정 패널(20) 사이에 개재되는 접착제(60)의 형태도 변경된다(도 3의 가운데 패널 참조).
지속적으로 고온에 노출되었을 경우에 백라이트 유닛(30)을 더욱 늘어나게 되는데, 종래의 접착제(60)는 모듈러스 값이 높기 때문에, 백라이트 유닛(30)의 팽창으로 인한 스트레스(응력)를 버티지 못하여 백라이트 유닛(30)으로부터 박리(delamination)된다(도 3의 우측 패널 참조). 이처럼, 액정 패널(20)과 백라이트 유닛(30)의 접착 계면이 분리되면서, 액정 패널(20)에서 빛샘이 초래될 수 있다.
이러한 문제점을 해소하기 위한 방법으로, 접착제(60)의 도포 면적을 확대하는 방법(도 2에서 W1의 폭)이 있을 수 있다. 이 경우, 접착제(60)의 도포 면적이 확대됨에 따라 비-표시 영역이 증가하므로, 극한의 내로우 베젤을 구현하는데 한계가 있다. 또한, 접착제(60)의 도포 면적 증가에 따른 재료의 낭비를 초래하므로 공정의 경제성을 감안할 때 바람직한 선택이라고 할 수 없다.
이에, 본 발명은 종래 수경화 접착제(60)의 문제점을 해결하기 위한 방안을 제시한다. 도 4는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 표시장치인 액정표시장치를 개략적으로 도시한 단면도이다. 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 표시장치인 액정표시장치(100)는, 액정 패널(120), 액정 패널(120)을 지지하는 구조체인 백라이트 유닛(130), 메인프레임(main frame, 140), 바텀프레임(bottom frame, 150) 및 접착층(160)을 포함한다.
영상을 표시하는 액정 패널(120)은 액정층(190, 도 6 참조)을 사이에 두고 대면 합착되는 제 1 기판(122) 및 제 2 기판(124)을 포함한다. 액정 패널(120)의 적어도 일 가장자리를 따라 연성회로기판 같은 연결부재(미도시)를 매개로 게이트 인쇄회로기판 및 데이터 인쇄회로기판(미도시)이 연결되어 모듈화 과정에서 메인프레임(140)의 측면 내지는 바텀프레임(150)의 배면으로 젖혀 밀착된다. 제 1 및 제 2 기판(122, 124)의 외면에는 각각 제 1 및 제 2 편광판(126, 128)이 형성된다. 예를 들어, 제 1 및 제 2 기판(122, 124)은 글라스 또는 폴리이미드와 같은 플라스틱 소재로 제조될 수 있다.
액정 패널(120)이 나타내는 투과율의 차이가 외부로 발현되도록 액정 패널(120)의 배면에는 빛을 공급하는 동시에 액정 패널(120)을 지지하는 구조체인 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 위치한다. 이러한 발광다이오드 어셈블리(138)는 다수의 발광다이오드(138a)와, 다수의 발광다이오드(138a)가 일정 간격 이격하여 장착되는 인쇄회로기판(138b)을 포함한다. 발광다이오드(138a)는 도광판(134)의 입광면을 향하는 전방으로 각각 적(R), 녹(G), 청(B)의 색을 갖는 빛을 발하며, 이러한 다수개의 RGB 발광다이오드(138a)를 동시에 점등시켜, 색 섞임에 의한 백색광을 구현할 수 있다.
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 액정 패널(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 안내(guide)하기 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 액정 패널(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 액정 패널(120)로 보다 균일한 면광원이 입사되도록 한다.
액정 패널(120)과 백라이트 유닛(130)은 메인프레임(140), 바텀프레임(150) 및 접착층(160)을 통해 모듈화 된다. 백라이트 유닛(130)이 안착되는 바텀프레임(150)은, 액정표시장치(100)를 구성하는 전체 기구물 조립에 기초가 되는 수평면과, 이의 가장자리가 수직 절곡된 가장자리부를 포함한다. 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(140b)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. 메인프레임(140) 및 바텀프레임(150)은 폴리카보네이트(PC), 알루미늄, 스테인리스스틸, 전기아연도금강(Electrolytically Galvanized Steel, EGI) 등의 소재로 제조될 수 있지만, 다른 소재로 제조될 수 있다.
액정표시장치(100)는, 실질적으로 영상표시에 이용되는 표시영역(DR)과, 표시영역(DR)을 둘러싸는 비표시 영역(NDR)을 포함하는데, 베젤(bezel)영역이라 불리는 비표시 영역(NDR)은 메인프레임(140)의 지지부(140b)에 의하여 백라이트 유닛(130)의 빛이 액정 패널(120)로 공급되지 못하는 영역으로 정의될 수 있다. 그리고, 액정 패널(120)은 메인프레임(140)의 지지부(140b)에 고정되어 가장자리가 지지되는데, 이를 위하여 액정 패널(120)과 메인프레임(140)의 지지부(140b)에 사이에는 접착층(160)이 형성된다.
접착층(160)은, 액정 패널(120)을 메인프레임(140)의 지지부(140b)에 고정시키는 역할을 하는데, 본 발명에 따른 접착제를 지지부(140b)의 4변 또는 액정 패널(120)의 4변에 연속적으로 도포함으로써, 액정 패널(120)과 백라이트 유닛(130) 사이의 메인프레임(140) 상부에 형성할 수 있다.
도 4의 우측 하단에 도시한 바와 같이, 본 발명의 접착층(160)은 (메타)아크릴레이트계 수지와 우레탄계 수지를 포함한다. 본 명세서에서 달리 언급하지 않는 한 (메타)아크릴레이트라는 용어는 아크릴레이트 및 (메트)아크릴레이트를 통칭하는 의미로 사용된다.
구체적으로 살펴보면, 접착층(160)을 구성하는 소프트 타입인 (메타)아크릴레이트계 수지와 상대적으로 하드 타입인 우레탄계 수지가 균일한 네트워크를 형성하면서 가교결합을 이루고 있다. 이때, 우레탄계 수지는 우레탄 고분자의 화학적 가교점(B)을 가지고 있을 뿐만 아니라, (메타)아크릴레이트계 수지와 균일한 물리적 가교점(C)을 가지고 있다. 이러한 형태는 우레탄계 수지로 경화되는 우레탄계 반응성 성분의 사전 경화 반응을 억제하여, 1차적으로 광경화에 의하여 (메타)아크릴레이트게 수지를 형성하고, 순차적으로 열경화에 의하여 우레탄계 수지를 형성하는 경우에 가능하다.
즉, 1차적으로 광경화에 의한 경화 반응에서 (메타)아크릴레이트계 반응성 성분만이 경화되어 네트워크 구조의 긴 사슬을 형성하고, 경화되지 않은 우레탄계 반응성 성분(즉, 우레탄계 프리폴리머)은 (메타)아크릴레이트계 수지가 형성하는 네트워크 구조 사이에 균일하게 배열된다. 수분 경화 반응을 억제할 수 있도록 우레탄계 반응성 성분, 예를 들어 이소시아네이트 프리폴리머는 적절한 보호기로 차단되어 있다(blocked).
이 보호기는 적절한 열처리에 의하여 탈-보호될 수 있으며, 이에 따라 우레탄계 반응성 성분의 이소시아네이트기가 노출되어 폴리올 등과 반응하여 우레탄계 수지를 형성한다. (메타)아크릴레이트계 수지가 형성되는 네트워크 구조 사이에 균일하게 배열되어 있던 우레탄계 프리폴리머가 2차로 경화되면서, (메타)아크릴레이트계 수지와, 우레탄계 수지가 균일하게 가교결합을 형성하면서 전체 접착층(160)의 모듈러스가 상승하지 않게 된다.
따라서 액정 패널(120)과 구조체인 백라이트 유닛(130)을 구성하는 메인프레임(140) 사이에 본 발명의 접착층(160)이 개재되는 경우, 이들 부재의 열팽창 차이에도 불구하고, 액정 패널(120)과 메인프레임(140) 사이의 안정적인 접착력을 유지할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 접착층(160)의 두께(W2)를 수경화 방식의접착층(60, 도 2 참조)의 두께(W1)보다 작게 하더라도(W2 < W1), 충분한 접착력을 확보할 수 있으므로, 보더리스 타입을 가지는 극한의 내로우 베젤을 적용할 수 있다.
뿐만 아니라 우레탄계 프리폴리머가 사전에 수분 경화되지 않는다. 따라서 우레탄계 반응성 성분을 포함하는 바인더 조성물을 보관할 때 점도가 상승하지 않으므로 저장 안정성을 확보할 수 있다. 아울러, 바인더 조성물의 점도 상승으로 인하여 토출 불량이나 노즐 막힘 등을 방지할 수 있는 이점을 갖게 된다.
도 4에서는 액정 패널(120)을 지지하기 위한 구조체로서 메인프레임(140)과 바텀프레임(150)으로 구분되는 구조체에 의해 지지되었다. 이러한 구조체는 일체 하우징 형태로 구성될 수 있는데, 도 5는 본 발명의 예시적인 제 2 실시형태에 따른 표시장치를 도시하고 있다. 도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 표시장치인 액정표시장치(100')는 액정 패널(120), 액정 패널(120)을 지지하는 구조체인 백라이트 유닛(130), 메인프레임(main frame, 140), 통합 백 커버(240) 및 접착층(160)을 포함한다.
