KR102494730B1 - 표시 장치 및 베이스 필름의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 기판을 포함하는 표시 패널, 표시 패널의 일면에 위치하는 베이스 필름을 포함하고, 상기 베이스 필름은 서로 중첩하는 제1층 및 제2층, 상기 제1층과 상기 제2층 사이에 위치하는 금속층을 포함하며, 상기 제1층 및 제2층은 각각 모듈러스가 1 Gpa 내지 10 Gpa인 물질을 포함한다.

Description

표시 장치 및 베이스 필름의 제조 방법{DJSPLAY DEVICE AND MANUFACTURING METHOD OF BASE FILM}
본 개시는 표시 장치 및 표시 장치에 포함되는 베이스 필름의 제조 방법에 관한 것이다.
디스플레이 분야는 현대 사회에 있어 다양한 정보전달의 수단으로서 급속한 발전을 가져오고 있으며, 최근에는　표시장치의 무게와 두께 그리고 평면 발광에서 탈피하고자 많은 기술적 도전을 하고 있다.
일반적으로　표시장치로는 액정 표시 장치(LCD), 유기 발광 표시 장치(OLED) 등이 사용되고 있으며, 이러한 표시 장치를 다양한 어플리케이션에 적용하기 위해, 쉽게 구부릴 수 있는　가요성(flexible)　표시장치가 개발되고 있다.
평판　표시장치　중 액정　표시장치(LCD)는 현재 가장 널리 사용되고 있는데, 액정　표시장치는 수광형　표시장치이므로 백라이트(backlight) 같은 별도의 광원이 필요한 단점이 있다. 최근에는 자발광형　표시장치인 유기 발광　표시장치(OLED)가 주목을 받고 있다. 유기 발광　표시장치는 서로 마주하는 두 전극과 이들 전극 사이에 개재되어 있는 유기 발광층을 포함한다. 유기 발광 장치는 애노드(anode)로부터 주입된 정공(hole)과 캐소드(cathode)로부터 주입된 전자(electron)가 유기 발광층에서 만나 여기자(exciton)를 생성하고, 여기자가 발광 소멸을 하게 되면 빛을 발하게 된다. 유기 발광 장치는　표시장치　및 조명장치를 포함하는 다양한 분야에 응용될 수 있다.
이러한 유기 발광　표시장치　또는 액정　표시장치는 휘는 성질을 갖는 기판을 사용하여　가요성　표시장치를 구성할 수 있는데, 이 때,　가요성　표시장치　내에 형성된 화소 또는 배선 등의 구성들은 휘거나 접히는 부분에서 스트레스를 받아 변형이 일어나거나 특성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
실시예들은 구부릴 때 베이스 필름의 손상을 감소시킨 표시 장치 및 접착층을 사용하지 않는 베이스 필름의 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 기판을 포함하는 표시 패널, 표시 패널의 일면에 위치하는 베이스 필름을 포함하고, 상기 베이스 필름은 서로 중첩하는 제1층 및 제2층, 상기 제1층과 상기 제2층 사이에 위치하는 금속층을 포함하며, 상기 제1층 및 제2층은 각각 모듈러스가 1 Gpa 내지 10 Gpa인 물질을 포함한다.
상기 제1층 및 제2층은 각각 폴리이미드, 폴리페닐렌설파이드, 폴리에틸렌나프탈레이트 및 폴리아릴에테르케톤으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 물질을 포함할 수 있다.
상기 금속층은 인바, 스테인리스 스틸, 티타늄 및 구리로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 물질을 포함할 수 있다.
상기 금속층의 두께는 상기 제1층 및 상기 제2층의 두께의 합보다 클 수 있다.
상기 금속층의 두께는 20 ㎛ 내지 30 ㎛ 일 수 있다.
상기 제1층 및 제2층의 두께는 각각 7 ㎛ 내지 15 ㎛일 수 있다.
상기 제1층 및 상기 제2층은 서로 동일한 물질을 포함할 수 있다.
상기 제1층 및 상기 제2층은 서로 다른 물질을 포함할 수 있다.