액정 패널(120)은 액정층(190, 도 6 참조)을 사이에 두고 대면 합착되는 제 1 기판(122) 및 제 2 기판(124)을 포함한다. 제 1 및 제 2 기판(122, 124)의 외면에는 각각 제 1 및 제 2 편광판(126, 128)이 형성된다. 예를 들어, 제 1 및 제 2 기판(122, 124)은 글라스 또는 폴리이미드와 같은 플라스틱 소재로 제조될 수 있다.
액정 패널(120)이 나타내는 투과율의 차이가 외부로 발현되도록 액정 패널(120)의 배면에는 빛을 공급하는 동시에 액정 패널(120)을 지지하는 구조체인 백라이트 유닛(130)이 배치된다. 백라이트 유닛(130)은, 통합 백 커버(240)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 위치한다. 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 액정 패널(120)에 면광원을 제공한다. 반사판(136)은 도광판(134)의 배면에 위치하여, 도광판(134)의 배면을 통과한 빛을 액정 패널(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 액정 패널(120)로 보다 균일한 면광원이 입사되도록 한다.
액정 패널(120)과 백라이트 유닛(130)은 통합 백 커버(240)를 통해 일체로 모듈화된다. 액정 패널(120) 및 백라이트 유닛(130)이 안착하여 액정표시장치(100')의 전체 기구물 조립에 기초가 되는 통합 백 커버(240)는 가장자리가 수직 절곡된 측면(244)을 구비한 사각형의 판 형상으로, 백라이트 유닛(130) 배면에 밀착되는 수평면(242) 및 이의 가장자리가 수직하게 상향 절곡된 측면(244)으로 이루어진다.
이러한 통합 백 커버(240)의 측면(244) 상단 내주는 액정 패널(120)과 백라이트 유닛(130)의 위치를 구분하는 단턱(246)이 형성되어 있다. 일례로, 접착층(160)은 통합 백 커버(240)의 단턱(246)과 액정 패널(120)의 가장 자리에 도포될 수 있으며, 통합 백 커버(240) 상에 액정 패널(120)과 백라이트 유닛(130)이 안착되어 있다. 예를 들어, 통합 백 커버(240)는 폴리카보네이트(PC), 알루미늄, 스테인리스스틸, 전기아연도금강(Electrolytically Galvanized Steel, EGI) 등의 소재로 제조될 수 있지만, 다른 소재로 제조될 수 있다.
본 실시형태에서 액정 패널(120)과 구조체인 백라이트 유닛(130)을 구성하는 통합 백 커버(240) 사이에 본 발명의 접착층(160)이 개재되는 경우, 이들 부재의 열팽창 차이에도 불구하고, 액정 패널(120)과 메인프레임(140) 사이의 안정적인 접착력을 유지할 수 있다. 이에 따라 극한의 내로우 베젤을 적용할 수 있으며, 우수한 저장 안정성 확보, 토출 불량이나 노즐 막힘 방지가 가능하다.
본 발명의 제 1 실시형태 및 제 2 실시형태에 따라 백라이트 유닛(130)과 메인프레임(140, 도 4 참조) 또는 통합 백 커버(240, 도 5 참조)을 통하여 접착되는 액정 패널(120)에 대해서 도 6을 참조하면서 상세하게 설명한다.
액정표시장치(100, 100')를 구성하는 액정 패널(120)은 제 1 기판(122)과, 제 2 기판(124)이 서로 마주보고 대향되어 있으며, 이들 기판(122, 124) 사이에 액정층(190)이 개재되어 있다. 제 1 기판(122) 및 제 2 기판(124)은 글라스 소재로 제조될 수 있지만, 예시적으로 가요성(flexible) 소재, 예를 들어 폴리이미드 소재와 같은 플라스틱 소재로 제조되는 가요성 기판일 수 있다. 이 경우, 액정 패널(120)은 가요성 표시 패널로 기능할 수 있다. 도시하지는 않았으나, 액정 패널(120)의 제 1 기판(122) 및 제 2 기판(124)의 액정층(125)의 경계부분에는 액정의 초기 분자배열 방향을 결정하는 배향막이 형성되고, 그 사이로 충진되는 액정층의 누설을 방지하기 위해 제 1 기판(122) 및 제 2기판(124)의 가장자리를 따라 씰패턴(seal pattern)이 형성된다.
제 1 기판(122)의 상부에 적층되는 다수의 전극 및 배선에 대해서 보다 구체적으로 살펴보면, 제 1 기판(122)의 상부에 일방향으로 다수의 게이트 배선(미도시)이 연장되어 있으며, 이러한 다수의 게이트 배선(미도시)과 교차하여 다수의 화소영역(P)을 정의하며 제 2 방향으로 다수의 데이터 배선(170)이 형성되어 있다. 게이트 배선(미도시)의 일단에 연결되어 비-표시영역에 게이트패드(미도시)가 형성되고, 데이터 배선(170)의 일단에 연결되어 비-표시영역에 데이터패드(미도시)가 형성된다.
다수의 화소영역(P) 각각에는 게이트 전극(171)과, 게이트 절연막(173)과, 액티브층(174a) 오믹콘택층(174b)을 포함하는 반도체층(174)과, 소스 및 드레인 전극(176, 177)으로 이루어지는 박막트랜지스터(Tr)가 형성되어 있다. 게이트 전극(171)은 게이트 배선(미도시)에 연결되며, 제 1 기판(122) 상에 형성된다. 게이트 배선(미도시)과 게이트 전극(171) 상에, 무기 절연물질, 예를 들어 실리콘 산화물(SiOx) 또는 실리콘 질화물(SiNx)일 수 있는 무기 절연물질로 이루어지는 게이트 절연막(173)이 형성된다.
게이트 절연막(173) 상에는 순수 비정질 실리콘으로 이루어지는 액티브층(174a)과, 액티브층(174a) 상에 형성되며 액티브층(174a)의 중앙을 노출시키고 불순물 비정질 실리콘으로 이루어지는 오믹콘택층(174b)이 형성되어 있다. 액티브층(174a)과 오믹콘택층(174b)은 반도체층(174)을 이룬다.
반도체층(174) 상에는 서로 이격하여 액티브층(174a)의 중앙을 노출시키는 소스 전극(176)과 드레인 전극(177)이 형성되어 있다. 소스 전극(176)은 반도체층(174) 상에 위치하며 데이터 배선(170)에서 연장되며, 드레인 전극(177)은 반도체층(174) 상에서 소스 전극(176)과 이격하여 위치한다. 박막트랜지스터(Tr)는 스위칭 영역(TrA)에 위치하고 있다.
또한, 게이트 절연막(173) 상에는 제 2 방향을 따라 연장되는 데이터 배선(170)이 게이트 배선(미도시)과 교차하여 형성되고 있다. 데이터 배선(170)은 화소영역(P)에 위치하는 박막트랜지스터(Tr)의 소스 전극(176)으로부터 연장된다. 한편, 도면으로 표시하지는 않았으나, 하나의 예시적인 실시형태에서, 게이트 절연막(173) 상에는 공통배선(미도시)이 데이터 배선(170)에 평행한 제 2 방향을 따라 형성되어, 게이트 배선(미도시)과 교차하고 있다. 대안적인 실시형태에서, 공통배선(미도시)은 게이트 배선(미도시)과 평행하게 게이트 배선(미도시)과 동일층에 형성될 수도 있다.
한편, 데이터 배선(170), 소스 전극(176), 드레인 전극(177) 및 공통배선(미도시)을 덮는 제 1 보호층(178)이 형성된다. 제 1 보호층(178)에는 박막트랜지스터(Tr)의 드레인 전극(177)을 노출시키는 드레인 콘택홀(179)이 형성되어 있다. 제 1 보호층(178)은 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물과 같은 무기물 또는 포토아크릴과 같은 유기물로 제조될 수 있다. 제 1 보호층(178)은 화소전극(180)을 형성하는 과정에서 오믹콘택층(174b)이 손상되는 것을 방지한다.
또한, 각각의 화소영역(P)에는 박막트랜지스터(Tr)의 드레인 전극(177)과 드레인 콘택홀(179)을 통해 접촉하여 전기적으로 연결되는 제 1 전극으로서의 화소전극(180)이 제 1 보호층(178) 상에 형성되어 있다. 화소전극(180)은 투명 도전성 물질로 이루어지며, 각각의 화소영역(P) 내에서 판 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 투명 도전성 물질은 인듐-틴-옥사이드(indium-tin-oxide; ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(indium-zinc-oxide; IZO)일 수 있다. 도면으로 도시하지 않았지만, 제 1 보호층(178)의 상부의 비-표시영역에는 화소전극(180)과 동일한 투명 도전성 소재로 제조되는 게이트 패드 전극 및 데이터 패드 전극이 형성되는데, 게이트패드 전극은 게이트패드 콘택홀(미도시)을 통하여 게이트패드에 전기적으로 연결되고, 데이터패드 전극은 데이터패드 콘택홀(미도시)을 통하여 데이터패드에 전기적으로 연결된다.
화소전극(180) 상부에는 제 2 보호층(182)이 형성되어 있다. 이 제 2 보호층(182)은 제 1 보호층(178)과 마찬가지로 실리콘 산화물이나 실리콘 질화물과 같은 무기물 또는 포토아크릴과 같은 유기물로 제조될 수 있다.
한편, 상기 제 2 보호층(182) 상에는 상기 판 형태의 화소전극(180)과 중첩하며 다수의 슬릿 형태의 홀(개구부, 186)을 갖는 공통전극(184)이 형성되어 있다. 화소전극(180)과 마찬가지로 제 2 전극으로서의 공통전극(184)은 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)와 같은 투명 도전성 물질로 제조될 수 있다. 공통전극(184)은 다수의 화소영역(P)이 형성된 표시영역 전면에 형성된다. 판 형태의 제 1 전극일 수 있는 화소전극(180)과 개구부(186)를 갖는 제 2 전극일 수 있는 공통전극(184) 사이에 전압이 인가되면, 프린지 필드(fringe field)가 형성되어 액정이 구동됨으로써, 투과 효율이 향상되고 고품질의 영상이 표시된다.
도면으로 도시하지는 않았으나 컬러 필터 기판을 구성하는 제 2 기판(124)의 하부에는 각각의 화소영역(P)에 대응되는 개구부를 갖는 차광부재인 블랙매트릭스가 형성되고, 블랙매트릭스의 하부와 블랙매트릭스의 개구부를 통하여 노출된 제 2 기판(124)의 하부에는 컬러필터층이 형성된다. 컬러필터층(미도시)은 화소영역(P)에 대응되는 적, 녹, 청 컬러필터를 포함한다. 또한, 컬러필터층(미도시)과 액정층(190) 사이에는 컬러필터층(미도시)의 보호 및 표면을 평탄화하기 위하여 폴리이미드, 폴리아크릴레이트, 폴리우레탄 등과 같은 소재의 오버코트층(미도시)이 더 형성될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 접착층은 제 1 실시형태 및 제 2 실시형태로 표시한 액정표시장치 이외에도 유기발광다이오드 표시장치에도 적용될 수 있다. 도 7은 본 발명의 제 3 실시형태에 따라 유기발광다이오드 표시 패널과 이를 지지하는 구조체인 백 커버(back cover) 사이에 적용되어 있는 유기발광다이오드 표시장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7에 개략적으로 도시된 바와 같이, 유기발광다이오드 표시장치(200)는 제 1 기판(222) 및 제 2 기판(224)을 포함하는 유기발광 표시 패널(220)과, 제 1 기판(222) 및 제 2 기판(224)에 부착되는 제 1 편광판(226) 및 제 2 편광판(228)을 포함한다. 제 1 기판(222)을 수납, 지지하기 위하여 대략 평판 형상의 구조체인 백 커버(back cover, 230)가 위치한다. 백 커버(230)의 주변부 상면과 표시 패널(220)의 제 1 기판(222)의 주변부 하면에 접착층(260)이 개재된다. 도면으로 도시하지는 않았으나, 유기발광다이오드 표시장치(200)는 표시 패널(220)의 가장자리를 안내(guide)하기 위한 캐비닛(미도시)과, 표시 패널(220)을 보호하기 위하여, 제 2 기판(224) 쪽에 위치하는 커버 윈도우(미도시)를 포함할 수 있다.
백 커버(230)는 표시 패널(220)의 배면을 덮은 플레이트 형상으로 구성될 수 있다. 예시적인 실시형태에서, 백 커버(230)는 알루미늄, 스테인리스스틸 등으로 제조될 수 있다. 선택적으로, 백 커버(230)는 상부와 하부의 제 1 금속층 및 제 2 금속층과, 이들 금속층 사이의 무기물층의 3중 구조로 이루어질 수도 있다. 이러한 금속층은 표시 패널(220)에서 발생되는 고온의 열을 방출하는 역할을 한다.
제 1 실시형태 및 제 2 실시형태와 마찬가지로, 접착층(260)을 구성하는 바인더 수지 중에서 우레탄계 바인더 수지의 반응성 성분은 습기 경화되지 않도록 보호기에 의하여 차단되어 있다(blocked). (메타)아크릴레이트계 바인더 수지가 먼저 경화된 뒤에 적절한 열처리에 의하여 우레탄계 바인더 수지가 (메타)아크릴레이트계 바인더 수지와 균일한 가교결합을 형성하기 때문에, 전체 접착층(260)의 모듈러스가 상승하지 않게 된다.
따라서 표시 패널(220)과 백 커버(230) 사이에 본 발명의 접착층(260)이 개재되는 경우, 이들 부재의 열팽창차이에도 불구하고, 표시 패널(220)과 백 커버(230) 사이의 안정적인 접착력을 유지할 수 있다. 본 발명의 접착층(260)의 두께(W2)를 수경화 방식의 접착층(60, 도 2 참조)의 두께(W1)보다 작게 하더라도(W2 < W1), 충분한 접착력을 확보할 수 있으므로, 보더리스 타입을 가지는 극한의 내로우 베젤을 적용할 수 있다.
또한, 우레탄계 프리폴리머가 사전에 수분 경화되지 않는다. 따라서 우레탄계 반응성 성분을 포함하는 바인더 조성물에 대한 우수한 저장 안정성을 확보할 수 있으며, 바인더 조성물의 점도 상승으로 인하여 토출 불량이나 노즐 막힘 등을 방지할 수 있는 이점을 갖게 된다.
본 발명의 제 3 실시형태에 따른 유기발광다이오드 표시장치(200)를 구성하는 표시 패널(220)에 대해서 도 8을 참조하면서 보다 상세하게 설명한다. 도 8에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제 3 실시형태에 따라 유기발광다이오드 표시장치(200, 도 6 참조)를 구성하는 표시 패널(220)은 표시 영역(DR)과 표시 영역(DR) 주변에 비표시 영역(NDR)이 정의되어 있으며, 제 1 기판(222)과 제 2 기판(224)이 소정 간격 이격되어 마주하고 있다.
표시 패널(220)을 구성하는 제 1 기판(222) 및/또는 제 2 기판(224)은 글라스 또는 플렉서블(flexible) 플라스틱으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제 1 기판(222) 및 제 2 기판(224)은 폴리이미드(polyimide), 폴리에테르술폰(polyethersulfone), 폴리에테르이미드(polyetherimide, PEI) 및/또는 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethyeleneterepthalate, PET) 소재로 제조될 수 있다. 이러한 플라스틱 소재를 채택하여 가요성(flexible) 기판으로 응용될 수 있다.
유리 또는 플라스틱 기판일 수 있는 제 1 기판(222)의 표시 영역(DR)을 구성하는 각각의 화소영역에 스위칭 박막트랜지스터(미도시)와, 구동 박막트랜지스터(DTr)와, 유기발광다이오드(E)를 포함하는 유기발광소자(270)가 위치한다. 이때, 제 1 기판(222)과 유기발광소자(270)의 인캡슐레이션을 위하여, 제 2 기판(224)이 접착제 또는 충진성 실링재(292)를 통하여, 제 1 기판(222)에 대향적으로 합착된다.
제 1 기판(222)의 상부에는 다수의 전극, 신호 배선 및 층으로 구성되는 유기발광소자(270)가 형성되는데, 이에 대해서 구체적으로 살펴본다. 제 1 기판(222)의 표시 영역(DR) 각각의 화소영역에 반도체층(274)이 형성된다. 반도체층(274)은 실리콘으로 이루어지며 중앙부의 채널을 이루는 액티브 영역(274a)과, 액티브 영역(274a)의 양측으로 고농도의 불순물이 도핑된 소스 및 드레인 영역(274b, 274c)으로 구성된다.
이러한 반도체층(274)의 상부에 실리콘 산화물이나 실리콘 질화물과 같은 무기물로 제조되는 게이트 절연막(273)이 형성된다. 표시 영역(DR) 내의 각각의 화소영역에는 게이트 절연막(273)의 상부로 반도체층(274)의 액티브 영역(274a)에 대응하여 게이트 전극(271)과, 일방향으로 연장하는 게이트 배선(미도시)이 형성되어 있다.
특히, 게이트 전극(271)과 게이트 배선(미도시)의 상부 전면에 제 1 보호층(278a)이 형성되어 있다. 제 1 보호층(264)은 실리콘 산화물이나 실리콘 질화물과 같은 무기물 또는 포토아크릴과 같은 유기물로 제조될 수 있다. 제 1 보호층(278a)과 그 하부의 게이트 절연막(273)은 반도체층(274)의 중앙을 구성하는 액티브 영역(274a)의 양측에 위치한 소스 및 드레인 영역(274b, 274c)을 각각 노출시키는 제 1, 2 반도체층 콘택홀(275a, 275b)을 갖는다.
도면으로 도시하지는 않았으나, 반도체층 콘택홀(275a, 275b)을 포함하는 제 1 보호층(278a) 상에는 게이트 배선(미도시)과 교차하며, 화소 영역을 정의하며 금속 물질로 이루어진 데이터 배선(미도시)과, 이와 이격하여 전원 배선(미도시)이 형성된다. 선택적으로, 전원 배선(미도시)은 게이트 배선(미도시)이 형성되어 있는 게이트 절연막(273) 상에 게이트 배선(미도시)과 이격하여 평행하게 형성될 수 있다.
또한, 표시 영역(DR)에는 제 1, 2 반도체층 콘택홀(275a, 275b)을 포함하는 제 1 보호층(278a) 상에 서로 이격하며, 제 1, 2 반도체층 콘택홀(275a, 275b)을 통해 노출된 소스 및 드레인영역(274b, 274c)과 각각 접촉하는 소스 및 드레인 전극(276, 277)이 형성되어 있다.