상기 금속층은 제1 금속층 및 제2 금속층, 상기 제1 금속층과 상기 제2 금속층 사이에 위치하는 제3층을 더 포함하며, 상기 제1 금속층은 상기 제1층과 상기 제3층 사이에 위치하고, 상기 제2 금속층은 상기 제2층과 상기 제3층 사이에 위치할 수 있다.
상기 제1 금속층 및 상기 제2 금속층은 서로 동일한 물질을 포함할 수 있다.
상기 제1 금속층 및 상기 제2 금속층은 서로 다른 물질을 포함할 수 있다.
상기 표시 장치는 가요성으로, 상기 표시 장치는 상기 표시 패널이 압축되는 방향 및 인장되는 방향으로 모두 구부러질 수 있다.
상기 표시 패널은 발광 표시 패널 또는 액정 표시 패널일 수 있다.
상기 금속층은 인바를 포함하고, 상기 제1층 및 상기 제2층은 폴리이미드를 포함할 수 있다.
상기 금속층은 인바를 포함하고, 상기 제1층은 폴리이미드를 포함하고, 상기 제2층은 폴리아릴에테르케톤을 포함할 수 있다.
상기 금속층과 상기 제1층 사이 및 상기 금속층과 상기 제2층 사이에 접착층이 위치하지 않으며, 상기 금속층 표면의 반응기와 상기 제1층 및 상기 제2층 표면의 반응기가 직접 결합할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 베이스 필름의 제조 방법은 금속층을 준비하는 단계, 상기 금속층의 양측에 각각 제1층 및 제2층을 위치시키는 단계, 상기 금속층과 상기 제1층 사이 및 상기 금속층과 상기 제2층 사이에 플라즈마를 공급하여 상기 금속층, 상기 제1층 및 상기 제2층의 표면의 반응기를 활성화시키는 단계, 상기 제1층, 상기 금속층 및 상기 제2층에 압력을 가하여 상기 제1층, 상기 금속층 및 상기 제2층을 결합시키는 단계를 포함하고, 상기 제1층 및 상기 제2층은 각각 모듈러스가 1 Gpa 내지 10 Gpa인 물질을 포함한다.
상기 제1층 및 제2층은 각각 폴리이미드, 폴리페닐렌설파이드, 폴리에틸렌나프탈레이트 및 폴리아릴에테르케톤으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 물질을 포함하고, 상기 금속층은 인바, 스테인리스 스틸, 티타늄 및 구리로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 물질을 포함할 수 있다.
상기 금속층과 상기 제1층 사이 및 상기 금속층과 상기 제2층 사이에 플라즈마를 공급하여 상기 금속층, 상기 제1층 및 상기 제2층의 표면의 반응기를 활성화시키는 단계에서, 상기 제1층, 상기 금속층 및 상기 제2층의 표면에 위치하는 -OH기 또는 -COOH기가 활성화될 수 있다.
상기 제1층, 상기 금속층 및 상기 제2층에 압력을 가하여 상기 제1층, 상기 금속층 및 상기 제2층을 결합시키는 단계에서, 서로 접하는 층의 -OH기가 반응하여 -O- 결합을 형성하거나, 또는 서로 접하는 층의 -OH기 및 -COOH기가 반응하여 -COO-결합을 형성할 수 있다.
실시예들에 따르면, 구부릴 때 베이스 필름의 손상을 감소시킨 표시 장치 및 접착층을 사용하지 않는 베이스 필름의 제조 방법을 제공한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 구조를 간략히 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가요성 표시장치를 도시한 것이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치에서, 베이스 필름을 따로 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 표시 장치에서, 베이스 필름을 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 전체 적층 구조를 간략히 도시한 것이다.
도 7은 크랙이 발생한 인바 필름의 이미지이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 패널의 배치도이고, 도 9는 도 8의 표시 장치를 IX-IX선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 패널의 단면도이다.
도 11 내지 도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 베이스 필름의 제조 공정을 나타낸 공정 흐름도이다.
도 16은 본 발명의 제조 방법에 의한 금속층과 제1층, 금속층과 제2층의 결합 원리를 도시한 것이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.
또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한, 기준이 되는 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 하는 것은 기준이 되는 부분의 위 또는 아래에 위치하는 것이고, 반드시 중력 반대 방향 쪽으로 "위에" 또는 "상에" 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서 전체에서, "평면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 위에서 보았을 때를 의미하며, "단면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 수직으로 자른 단면을 옆에서 보았을 때를 의미한다.
그러면 이하에서 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치 및 이의 제조 방법에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 구조를 간략히 도시한 단면도이다. 도 1을 참고로 하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 다층 구조를 갖는 베이스 필름(700) 및 베이스 필름에 위치하는 표시 패널(300)을 포함한다.
도 1을 참고로 하면 표시 패널(300)은 제1 기판(110), 이와 중첩하는 제2 기판(210) 및 그 사이에 위치하는 액정층(3)을 포함할 수 있다. 그러나 이러한 구조는 일 예시일 뿐이며, 표시 패널(300)은 액정층(3)을 포함하지 않고 발광 소자를 포함하는 발광 표시 장치일 수 있다. 즉, 표시 패널(300)의 종류는 제한되지 않는다. 다만, 표시 패널(300)은 트랜지스터 등이 위치하는 제1 기판(110)을 포함한다. 이후 상세히 설명하겠으나, 표시 패널(300)은 도 9 또는 도 10에 도시된 단면 구조를 가질 수 있다.
도 1을 참고로 하면, 베이스 필름(700)은 금속층(710) 및 금속층(710)의 양측에 위치하는 제1층(720) 및 제2층(730)을 포함한다. 금속층(710)은 인바(Invar), 스테인리스 스틸, 티타늄 및 구리로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다. 그러나 이는 일 예시일 뿐이며, 금속층(710)의 물질이 상기 물질에 제한되는 것은 아니다.
베이스 필름(700)은 표시 패널(300)과 인접하여 위치하며, 표시 장치의 밸런스를 맞춰주기 위하여 금속층(710)을 포함한다. 즉, 이후 상세하게 설명하겠으나, 표시 장치는 일례로 도 6에 도시된 바와 같이 표시 패널(300) 상부에 위치하는 편광판(400), 터치 패널(500), 윈도우(600), 보호필름(1100)과 같은 구조를 포함한다. 반면 표시 패널(300) 하부에는 지그(1300)나 커버 패널(1200)만 위치할 뿐으로, 하부에는 높은 모듈러스나 두꺼운 두께를 갖는 구조가 없다. 따라서, 표시 장치에서 표시 패널(300)을 중심으로 상하부의 밸런스가 맞지 않게 된다. 이 경우 표시 장치를 구부릴 때 표시 패널(300)에 많은 스트레스가 발생하게 되고, 따라서 표시 패널(300)에 위치하는 트랜지스터와 같은 구조의 손상을 유발하게 된다.
그러나 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 표시 패널(300)하부에 위치하는 베이스 필름(700)을 포함하고, 베이스 필름(700)은 금속층(710)을 포함한다. 금속층(710)은 50 GPa이상의 높은 모듈러스를 가지기 때문에, 표시 패널(300)을 중심으로 하여 상하부의 밸런스를 유사하게 맞출 수 있다. 이러한 금속층(710)의 도입으로 인해, 표시 장치의 중립면이 표시 패널(300)상에 위치하게 된다. 중립면은 구조물을 구부릴 때 스트레스가 최소화되는 면으로, 금속층(710)을 포함하는 베이스 필름(700)에 의해 표시 장치의 중립면이 표시 패널(300)상에 위치함게 되고, 구부림에 의한 표시 패널(300)의 손상을 막을 수 있다.
베이스 필름(700)에 포함된 금속층(710)은 표시 패널(300) 상부 구조물과의 밸런스를 맞추기 위하여 모듈러스가 높은 재료를 포함할 수 있다. 일례로, 금속층(710)은 모듈러스가 50 Gpa 이상인 재료를 포함할 수 있다. 금속층(710)은 인바, 스테인리스 스틸, 티타늄 및 구리로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 이 중 인바는, 철과 니켈의 합금으로서, 구체적으로 63.5%에 니켈 36.5%를 첨가하여 열팽창계수가 작은 합금을 말한다.　인바는 금속층 형태로 가공이 용이하고, 높은 모듈러스를 가지고 있으며(58.8Gpa), 흡습률이 0%인바 금속층(710)의 재료로 바람직하다.