소스 및 드레인 전극(276, 277)과, 이들 전극(276, 277)과 접촉하는 소스 및 드레인 영역(274b, 274c)을 포함하는 반도체층(274)과, 반도체층(274) 상부에 형성된 게이트 절연막(273) 및 게이트 전극(271)은 구동 박막트랜지스터(DTr)를 구성한다. 도면으로 나타내지 않았으나, 게이트배선(미도시)과 교차하여 화소 영역을 정의하는 데이터 배선이 형성된다. 또한, 스위칭 박막트랜지스터(미도시)는 구동 박막트랜지스터(DTr)와 동일한 구조로서, 구동 박막트랜지스터(DTr)와 연결된다.
도면에서는 구동 박막트랜지스터(DTr) 및 스위칭 박막트랜지스터(미도시)의 구성으로서, 반도체층(274)이 폴리실리콘으로 이루어진 탑 게이트(Top gate) 타입을 예로 도시하였으나, 반도체층이 순수 및 불순물의 비정질실리콘으로 이루어진 바텀 게이트(Bottom gate) 타입으로 형성될 수도 있다.
한편, 표시 영역(DR)의 구동 박막트랜지스터(DTr) 및 스위칭 박막트랜지스터(미도시)를 포함한 제 1 기판(222)의 전면에 제 2 보호층(278b)이 형성된다. 제 2 보호층(278b)에는 드레인 콘택홀(279)이 형성되는데, 드레인 콘택홀(279)을 통하여 유기발광다이오드(E)를 구성하는 제 1 전극(282)이 구동 박막트랜지스터(DTr)의 드레인 전극(277)과 전기적으로 접촉할 수 있다. 제 2 보호층(278b)은 실리콘 산화물이나 실리콘 질화물과 같은 무기물로 제조될 수 있으나, 예를 들어 평탄한 표면을 가질 수 있도록 포토아크릴과 같은 유기 절연 소재로 형성될 수 있다.
제 2 보호층(278b) 상부의 실질적으로 화상을 표시하는 영역에는 유기발광다이오드(E)를 구성하는 제 1 전극(282), 유기 발광층(284) 및 제 2 전극(286)이 순차적으로 형성된다. 제 1 전극(282)은 구동 박막트랜지스터(DTr)의 드레인 전극(277)과 연결된다.
예시적으로, 제 1 전극(282)은 애노드(anode) 전극으로서, 일함수 값이 비교적 높은 물질인 인듐-틴-옥사이드(ITO)를 사용할 수 있다. 한편, 제 2 전극(286)은 캐소드(cathode) 전극일 수 있으며, 비교적 일함수 값이 낮은 물질인 알루미늄(Al) 또는 알루미늄 합금(AlNd)으로 이루어진다.
제 1 전극(282)과 제 2 전극(286) 사이에 적층되는 유기발광층(284)은 발광 물질로 이루어진 단일층으로 구성될 수 있다. 대안적인 실시형태에서, 유기발광층(284)을 정공주입층(hole injection layer, HIL), 정공수송층(hole transporting layer, HTL), 발광층(emitting material layer, EML), 전자수송층(electron transporting layer, ETL) 및 전자주입층(electron injection layer, EIL)의 다중층으로 구성하여 발광 효율을 극대화할 수 있다.
따라서, 유기발광소자(270)에서 선택된 색 신호에 따라 제 1 전극(282)과 제 2 전극(286)으로 소정의 전압이 인가되면, 제 1 전극(282)으로부터 주입된 정공과 제 2 전극(286)으로부터 인가된 전자가 유기발광층(284)으로 수송되어, 엑시톤(exciton)을 이루고, 이러한 엑시톤이 여기 상태에서 기저 상태로 천이될 때 빛이 발생되어 가시광선의 형태로 방출된다. 이때, 하부 발광 타입인 경우, 발광된 빛은 투명한 제 1 전극(282)을 통과하여 외부로 나가게 되므로, 유기발광소자(270)는 임의의 화상을 구현하게 된다.
한편, 제 1 전극(282)은 각각의 화소영역별로 형성되는데, 각 화소영역 별로 형성된 제 1 전극(282) 사이에는 뱅크(bank, 253)가 위치한다. 뱅크(253)는 유기 절연막 형태일 수 있다. 예를 들어, 뱅크(253)는 각각의 화소를 둘러싸는 형태로 제 1 전극(282)의 테두리와 중첩되도록 형성되며, 표시 영역(DR) 전체적으로 다수의 개구부를 갖는 격자 형태를 이룰 수 있다. 즉, 뱅크(253)는 제 1 기판(201) 전체적으로 격자 구조의 매트릭스 타입으로 형성되며, 뱅크(253)를 각각의 화소영역별 경계부로 하여 제 1 전극(282)이 화소영역 별로 분리된 구조로 형성된다.
선택적으로, 유기발광소자(270)의 전면으로 패시베이션층(290)이 형성될 수 있다. 제 2 전극(286)만으로는 유기발광층(284) 내부로의 수분 침투를 완전히 억제할 수 없기 때문에, 유기발광소자(270)의 전면으로 패시베이션층(290)을 형성함으로써 유기발광다이오드(E), 특히 유기발광층(284)으로의 수분 침투를 억제할 수 있다. 하나의 예시적인 실시형태에서 패시베이션층(290)은 실리콘 산화물이나 실리콘 질화물과 같은 무기 절연 소재로 구성되는 단층 구조일 수 있다. 다른 예시적인 실시형태에서, 패시베이션층(290)은 실리콘 산화물이나 실리콘 질화물과 같은 무기 절연 소재를 이용하여 제 2 전극(286)의 상부에 적층되는 제 1 무기층(미도시)과, 올레핀계 수지, 에폭시 수지, 플루오로 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리실록산과 같은 고분자 소재를 이용하여 제 1 무기층(미도시)의 상부에 적층되는 유기층(미도시)과, 실리콘 산화물이나 실리콘 질화물과 같은 무기 절연 소재를 이용하여 유기층(미도시)의 상부에 적층되는 제 2 무기층(미도시)과 같은 다층 구조를 가질 수 있다.
계속해서, 본 발명에 따른 접착층(160, 260)을 구성하는 접착층을 포함한 표시장치의 제조 과정에 대해서 설명한다. 우선, 표시 패널과 표시 패널을 지지하는 구조체를 각각 준비한다. 이어서, 구조체의 외곽에 적절한 보호기로 차단되어 있는 우레탄 프리폴리머와 티타늄 블랙 안료가 포함된 접착제를 도포한다. 도 9a는 본 발명에 따른 접착층을 제조하기 위하여 사용되는 바인더 조성물 중에 구성 성분의 상태를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 9a에 도시한 바와 같이 바인더 조성물은 (메타)아크릴레이트 프리폴리머(반응성 성분), 보호기로 차단된(blocked) 우레탄 프리폴리머와 흑색 안료인 티타늄 블랙을 포함한다.
(메타)아크릴레이트계 반응성 성분은 에틸렌성 이중 결합을 가지는 모노머 또는 올리고머를 포함할 수 있다. 하나의 예시적인 실시형태에서, (메타)아크릴레이트계 반응성 성분은 아크릴 관능기가 2개 이하인 (메타)아크릴레이트계 반응성 성분을 사용할 수 있다. 3개 이상의 아크릴 관능기를 갖는 (메타)아크릴레이트계 반응성 성분을 사용하는 경우, 경화 과정에서 수축율이 지나치게 커서 yellow mura와 같은 불량을 야기할 수 있다.
예시적인 실시형태에 따라, 상기 (메타)아크릴레이트계 반응성 성분은 C1~C20 알킬기, C2~C20 알케닐기, C2~C20 알키닐기, C1~C20 알콕시기, C1~C20 알콕시알킬기, C1~C20 알콕시알릴기, 에폭시기 등으로 치환된 지방족 (메타)아크릴레이트계 반응성 성분; 치환되지 않거나 C1-C10 알킬기, C2-C10 알케닐기, C2-C10의 알키닐기, 또는 C1-C10 알콕시기로 치환되어 있는 C5-C8의 사이클로알킬 (메타)아크릴레이트계 반응성 성분; 치환되지 않거나 C1-C10 알킬기, C2-C10 알케닐기, C2-C10의 알키닐기, 또는 C1-C10 알콕시기로 치환되어 있는 C5~C20의 아릴 (메타)아크릴레이트계 반응성 성분; C1~C20 알콕시기를 갖는 알릴알콕시레이트계(allyl alkoxylate) 반응성 성분; 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택될 수 있다. 예를 들어, (메타)아크릴레이트계 반응성 성분은 C1~C10 알킬기, C2~C10 알케닐기, C1~C20 알콕시기, C1~C10 알콕시알킬기 또는 C1~C10 알콕시알릴기를 갖는 (메타)아크릴레이트계 모노머 및/또는 올리고머, 및/또는 C1~C10 알콕시기를 갖는 알릴알콕시레이트계 모노머 및/또는 올리고머를 포함한다.
예를 들어, C1~C20 알킬(메타)아크릴레이트 반응성 성분은 메틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, n-프로필(메타)아크릴레이트, iso-프로필(메타)아크릴레이트, n-부틸 (메타)아크릴레이트, iso-부틸(메타)아크릴레이트, tert-부틸(메타)아크릴레이트, 펜틸(메타)아크릴레이트, 헥실(메타)아크릴레이트, 헵틸(메타)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메타)아크릴레이트, n-옥틸(메타)아크릴레이트, iso-옥틸(메타)아크릴레이트, n-노닐(메타)아크릴레이트, iso-노닐(메타)아크릴레이트), n-데실(메타)아크릴레이트, iso-데실(메타)아크릴레이트, n-도데실(메타)아크릴레이트, iso-도데실(메타)아크릴레이트, 라우릴(메타)아크릴레이트, 스테아릴(메타)아크릴레이트, 아밀(메타)아크릴레이트 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택될 수 있지만, 본 발명이 이에 제한되지 않는다.
C2~C20의 알케닐 (메타)아크릴레이트계 반응성 성분은 옥타디엔(메타)아크릴레이트, 옥타디엔(메타)디아크릴레이트 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택될 수 있지만, 본 발명이 이에 제한되지 않는다.
C1~C20 알콕시 (메타)아크릴레이트 반응성 성분은 부타디엔(메타)아크릴레이트, 헥사디엔(메타)아크릴레이트,; 1,4-부탄디올디(메타)아크릴레이트, 1,6-헥산디올디(메타)아크릴레이트, 에틸렌글리콜 메틸에테르(메타)아크릴레이트, 에틸렌글리콜 페닐에테르(메타)아크릴레이트, 디에틸렌글리콜 메틸에테르(메타)아크릴레이트, 디에틸렌글리콜 에틸에테르(메타)아크릴레이트, 1,3-부틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜 디(메타)아크릴레이트, 에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 디에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 프로필렌글리콜 디(메타)아크릴레이트 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택될 수 있지만, 본 발명이 이에 제한되지 않는다.
C1~C20 알콕시알킬(메타)아크릴레이트 반응성 성분은 2-하이드록시-에틸(메타)아크릴레이트, 2-에톡시에틸(메타)아크릴레이트, 2-하이드록시-프로필(메타)아크릴레이트, 2-하이드록시-부틸(메타)아크릴레이트, 4-하이드록시부틸(메타)아크릴레이트, 2-부톡시에틸(메타)아크릴레이트, 트리메톡시부틸(메타)아크릴레이트 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택될 수 있지만, 본 발명이 이에 제한되지 않는다.
에폭시 (메타)아크릴레이트계 반응성 성분은 에폭시(메타)아크릴레이트, 에폭시사이클로헥실메틸(메타)아크릴레이트, 글리시딜(메타)아크릴레이트, 메틸글리시딜(메타)아크릴레이트 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택될 수 있지만, 본 발명이 이에 제한되지 않는다.
C5-C8의 사이클로알킬 (메타)아크릴레이트계 반응성 성분은 사이클로헥실 (메타)아크릴레이트, 디사이클로펜타닐 (메타)아크릴레이트, 이소보닐 (메타)아크릴레이트 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택될 수 있지만, 본 발명이 이에 제한되지 않는다.
C5~C20의 아릴 (메타)아크릴레이트계 반응성 성분은 벤질(메타)아크릴레이트, 페녹시에틸(메타)아크릴레이트, 2-하이드록시-3-페녹시프로필(메타)아크릴레이트 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택될 수 있지만, 본 발명이 이에 제한되지 않는다.
알릴알콕시레이트계 반응성 성분은 알릴프로폭시레이트, 알릴모노프로폭시레이트 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택될 수 있지만, 본 발명이 이에 제한되지 않는다.
예를 들어 바인더 조성물 중에 (메타)아크릴레이트계 반응성 성분은 대략 60 ~ 70 중량부의 비율로 포함될 수 있다. 본 명세서에서 달리 언급하지 않는 한, 중량부는 첨가, 배합되는 성분 사이의 중량 비율을 의미한다. (메타)아크릴레이트계 반응성 성분의 함량이 전술한 범위를 충족하는 경우, 최종적으로 제조되는 접착제의 낮은 모듈러스를 확보할 수 있으며, 후술하는 광경화를 통해 경화되어 접착제의 형상 특성을 확보할 수 있다.
한편, 우레탄계 프리폴리머(반응성 성분)은 우레탄 결합을 형성하기 위한 폴리올과 이소시아네이트를 반응시켜 얻어지는 우레탄 프리폴리머를 사용할 수 있다. 예를 들어, 우레탄 프리폴리머를 합성하기 위한 폴리올은 에틸렌옥사이드 또는 프로필렌옥사이드에 글리세린을 반응시킨 폴리올이나, 프로필렌글리콜, 테트라메틸렌글리콜, 에틸렌글리콜 폴리에테르와 같은 폴리에테르폴리올; 및/또는 폴리카프로락톤폴리올, 이염기산인 아디프산에 글리콜이나 트리올의 탈수축합반응에 의하여 얻어지는 폴리에스테르폴리올 등에서 1종 이상 선택될 수 있다.
한편, 본 발명에 따르면 우레탄 프리폴리머를 합성하기 위한 디이소시아네이트 화합물은 적절한 보호기에 의하여 이소시아네이트기(-NCO)가 차단되어 있다. 예를 들어, 보호기에 의하여 차단되어 있는 이소시아네이트 화합물은 하기 화학식 1로 표시되는 피라졸계 보호기로 차단되어 있거나, 하기 화학식 2로 표시되는 메틸에틸케톤(MEK) 옥심(oxime)계 보호기로 차단된 화합물일 수 있다.
화학식 1
Figure 112015129339737-pat00002
화학식 2
Figure 112015129339737-pat00003
(화학식 1과 화학식 2에서 R은 이소시아네이트 화합물 또는 이를 포함한 우레탄 프리폴리머에서 이소시아네이트기를 제외한 나머지 모이어티를 나타냄; 화학식 1에서 R1 및 R2는 각각 독립적으로 C1-C10 알킬기 또는 C1-C10 알콕시기임; 화학식 2에서 Et는 에틸기, Me는 메틸기를 나타냄).
예시적인 실시형태에 따라, 이들 보호기로 차단되어 있는 이소시아네이트 화합물은 톨루엔디이소시아네이트(TDI), 디페닐메탄 디이소시아네이트인 메틸렌디페닐메탄디이소시아네이트(MDI), 헥사메틸렌디이소시아네이트(HDI), 이소포론 디이소시아네이트(IPDI) 등에서 1종 이상 선택될 수 있다. 예시적인 실시형태에서, 바인더 수지를 합성하기 위한 액상 바인더 조성물 중에 우레탄 프리폴리머 성분은 30 내지 40 중량부의 비율로 포함될 수 있다.
바인더 조성물에는 또한 표시 패널과 구조체, 예를 들어 백라이트 유닛과의 합착에 의한 광 추출을 억제하기 위한 흑색 안료가 포함될 수 있다. 상기 흑색 안료는 합착된 표시장치에서의 빛샘을 방지하여 차광 특성을 확보하는 동시에 (메타)아크릴레이트계 반응성 성분이 UV 등에 의하여 광경화될 때 이를 방해하지 않도록 기능한다. 하나의 예시적인 실시형태에서 흑색 안료는 티타늄 블랙(Ti black)을 사용할 수 있다. 티타늄 블랙은 액상 바인더 조성물 중에 대략 3 내지 5 중량부의 비율로 첨가될 수 있다.
또한, 광 반응성 성분일 수 있는 (메타)아크릴레이트계 반응성 성분의 광중합 반응을 유도할 수 있도록 액상 바인더 조성물에 광개시제가 포함된다. 예를 들어 광개시제는 UV와 같은 적절한 광원의 조사에 의하여 (메타)아크릴레이트계 반응성 성분의 광중합 반응을 유도할 수 있는 임의의 광개시제를 사용할 수 있다. 예를 들어, Irgacure 184, Irgacure 819 및 이들의 조합으로 구성될 수 있는 상업적 광개시제를 사용할 수 있지만, 본 발명에 따라 사용될 수 있는 광개시제가 이들 제품으로만 한정되는 것은 결코 아니다.
예를 들어 사용 가능한 광개시제로서 1) 2,2'-디에톡시아세토페논, 2,2'-디부톡시아세토페논, 2-히드록시-2-메틸프로피오페논, p-t-부틸트리클로로아세토페논, p-t-부틸디클로로아세토페논, 4-클로로아세토페논, 2,2'-디클로로-4-페녹시아세토페논 등의 아세토페논계 광개시제, 2) 벤조페논, 4,4'-디메틸아미노벤조페논, 4,4'-디클로로벤조페논, 3,3'-디메틸-2-메톡시벤조페논, 4-페닐 벤조페논, 히드록시 벤조페논, 아크릴화 벤조페논, 4,4'-비스(디메틸 아미노)벤조페논, 4,4'-비스(디에틸 아미노) 벤조페논 등의 벤조페논계 광개시제, 3) 티오크산톤, 2-크롤티오크산톤, 2-메틸티오크산톤, 이소프로필 티오크산톤, 1-[9-에틸-6-(2-메틸벤조일)-9H-카바졸-3-3-일]-1-(O-아세틸옥심), 2,4-디에틸 티오크산톤, 2,4-디이소프로필 티오크산톤, 2-클로로 티오크산톤 등의 티오크산톤계 광개시제, 4) 벤조인, 벤조인 메틸 에테르, 벤조인 에틸에테르, 벤조인 이소프로필에테르, 벤조인 이소부틸에테르, 벤질디메틸케탈 등의 벤조인계 광개시제, 5) 4,6-트리클로로-s-트리아진, 2-페닐-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 비스(트리클로로메틸)-6-스티릴-s-트리아진, 2-4-트리클로로 메틸(피페로닐)-6-트리아진, 2-4-트리클로로메틸(4'-메톡시스티릴)-6-트리아진, 2-(3',4'-디메톡시 스티릴)-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-(4'-메톡시 나프틸)-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-(p-메톡시페닐)-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-피페닐-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 등의 트리아진계 광개시제를 들 수 있다.