이러한 금속층(710)은 표시 장치의 밸런스를 맞춰주는 역할 뿐만 아니라, 표시 패널(300)을 지지하며 외부 충격으로부터 손상을 방지할 수 있다. 다만 표시 장치를 반복적으로 구부리는 경우에 금속층(710)에 스트레스가 집중될 수 있다. 따라서, 베이스 필름(700)이 금속층(710)만을 포함하는 단일층으로 이루어진 경우, 표시 장치를 구부림에 따라 베이스 필름의 금속층(710)이 깨지는 현상이 발생할 수 있다.
그러나 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 베이스 필름(700)은, 금속층(710) 및 금속층(710)과 양측에서 접하는 제1층(720) 및 제2층(730)을 포함하고, 제1층(720) 및 제2층(730)은 고분자 물질을 포함한다. 일례로, 제1층(720) 및 제2층(730)은 폴리이미드, 폴리페닐렌설파이드, 폴리에틸렌나프탈레이트 및 폴리아릴에테르케톤으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 물질을 포함할 수 있다. 그러나 이에 제한되는 것은 아니며, 제1층(720) 및 제2층(730)은 통상의 고분자 물질을 포함할 수 있다.
이러한 고분자를 포함하는 제1층(720) 및 제2층(730)은 표시 장치가 구부러지는 경우에, 반복적으로 접히는 영역에서 금속층(710)을 포함하는 베이스 필름(700)이 깨지던 문제를 해결할 수 있다. 즉, 고분자를 포함하는 제1층(720) 및 제2층(730)은 베이스 필름이 파손이 시작되는 한계 스트레인(yield strain)을 증가시킴으로써, 표시 장치를 반복적으로 구부리는 경우에도 베이스 필름의 손상을 예방할 수 있다.
이때, 제1층(720) 및 제2층(730)에 포함되는 각각의 고분자 물질은 모듈러스가 1 Gpa 내지 10 GPa 일 수 있다. 제1층(720) 및 제2층(730)에 포함되는 고분자 물질의 모듈러스가 1 Gpa 미만인 경우, 실질적으로 제1층(720) 및 제2층(730)의 도입에 의한 금속층(710)의 파손 예방 효과가 미미할 수 있다. 또한, 제1층(720) 및 제2층(730)에 포함되는 고분자 물질의 모듈러스가 10 Gpa 이상인 경우, 제1층(720) 및 제2층(730)의 탄성이 저하되어 잘 깨질 수 있다. 즉, 제1층(720) 및 제2층(730)이 베이스 필름(700)의 충격을 흡수하지 못하고 금속층(710)과 같이 파손될 수 있다. 따라서, 제1층(720) 및 제2층(730)에 포함되는 고분자 물질의 모듈러스는 각각 1 Gpa 내지 10 Gpa인 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에서, 금속층(710)의 두께는 20 ㎛ 내지 30 ㎛일 수 있다. 또한, 제1층(720) 및 제2층(730)의 두께는 각각 7 ㎛ 내지 15 ㎛ 일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 금속층(710)의 두께는, 제1층(720) 및 제2층(730)의 두께의 합보다 크다. 금속층(710)의 두께가 제1층(720) 및 제2층(730)의 두께의 합보다 작은 경우, 베이스 필름(700)의 목적인 표시 패널(300)의 구조 보강 효과를 충분하게 가질 수 없다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치에서, 금속층(710)을 포함하는 배리어 필름(700)에 의하여 표시 장치의 중립면이 표시 패널(300)에 위치하게 되는데, 금속층(710)의 두께가 제1층(720) 및 제2층(730)의 두께의 합보다 작은 경우 이러한 중립면의 위치가 달라질 수 있다.
본 실시예에 따른 베이스 필름(700)에서 금속층(710)과 제1층(720) 및 금속층(710)과 제2층(730)은 접착제나 접착층을 사용하지 않고 직접 부착되어 있다. 즉, 금속층(710)와 제1층(720) 사이 및 금속층(710)과 제2층(730) 사이에는 접착층이나 접착제가 위치하지 않는다.