광개시제는 액상 바인더 조성물 중에 0.01 내지 10.0 중량부의 비율로 포함될 수 있다. 광개시제의 함량이 0.01 중량부 미만이면, (메타)아크릴레이트계 반응성 성분의 경화 반응 속도가 지나치게 느려지거나 개시 역할을 수행하지 못하여 경화 효율이 떨어진다. 광개시제의 함량이 10.0 중량부를 초과하면 경화에 참여하지 못한 광개시제의 고리(ring) 구조 특성으로 인하여 황변 현상이 초래될 수 있다.
아울러, 우레탄 프리폴리머로부터의 우레탄 중합을 촉진할 수 있도록 아민계 촉매 및/또는 주석계(Tin계) 촉매가 사용될 수 있다. 예를 들어 디에탄올아민과 같은 아민계 촉매가 1 ~ 3 중량부, 디부틸 틴 디라우레이트(dibutyl tin dilaurate, DBTL)과 같은 주석계 촉매 0.2 ~ 0.5 중량부가 첨가될 수 있다.
전술한 (메타)아크릴레이트계 반응성 성분, 차단된 우레탄계 프리폴리머, 티타늄 블랙 등이 혼합되어 있는 액상 바인더 조성물을 적절한 기재, 예를 들어 표시 패널을 지지하는 구조체에 코팅한다. 본 발명에 따른 액상 바인더 조성물을 기재 상에 도포하는 방법은 중앙 적하 스핀법 등과 같은 스핀 코팅, 롤 코팅, 스프레이 코팅, 바 코팅, 토출 노즐식 코팅과 같은 슬릿 노즐을 이용한 슬릿 코팅 등의 방법이나 디스펜싱 방법을 이용할 수 있으며, 2가지 이상의 방법을 조합할 수 있다.
이어서, 도 9b에 도시한 바와 같이, 바인더 조성물을 광경화하면 (메타)아크릴레이트계 반응성 성분이 경화되어 (메타)아크릴레이트 바인더 수지를 형성한다. 예를 들어, 기재에 코팅된 액상 바인더 조성물을 광원, 예를 들어 LED 램프와 같이 자외선 파장의 광을 방출하는 광원을 이용하여 경화시킬 수 있다. 예를 들어 광경화는 대략 2500 ~ 3000 mJ/㎠ 강도의 UV를 조사하여 진행될 수 있으며, 수초간 수행될 수 있다.
이때, 우레탄 프리폴리머는 적절한 보호기에 의하여 차단되어 있기 때문에, 광경화 과정의 외부 환경에 존재할 수 있는 습기와 접촉하더라도 경화되지 않는다. 따라서 차단된 우레탄 프리폴리머는 (메타)아크릴레이트 수지가 구성하는 네트워크 구조의 사이에 배열되어 있다.
접착제에 자외선을 조사한 뒤, 구조체에 표시 패널을 부착하고, 도 9c에 도시한 바와 같이, (메타)아크릴레이트 수지가 경화된 조성물에 대하여 열경화 공정을 진행한다. 우레탄 프리폴리머의 이소시아네이트기를 차단하고 있던 보호기는 고온에서 탈-보호되고, 이에 따라 우레탄 프리폴리머의 이소시아네이트기가 노출될 수 있다. 따라서 열경화 공정에 의하여 우레탄 프리폴리머 사이에서 사슬이 형성되면서 우레탄계 수지를 얻을 수 있다.
1차 광경화에 의하여 형성된 (메타)아크릴레이트계 수지가 형성된 뒤에, (메타)아크릴레이트계 수지가 형성하는 네트워크 구조 사이에 균일하게 배열되어 있던 우레탄계 프리폴리머가 2차 열경화에 의하여 우레탄계 수지가 형성된다. (메타)아크릴레이트계 수지에 의해 형성되는 네트워크 구조 사이에 균일하게 배열된 우레탄계 프리폴리머가 반응할 수 있으므로, 이러한 순차적인 경화 공정에 의하여, 우레탄계 수지의 가교 밀도는 제한된다. 특히, 우레탄계 수지와 (메타)아크릴레이트계 수지는 균일하게 물리적으로 가교점(도 4의 C 참조)을 형성하고 있으므로, 전체 접착제의 모듈러스는 낮아진다.
이때, 바인더 조성물 중에 차단된 우레탄 프리폴리머가 전부 경화되지 않도록 열경화 공정을 조절할 수 있다. 예를 들어 보호기로 차단된 우레탄 프리폴리머 중에서 대략 5 내지 20%는 경화되지 않고 최종 접착제 중에 잔류시키는 것이 바람직할 수 있다. 하나의 예시적인 실시형태에서, 열경화 공정은 100 내지 150℃, 바람직하게는 100 내지 120℃의 온도에서 20 내지 30분간 수행될 수 있다. 예를 들어, 열경화를 위해서 적외선(IR)을 UV 경화된 접착제에 0.2 ~ 1.5 W의 강도로 2 ~ 10초간 조사될 수 있다.
이러한 조건에서 보호기로 차단된 우레탄 프리폴리머의 일부는 경화되지 않고 잔류하여 최적의 모듈러스 조건을 가지는 접착제를 제조할 수 있다.
예를 들어, 화학식 1의 피라졸계 보호기의 경우 130℃에서 전체 보호기 중에서 70%가 이탈하고(de-blocked), 150℃에서 전체 보호기 중에서 90%가 이탈한다. 반면, 화학식 2의 MEK 옥심계 보호기의 경우 100℃에서 전체 보호기 중에서 70%가 이탈하고, 120℃에서 전체 보호기 중에서 90%가 이탈한다.
이처럼, 경화되지 않고 잔존하는 차단된 우레탄 프리폴리머가 형성되어 있더라도, 차단된 우레탄 프리폴리머는 고온의 열처리에 의해서만 보호기가 탈락될 수 있다. 따라서 통상적인 조건에서 경화되지 않고 잔류하는 차단된 우레탄 프리폴리머는 더 이상 경화되지 않기 때문에 모듈러스가 상승하는 등의 문제점은 발생하지 않는다.
하나의 예시적인 실시형태에서, 1차 광경화 및 2차 열경화에 의하여 일부 차단된 우레탄 프리폴리머를 가지는 접착제의 모듈러스는 최적의 값을 갖게 된다. 예를 들어, 상온(25℃)에서 후술하는 적외선(IR)을 조사하기 전에 최종적으로 제조되는 접착층의 동적 인장 모듈러스(Dynamic Tensile Modulus)는 0.3 ~ 0.4 메가파스칼(MPa)일 수 있다. 또한 상온에서 적외선을 조사하기 전의 최종 접착층의 전단 응력(Shear Stress)은 9.5 ~ 10.5 kgf/25㎟ (38 ~ 42 kgf/cm2)이고, 적외선을 조사하기 전의 파괴 변형도(elongation at break)는 2.7 ~ 3.2 ㎜이다.
전술한 것과 같이, 본 발명의 접착제는 (메타)아크릴레이트계 바인더 수지와, 우레탄계 바인더 수지가 네트워크 구조의 가교결합을 형성하고 있으며, 일부 차단된 우레탄 프리폴리머가 잔류한다. 이들 차단된 우레탄 프리폴리머는 추가적인 열처리에 의하여 경화될 수 있으며, 이 경우 접착제의 모듈러스는 크게 상승할 수 있다. 최종적으로 제조된 접착제에 적외선(IR)을 조사하면, 접착제에 포함되어 있는 티타늄 블랙 안료 입자가 진동하면서 발열된다(예를 들어 300℃ 내외). 이에 따라, 도 10에 도시한 바와 같이, 발열 현상에 의하여 최종 접착제에 잔류하는 차단된 우레탄 프리폴리머의 보호기가 이탈하면서, 이들 우레탄 프리폴리머에 의하여 추가적인 열경화가 진행된다. 이에 따라 낮은 모듈러스를 가능하게 하였던 차단된 우레탄 프리폴리머가 경화되면서, 접착제의 모듈러스는 급격하게 상승하는 특징을 갖는다.
접착층(160, 260, 도 4 및 도 7 참조)은 적외선(IR)의 조사 후의 모듈러스 값이 크게 변화한다. 구체적으로, 접착층(160, 260, 도 4 및 도 7 참조)의 적외선(IR) 조사 후의 동적 인장 모듈러스(Dynamic Tensile Modulus)는 적외선 조사 전의 동적 인장 모듈러스의 2.5 ~5배 증가한다. 또한, 접착층(160, 260, 도 4 및 도 7 참조)의 적외선 조사 후의 전단 응력(Shear Stress)은 적외선 조사 전의 전단 응력의 40 ~ 70%이고/이거나, 적외선 조사 후의 파괴 변형도(elongation at break)는 적외선 조사 전의 파괴 변형도의 5 ~ 30%일 수 있다.