본 실시예에 따른 베이스 필름(700)에서 금속층(710)과 제1층(720) 및 제2층(730)은 표면 활성화 결합(Surface activated bonding)으로 결합되어 있다 이는, 접촉하고자 하는 양 기재 사이에 플라즈마를 공급하여 양 기재의 표면의 -OH 또는 -COOH와 같은 반응기를 활성화시키고, 이후 양 기재를 서로 강한 압력으로 눌러 활성화된 반응기가 서로 결합함으로써 양 기재를 부착시키는 방법이다. 즉, 본 실시예에서, 금속층(710)의 표면에 위치하는 -OH기는, 제1층(720) 및 제2층(730) 표면에 위치하는 -OH기와 직접 결합하고 있다.
이렇게 베이스 필름(700)이 접착층이나 접착제를 포함하지 않기 때문에, 이러한 물질에 의한 베이스 필름(700)의 물성 변화나, 이로 인한 표시 장치의 중립면의 이동을 막을 수 있다. 즉 접착층이 포함되는 경우, 접착층과 금속층(710)의 계면, 접착층과 제1층(720) 또는 제2층(730)의 계면에서 유발되는 베이스 필름(700)의 특성 변화가 있을 수 있으나, 본 실시예에 따른 표시 장치는 접착층을 포함하고 있지 않기 때문에 이러한 문제를 예방할 수 있다.
본 실시예에 따른 표시 장치는 가요성 표시 장치일 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 표시 패널의 윗방향 또는 아랫방향 양쪽으로 모두 구부러지는 표시 장치일 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 가요성 표시장치를 도시한 것이다. 도 2의 (a)는 가요성 표시 장치가 표시 패널(300)이 압축되는 방향으로 구부러진 것을 도시한 것이고, 도 2의 (b)는 가요성 표시 장치가 표시 패널(300)이 인장되는 방향으로 구부러진 것을 도시한 것이다. 즉 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 표시 패널(300)이 인장되는 방향 및 압축되는 방향을 포함하는 양 방향으로 구부러질 수 있다.
이때 이러한 반복적인 구부림에 의하여 베이스 필름(700)의 금속층(710)에 스트레스가 누적될 수 있다. 그러나, 본 발명의 일 실시예예 따른 표시 장치는, 베이스 필름(700)의 금속층(710) 양쪽에 고분자를 포함하는 제1층(720) 및 제2층(730)이 위치함으로써, 베이스 필름(700)의 파손이 일어나는 한계 스트레인을 증가시키고, 베이스 필름(700)의 손상을 막을 수 있다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치에서, 베이스 필름(700)만을 따로 도시한 것이다. 도 3을 참고로 하면, 베이스 필름(700)의 제1층(720) 및 제2층(730)은 동일한 물질을 포함할 수 있다. 구체적으로, 베이스 필름(700)은 인바를 포함하고, 제1층(720) 및 제2층(730)은 폴리이미드를 포함할 수 있다. 또는, 베이스 필름(700)은 인바를 포함하고, 제1층(720) 및 제2층(730)은 폴리에틸에틸케톤을 포함할 수 있다. 그러나 이는 일 예시일 뿐, 이에 제한되는 것은 아니다.
도 4를 참고로 하면, 베이스 필름(700)의 제1층(720) 및 제2층(730)은 서로 다른 물질을 포함할 수 있다. 일례로, 금속층(710)은 인바를 포함하고, 제1층(720)은 폴리이미드를 포함하고, 제2층(730)은 폴리에틸에틸케톤을 포함할 수 있다. 가요성 표시 장치가 주로 구부러지는 방향이 특정된 경우, 이렇게 제1층(720)과 제2층(730)에 서로 모듈러스가 다른 고분자 물질을 포함시킴으로써 인장이 일어나는 층과 압축이 일어나는 층에서의 스트레스 및 스트레인을 적절하게 조절할 수 있다.