예를 들어, 적외선을 조사한 이후의 접착층(160, 260, 도 4 및 도 7 참조)의 동적 인장 모듈러스는 1.0 ~ 1.3 메가파스칼(MPa)로 상승한다. 뿐만 아니라, 적외선 조사 이후의 접착층(160, 260, 도 4 및 도 7 참조)의 전단 응력은 5.0 ~ 6.0 kgf/㎟ (20 ~ 24 kgf/cm2)이 될 수 있으며, 적외선을 조사한 이후의 접착층(160, 260, 도 4 및 도 7 참조)의 파괴 변형도는 0.3 ~ 0.6 ㎜이다. 이처럼 인장 모듈러스가 높아지고, 접착력과 밀접한 관련이 있는 전단 응력과 파괴 변형도가 매우 작아지면서 탄성을 잃고 딱딱해져서 쉽게 끊어지게 된다.
결국, 본 발명에 따르면, 바인더 수지 중에서 우레탄계 수지의 반응성 성분은 습기 경화되지 않도록 보호기에 의하여 차단되어 있다(blocked). (메타)아크릴레이트계 수지가 먼저 경화된 뒤에 적절한 열처리에 의하여 우레탄계 수지가 (메타)아크릴레이트계 수지와 균일한 가교결합을 형성하기 때문에, 전체 접착층(260)의 모듈러스가 상승하지 않게 된다.
즉, 일반 우레탄(NCO-)과 비교하여 차단된 우레탄(blocked NCO-)를 사용할 경우, 바인더 조성물을 기재에 도포하고 1차적으로 광경화를 경화를 통한 (메타)아크릴레이트계 고분자 사슬만 형성된다. 1차적으로 형성된 (메타)아크릴레이트계 고분자 사슬은 최종 접착제의 기본 골격으로 형성되어 접착제의 형상성 및 표면 점착력을 확보한다. 이어서, 순차적으로 열경화를 통해 Blocked 우레탄(NCO-)의 차단기가 이탈하여 오픈(open)되면서 우레탄(NCO-)이 반응성 성분으로 활성화가 되어 경화가 진행된다.
따라서, 적절한 고분자의 화학적 가교가 이루어진 우레탄 프리폴리머는 1차 광경화를 통해 형성된 기본 골격 사이에 적합한 물리적인 가교를 하여 저-모듈러스를 구현할 수 있다. 따라서 도 11에 개략적으로 도시한 바와 같이, 표시 패널(120)과 구조체(130) 사이에 본 발명의 접착제(160)를 도포하여 이들 부재를 합착하고, 고온 상태에 이를 방치하는 경우, 표시 패널(120)과 구조체(130)의 열팽창계수의 차이에도 불구하고 저-모듈러스를 구현한 접착제(160)는 박리되지 않고, 표시 패널(120)과 구조체(130)에 여전히 접착되어 있다.
수경화 접착제를 적용하는 경우, 패널(글라스)과 구조체인 백라이트 유닛과의 열팽창계수 차이에 의한 변형으로 접착제가 응력을 버티지 못해 떨어지는 문제가 있다(도 3 참조). 하지만, 본 발명에 따라 저-모듈러스, 즉, 저-탄성률을 구현한 접착제를 실제 표시장치에 적용한 뒤 환경 신뢰성 평가에서, . 본 발명의 접착제는 이를 해결하여 환경 신뢰성 특성을 확보할 수 있으며, 표시 패널과 구조체 종류에 따른 응력 변화에 적절하게 대응할 수 있는 물성을 가지고 있다.
다시 말하면, 표시 패널과 구조체 사이에 본 발명의 접착층을 도포하더라도 이들 부재의 열팽창계수(CTE) 차이에도 불구하고, 표시 패널과 구조체 사이의 안정적인 접착력을 유지할 수 있다. 본 발명의 접착층(160, 260, 도 4 및 도 7 참조)의 두께(W2)를 수경화 접착층(60, 도 2 참조)의 두께(W1)보다 작게 하더라도(W2 < W1), 충분한 접착력을 확보할 수 있으므로, 보더리스 타입을 가지는 극한의 내로우 베젤을 적용할 수 있다. 또한, 우레탄계 프리폴리머가 사전에 수분 경화되지 않는다. 따라서 우레탄계 반응성 성분을 포함하는 바인더 조성물에 대한 우수한 저장 안정성을 확보할 수 있으며, 바인더 조성물의 점도 상승으로 인하여 토출 불량이나 노즐 막힘 등을 방지할 수 있는 이점을 갖게 된다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1: 티타늄 블랙 안료와, 차단된 우레탄 프리폴리머를 바인더 조성물 제조
(메타)아크릴레이트계 반응성 성분으로서 경화 속도와 모듈러스를 증가시킬 수 있는 N-Acryloyl morpholine(ACMO) 10 ~ 15 중량부, 접착력 증가 및 내열성을 강화시킬 수 있는 Isobornyl acrylate(iBOA) 25 ~ 30 중량부, 유연성을 강화시킬 수 있는 2-phenoxyethyl acrylate 10 ~ 15 중량부, tetraethylene glycol diacrylate 5 ~ 10 중량부로 구성된 광 반응성 성분 60 ~ 70 중량부를 사용하였다. 우레탄계 프리폴리머로서 Diphenylmethane diisocyanate(MDI) 10 ~ 15 중량부와, MEK-옥심계 보호기로 차단되어 있는 우레탄 프리폴리머 20 ~ 25 중량부가 배합된 우레탄계 반응성 성분 30 ~ 40 중량부를 사용하였다. 광개시제로 405 ㎚의 장파장 개시제이며, 표면 경화를 억제하고 심부 경화성을 촉진하는 Phenyl-bis(2,4,6-trimethylbenzoyl-phspine oxide) 1 ~ 3 중량부와, 우레탄 중합을 촉진하는 촉매로서 아민계 촉매 Diethanol amine 1 ~ 3 중량부, Dibutyl tin dilaurate(DBTL) 0.2 ~ 0.5 중량부와, 티타늄 블랙 안료 3 ~ 5 중량부를 배합하여 액상 바인더 조성물을 제조하였다.
비교예 1: 티타늄 블랙 안료와, 차단되지 않은 우레탄 프리폴리머를 바인더 조성물 제조
차단되지 않은 일반 우레탄 프리폴리머(에테르 타입 폴리올 함유)를 사용한 것을 제외하고 실시예 1의 조성에 따라 바인더 조성물을 제조하였다.
비교예 2: 차단되지 않은 우레탄 프리폴리머를 바인더 조성물 제조
차단되지 않은 일반 우레탄 프리폴리머를 사용하고, 티타늄 블랙을 사용하지 않은 것을 제외하고 실시예 1의 조성에 따라 바인더 조성물을 제조하였다.
비교예 3: 차단된 우레탄 프리폴리머를 바인더 조성물 제조
티타늄 블랙을 사용하지 않은 것을 제외하고 실시예 1의 조성에 따라 바인더 조성물을 제조하였다.
실시예 2: 바인더 조성물의 점도 비교
차단된 우레탄 프리폴리머를 사용한 실시예 1의 바인더 조성물과, 차단되지 않은 우레탄 프리폴리머를 사용한 비교예 1의 바인더 조성물의 시간 경과에 따른 점도를 측정하였다. 측정 결과는 도 12에 도시되어 있다. 차단되지 않은(non-blocked) 일반 우레탄 프리폴리머를 함유한 바인더 조성물은 보관 후 10일이 경과한 시점부터 점도가 급격하게 상승하였으나, 차단된(blocked) 우레탄 프리폴리머는 보관 후 60일까지 점도 변화가 없었다. 따라서 본 발명에 따라 차단된 우레탄 프리폴리머를 사용한 바인더 조성물의 저장 안정성이 향상되었으며, 점도 상승에 따른 토출 불량이나 노즐 막힘 등이 없을 것으로 평가되었다.
실시예 3: 접착제 제조
실시예 1 및 비교예 1-3에서 제조된 바인더 조성물에 UV를 조사하여 (메타)아크릴레이트계 반응성 성분을 경화하였다. 이어서 100 ~ 150℃에서 20분 동안 열경화를 진행하여, 차단된 우레탄 프리폴리머가 일부 잔류하는 최종 접착제를 제조하였다. 도 13은 실시예 1에 따라 제조된 바인더 조성물의 열경화 전후의 FT-IR 측정 결과를 도시한 그래프이다. 열경화 이전에는 NCO 피크가 관찰되지 않았으나, 열경화에 의하여 차단된 보호기가 이탈하면서 NCO 피크가 관찰된 것을 확인하였다.
실시예 4: 접착제에 적외선 조사
실시예 3에서 각각 제조된 접착제에 적외선 파장의 레이저를 조사하였다. 레이저 조사 장비로 IR LD Heater(HAMAMATSU PHOTONICS社, 최대 출력 70W)을 이용하였다. 도 14에 도시한 바와 같이, IR 조사에 의하여 티타늄 블랙 안료가 입자가 진동하면서 300℃ 이상의 열이 수초 내에 순간적으로 발생하는 것을 확인하였다. 이를 토대로 각각 최종적으로 제조된 접착제에 940 ㎚, 1.5 W에서 10초간 적외선을 조사하였다.
실시예 5: 접착제에 적외선 조사
실시예 3을 통하여 적외선을 조사하기 전의 최종적으로 제조된 접착제와, 실시예 4를 통하여 적외선을 조사한 접착제에 대한 모듈러스를 측정하였다. 각각의 실시예와 비교예를 통하여 제조된 최종 접착제와, 적외선을 조사한 이후의 접착제에 대한 모듈러스 측정은 3회 반복하였다. 도 15a는 적외선을 조사하기 전의 각각의 접착제에 대한 모듈러스를 측정한 결과를 도시한 그래프이고, 도 15b는 적외선을 조사한 이후의 각각의 접착제에 대한 모듈러스를 측정한 결과를 도시한 그래프이다. 하기 표 1은 또한 적외선 조사 전의 모듈러스를 측정한 결과를 나타내고, 표 2는 적외선 조사 후의 모듈러스를 측정한 결과를 나타낸다.