즉, 구부러지는 방향의 바깥쪽에 위치하는 층, 즉 인장을 받는 층에 모듈러스가 높은 고분자 재료를 포함시키고, 구부러지는 방향의 안쪽에 위치하는 층, 즉 압축응력을 받는 층에 모듈러스가 낮은 고분자 재료를 포함시키는 경우 베이스 필름(700)의 파손을 효과적으로 예방할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 표시 장치에서 베이스 필름(700)을 도시한 것이다. 도 5를 참고로 하면, 본 실시예에 따른 베이스 필름(700)은 금속층이 제1 금속층(710a) 및 제2 금속층(710b)을 포함할 수 있다. 고분자층은 제1 금속층(710a)의 일면에 위치하는 제1층(720), 제2 금속층(710b)의 일면에 위치하는 제2층(730), 제1 금속층(710a)과 제2 금속층(710b)의 사이에 위치하는 제3층(740)을 포함한다. 금속층(710a, 701b) 및 제1층 내지 제3층에 대한 설명은 앞서 설명한 바와 동일하다. 동일한 구성요소에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
앞선 실시예에서 베이스 필름이 고분자-금속-고분자의 3중층 구조였던 반면, 도 5의 실시예에 따른 베이스 필름은 고분자-금속-고분자-금속-고분자의 5중층 구조를 갖는다. 이때 제1 금속층(710a) 및 제2 금속층(710b)은 서로 동일한 물질을 포함할 수도 있고, 서로 상이한 물질을 포함할 수도 있다. 마찬가지로, 제1층(720), 제2층(730) 및 제3층(740)은 서로 동일한 물질을 포함할 수도 있고, 서로 상이한 물질을 포함할 수도 있다. 도 4에서와 유사하게, 도 5의 실시예에 따른 베이스 필름에서, 구부러지는 방향에 따라 각 층에 모듈러스가 서로 다른 재료들을 차례로 포함시킬 수 있다. 즉, 베이스 필름(700)이 제1층(720)이 압축되는 방향으로 구부러지는 경우, 제1층(720) < 제3층(740) < 제2층(730)의 순서로 모듈러스가 커지도록 고분자 물질을 포함시킬 수 있다. 마찬가지로, 금속층도 제1 금속층(710a) 보다 제2 금속층(710b)에 모듈러스가 더 큰 물질을 포함시킬 수 있다. 베이스 필름(700)이 제2층(730)이 압축되는 방향으로 구부러지는 경우, 이는 상기 서술한 내용과 반대이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 전체 적층 구조를 간략히 도시한 것이다. 도 6을 참고로 하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 표시 장치를 고정시키는 지그(1300), 지그 위에 위치하며 쿠션 구조를 갖는 커버 패널(1200), 커버 패널(1200) 위에 위치하는 베이스 필름(700), 베이스 필름(700) 위에 위치하는 표시 패널(300), 표시 패널 위에 위치하는 편광판(400), 편광판 위에 위치하는 터치 패널(500), 터치 패널(500) 위에 위치하는 윈도우(600), 윈도우 위에 위치하는 보호 필름(1100)을 포함하며, 각 구성요소들은 서로 접착층(60)으로 접착되어 있을 수 있다.
다만 도 6의 구조는 예시적인 것으로, 상기 구성요소들의 적층 순서가 바뀔 수도 있고 일부 구성요소가 생략될 수도 있다. 도 6을 참고로 하면, 베이스 필름(700)에 의하여 표시 패널(300)이 표시 장치의 중앙 영역에 위치하게 된다. 또한 베이스 필름(700)은 모듈러스가 높은 금속층(710)을 포함함으로써, 표시 장치의 중립면을 표시 패널(300)내로 위치시킬 수 있다. 또한, 베이스 필름(700)은 금속층(710) 양측에 위치하며 고분자를 포함하는 제1층(720) 및 제2층(730)을 포함함으로써, 반복되는 구부림에 의한 금속층(710)의 파손을 막는다.
표 1은 베이스 필름이 인바를 포함하는 금속층 단층으로 이루어져있을 때, 한계 스트레인을 측정한 값이다.
Invar 단품 측정값
40 ㎛ 30 ㎛
Strain (@R3) 1.1% 1.7%
표 1을 참고로 하면 3 mm의 곡률(@R3)로 베이스 필름을 구부렸을 때, 40 ㎛ 의 두께를 갖는 인바 필름은 1.1%의 스트레인에서 크랙이 관찰되었고, 30 ㎛ 의 두께를 갖는 인바 필름은 1.7%의 스트레인에서 크랙이 관찰되었다. 도 7은 이렇게 크랙이 발생한 인바 필름의 이미지이다.