도 15a에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따라 차단된 우레탄 프리폴리머를 사용하여 제조된 접착제의 인장 모듈러스 측정 결과, 일반 우레탄을 사용한 수지에 비하여 낮은 모듈러스(낮은 탄성률)를 가지며, 변형량(mm)이 커서 표시 패널과 구조체 간의 열에 의한 응력 완화에 더 유리한 물성을 보이는 것을 알 수 있다. 실제, 대형(49~65”) Display의 경우 환경 신뢰성 조건에서 기구물(BLU) 팽창이 2 mm 이상 발생하므로 접착제의 변형량이 2 mm 이상은 되어야 하는데, 본 발명에 따라 제조된 접착제는 이러한 요구조건을 충족할 수 있다.
표 1: 적외선 조사 전의 모듈러스 측정
Figure 112015129339737-pat00004
도 15b에 도시한 바와 같이, 열경화 후의 최종 접착제에 추가적으로 적외선을 조사할 경우, Ti Black이 첨가되지 않은 경우(②, ④)와 일반 우레탄(NCO-, ①, ②)이 사용된 접착제는 물성에 변화가 없지만, Ti Black + Blocked NCO(③)가 적용된 접착제는 IR 조사에 따른 Ti 입자의 진동에 의한 발열로 인해 추가적인 열 경화가 더 발생하여 미-반응물로 잔류하는 Blocked NCO를 경화 및 분해시킴으로써 탄성력을 잃어버리는 물성의 변화가 발생한 것을 확인하였다.
표 2: 적외선 조사 후의 모듈러스 측정
Figure 112015129339737-pat00005
상기에서는 본 발명의 예시적인 실시형태 및 실시예를 토대로 본 발명을 설명하였으나, 본 발명이 전술한 실시형태 및 실시예에 기재된 기술 사상으로 한정되는 것은 아니다. 오히려 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 전술한 실시형태 및 실시예에 기초하여 다양한 변형과 변경을 추고할 수 있을 것이다. 하지만, 그와 같은 변경과 변형은 모두 본 발명의 권리범위에 속한다는 사실은 첨부하는 청구의 범위를 통하여 더욱 분명해질 것이다.
100, 100' 200: 표시 장치 120, 220: 표시 패널
122, 222: 제 1 기판 124, 224: 제 2 기판
126, 226: 제 1 편광판 128, 228: 제 2 편광판
130: 백라이트 유닛(구조체) 134: 도광판
140: 메인프레임 150: 바텀프레임
160, 260: 접착층 230: 백 커버(구조체)
Tr: 박막트랜지스터 TrA: 스위칭 영역
P: 화소영역 DR: 표시 영역
NDR: 비표시 영역 DTr: 구동 박막트랜지스터
E: 유기발광다이오드 W2: 접착제 폭

Claims (15)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 표시 패널과;
    상기 표시 패널을 지지하는 구조체와;
    상기 표시 패널과 상기 구조체 사이에 위치하며, 우레탄계 수지를 포함하는 바인더와, 상기 바인더에 분산된 티타늄 블랙(Ti black) 안료를 갖는 접착층을 포함하고,
    상기 우레탄계 수지는 폴리올과, 보호기에 의하여 이소시아네이트기가 차단된 디이소시아네이트 화합물의 열처리에 따른 탈-보호에 의하여 합성된 우레탄 프리폴리머로부터 얻어지고,
    상기 디이소시아네이트 화합물은, 하기 화학식 1로 표시되는 피라졸계 보호기에 의하여 이소시아네이트기가 차단된 디이소시아네이트 화합물 또는 하기 화학식 2로 표시되는 메틸에틸케톤 옥심계 보호기에 의하여 이소시아네이트기가 차단된 디이소시아네이트 화합물을 포함하며,
    상기 접착층은, 적외선(IR) 조사 후의 동적 인장 모듈러스(Dynamic Tensile Modulus)는 적외선 조사 전의 동적 인장 모듈러스에 비하여 2.5 ~ 5배 증가하는 표시장치.
    화학식 1
    Figure 112022081634897-pat00024

    화학식 2
    Figure 112022081634897-pat00025

    (화학식 1과 화학식 2에서 R은 이소시아네이트 화합물 또는 이를 포함한 우레탄 프리폴리머에서 이소시아네이트기를 제외한 나머지 모이어티를 나타냄; 화학식 1에서 R1 및 R2는 각각 독립적으로 C1-C10 알킬기 또는 C1-C10 알콕시기임; 화학식 2에서 Et는 에틸기, Me는 메틸기를 나타냄).
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 접착층은, 적외선을 조사하기 전의 동적 인장 모듈러스는 0.3 ~ 0.4 메가파스칼(MPa)이고, 적외선을 조사한 이후의 동적 인장 모듈러스는 1.0 ~ 1.3 메가파스칼(MPa)인 표시장치.
  6. 제 4항 또는 제 5항에 있어서,
    상기 접착층은, 적외선 조사 후의 전단 응력(Shear Stress)은 적외선 조사 전의 전단 응력의 40 ~ 70%인 표시장치.
  7. 제 4항 또는 제 5항에 있어서,
    상기 접착층은, 적외선 조사 후의 파괴 변형도(elongation at break)는 적외선 조사 전의 파괴 변형도의 5 ~ 30%인 표시장치.
  8. 제 4항 또는 제 5항에 있어서,
    상기 표시 패널은 액정 패널이고, 상기 구조체는 백라이트 유닛인 표시장치.
  9. 제 4항 또는 제 5항에 있어서,
    상기 표시 패널은 유기발광다이오드를 포함하고, 상기 구조체는 백 커버(back cover)인 표시장치.
  10. 표시 패널을 준비하는 단계;
    상기 표시 패널을 지지하는 구조체를 준비하는 단계;
    상기 구조체의 외곽부에 옥심(Oxime) 모이어티 또는 피라졸계 모이어티가 결합된 우레탄 프리폴리머와 티타늄 블랙(Ti black) 안료를 포함하는 접착제를 도포하는 단계;
    상기 접착제에 자외선(UV)을 조사하는 단계;
    상기 구조체에 표시 패널을 부착하는 단계;
    상기 구조체와 상기 표시 패널 사이에 개재된 상기 접착제를 열경화하는 단계를 포함하고,
    상기 우레탄 프리폴리머는 폴리올과, 보호기에 의하여 이소시아네이트기가 차단된 디이소시아네이트 화합물의 열처리에 따른 탈-보호에 의하여 우레탄계 수지로 경화되고,
    상기 디이소시아네이트 화합물은, 하기 화학식 1로 표시되는 피라졸계 보호기에 의하여 이소시아네이트기가 차단된 디이소시아네이트 화합물 또는 하기 화학식 2로 표시되는 메틸에틸케톤 옥심계 보호기에 의하여 이소시아네이트기가 차단된 디이소시아네이트 화합물을 포함하는 표시장치의 제조 방법.
    화학식 1
    Figure 112022081634897-pat00026

    화학식 2
    Figure 112022081634897-pat00027

    (화학식 1과 화학식 2에서 R은 이소시아네이트 화합물 또는 이를 포함한 우레탄 프리폴리머에서 이소시아네이트기를 제외한 나머지 모이어티를 나타냄; 화학식 1에서 R1 및 R2는 각각 독립적으로 C1-C10 알킬기 또는 C1-C10 알콕시기임; 화학식 2에서 Et는 에틸기, Me는 메틸기를 나타냄).
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 자외선(UV)을 조사하는 단계는 2500 ~ 3000 mJ의 에너지를 조사하는 단계를 포함하는 표시장치의 제조 방법.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 열경화하는 단계는, 상기 표시 패널과 상기 구조체의 상부 또는 하부에 적외선(IR)을 조사하는 단계를 포함하는 표시장치의 제조 방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 적외선(IR)을 조사하는 단계는 0.2 ~ 1.5 W의 적외선을 2 ~ 10초 조사하는 단계를 포함하는 표시장치의 제조 방법.
  14. 제 4항에 있어서,
    상기 바인더는 (메타)아크릴레이트계 수지를 더욱 포함하며,
    (메타)아크릴레이트계 반응성 성분이 광경화에 의해 경화되어 상기 (메타)아크릴레이트계 수지가 합성된 이후에, 상기 폴리올과, 상기 디이소시아네이트 화합물의 열처리에 따른 탈-보호에 의해 상기 우레탄 프리폴리머가 경화되어 상기 우레탄계 수지가 얻어지는 표시장치.
  15. 제 10항에 있어서,
    상기 접착제는, 바인더인 (메타)아크릴레이트계 수지와, 우레탄계 수지를 포함하며,
    (메타)아크릴레이트계 반응성 성분이 광경화에 의해 경화되어 상기 (메타)아크릴레이트계 수지가 합성된 이후에, 상기 폴리올과, 상기 디이소시아네이트 화합물의 열처리에 따른 탈-보호에 의하여 상기 우레탄 프리폴리머가 경화되어 상기 우레탄계 수지가 얻어지는 표시장치의 제조방법.
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