표 2는, 베이스 필름이 인바 단층으로 이루어진 경우(비교예 1)의 모듈러스 및 항복 변형(Yield strain)과, 베이스 필름이 폴리이미드/인바/폴리이미드 삼중층으로 이루어진 경우(실시예 1)의 모듈러스 및 항복변형을 측정하여 나타낸 것이다.
배이스 필름(30㎛) Modulus [GPa] Yeild strain [%]
비교예 1 (Invar) 58.86 1.86
실시예 1(PI/Invar/PI) 66.17 2.21
표 2를 참고로 하면, 실시예 1의 경우 비교예 1에 비하여 동일 두께에서 모듈러스가 증가하고, 항복 변형값도 증가함을 확인할 수 있었다. 즉, 인바 양측에 폴리이미드 층을 위치시킴으로써, 인바 단일층인 경우에 비하여 기계적 물성이 개선되는 것을 확인할 수 있었다.
앞선 설명에서, 표시 패널(300)은 액정 표시 패널 또는 발광 표시 패널일 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 다만 표시 패널(300)은 제1 기판(110)을 포함하며, 특히 표시 장치가 가요성 표시 장치인 경우 제1 기판(110)이 가요성일 수 있다.
이하에서, 표시 패널(300)로 포함될 수 있는 구체적인 구조에 대하여 도면을 참조로 하여 설명한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 패널의 배치도이고, 도 9는 도 8의 표시 장치를 IX-IX' 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 8 및 도 9를 참고로 하면, 표시 패널(300)은 제1 표시판(100) 및 이와 중첩하는 제2 표시판(200), 제1 표시판(100)과 제2 표시판(200) 사이에 위치하는 액정층(3)을 포함한다.
제1 표시판(100)에 대하여 먼저 설명한다. 투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 만들어진 제1 기판(110)의 일면에 게이트선(121) 및 게이트 전극(124)을 포함하는 게이트 도전체가 위치한다.
게이트선(121)은 제1 방향으로 뻗을 수 있다. 게이트 도전체는 다양한 금속 또는 도전체를 포함할 수 있으며, 다중막 구조를 가질 수 있다. 게이트 도전체와 액정층(3) 사이에는 게이트 절연막(140)이 위치한다. 게이트 절연막(140)은 무기 절연 물질을 포함할 수 있다.
게이트 절연막(140)의 일면에 반도체층(154)이 위치한다.
데이터선(171)은 반도체층(154)과 액정층(3) 사이에 위치하며, 제2 방향으로 뻗어 게이트선(121)과 교차한다. 소스 전극(173)은 데이터선(171)으로부터 뻗어 나와 게이트 전극(124)과 중첩할 수 있다. 드레인 전극(175)은 데이터선(171)과 분리되어 있고 도 8에 도시한 바와 같이 소스 전극(173)의 중앙을 향하여 연장된 막대 모양일 수 있다.
반도체층(154)의 일부는, 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이 영역에서, 데이터선(171) 및 드레인 전극(175)과 중첩하지 않을 수 있다. 반도체층(154)은 이러한 미중첩 부분을 제외하고 데이터선(171) 및 드레인 전극(175)과 실질적으로 동일한 평면 형태를 가질 수 있다.
하나의 게이트 전극(124), 하나의 소스 전극(173) 및 하나의 드레인 전극(175)은 반도체층(154)과 함께 하나의 박막 트랜지스터를 이루며, 박막 트랜지스터의 채널은 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이의 반도체층(154) 영역이다.
소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)과 액정층(3) 사이에는 보호막(180)이 위치한다. 보호막(180)은 질화 규소나 산화 규소 따위의 무기 절연 물질, 유기 절연 물질, 저유전율 절연 물질 등을 포함할 수 있다.
보호막(180)은 드레인 전극(175)의 일부와 중첩하는 접촉 구멍(185)을 갖는다.
보호막(180)과 액정층(3) 사이에는 제1 전극(191)이 위치한다. 제1 전극(191)은 접촉 구멍(185)을 통하여 드레인 전극(175)과 물리적, 전기적으로 연결되어 있으며, 드레인 전극(175)으로부터 데이터 전압을 인가 받는다. 제1 전극(191)은 화소 전극일 수 있다.
제1 전극(191)과 액정층(3) 사이에 제1 배향막(11)이 위치한다.
제2 표시판(200)은 제2 기판(210), 차광 부재(220), 제2 전극(270) 및 제2 배향막(21)을 포함한다.
제2 기판(210)의 일면에는 제2 전극(270)이 위치한다. 제2 전극(270)은 공통 전극일 수 있다.
제2 기판(210)과 제2 전극(270) 사이에 차광 부재(220)가 위치한다. 차광 부재(220)는 데이터선(171)과 중첩하여, 제2 방향으로 뻗을 수 있다. 도시하지는 않았으나, 차광 부재는 게이트선(121)과 중첩하여 제1 방향으로 뻗은 가로부를 더 포함할 수도 있다. 다만 차광 부재(220)는 생략될 수 있다.
제2 전극(270)과 액정층(3) 사이에 제2 배향막(21)이 위치한다.
그러면 이하에서, 도 10을 참고로 하여 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 표시 장치에 대하여 상세하게 설명한다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 패널의 단면도이다. 도 10을 참고로 하면, 제1 기판(110)에 산화규소 또는 질화규소 등으로 만들어진 버퍼층(111)이 위치한다.
버퍼층(111) 상에 반도체층(154)이 위치한다. 반도체층(154)은 p형 불순물로 도핑된 소스 영역(153) 및 드레인 영역(155)을 포함하고, 소스 영역(153) 및 드레인 영역(155) 사이에 위치한 채널 영역(151)을 포함한다.
게이트 절연막(140)은 반도체층(154) 및 버퍼층(111) 상에 위치하며 산화규소 또는 질화규소를 포함할 수 있다. 게이트 전극(124)은 반도체층(154)의 채널 영역(151)과 중첩하며, 게이트 절연막(140) 위에 위치한다.
층간 절연막(160)은 게이트 전극(124) 및 게이트 절연막(140) 상에 위치한다. 층간 절연막(160)은 제1 접촉 구멍(165) 및 제2 접촉 구멍(163)을 갖는다.
데이터선(171), 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)을 포함하는 데이터 도전체는 층간 절연막(160) 상에 위치한다.
드레인 전극(175)은 제1 접촉 구멍(165)을 통하여 드레인 영역(155)에 연결되어 있다. 또한, 소스 전극(173)은 제2 접촉 구멍(163)을 통하여 소스 영역(153)에 연결되어 있다.
보호막(180)은 데이터 도전체(171, 173, 175) 및 층간 절연막(160) 상에 위치하며, 보호막(180)은 접촉 구멍(185)을 갖는다.
제1 전극(191)은 보호막(180) 상에 위치한다. 제1 전극(191)은 화소 전극일 수 있다. 제1 전극(191)은 접촉 구멍(185)을 통하여 드레인 전극(175)과 연결되어 있다. 격벽(361)은 보호막(180) 상에 위치한다. 제1 전극(191)과 중첩하여 발광 소자층(370)이 위치하고, 발광 소자층(370)과 중첩하도록 제2 전극(270)이 위치한다. 제2 전극은(270)은 공통 전극일 수 있다.
이때, 제1 전극(191)은 정공 주입 전극인 애노드일 수 있고, 제2 전극(270)은 전자 주입 전극인 캐소드일 수 있다. 그러나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 표시 장치의 구동 방법에 따라 제1 전극(191)이 캐소드가 되고, 제2 전극(270)이 애노드가 될 수도 있다.
발광 소자층(370)은 발광층, 전자 전달층, 정공 전달층등을 포함할 수 있다.
제2 전극(270)과 중첩하여 봉지층(390)이 위치한다. 봉지층(390)은 유기물 또는 무기물을 포함할 수 있으며, 또는 유기물과 무기물이 번갈아 적층되어 있을 수도 있다. 봉지층(390)은 외부의 수분, 열, 기타 오염으로부터 표시 장치를 보호할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 표시 패널(300)의 하부에 위치하는 베이스 필름(700)을 포함하며, 베이스 필름(700)은 고분자를 포함하는 제1층(720) 및 제2층(730) 사이에 금속층(710)이 위치하는 구조를 갖는다. 따라서 금속층(710)에 의해 표시 장치의 중립면이 표시 패널(300)상에 위치하도록 하여, 표시 장치를 구부리는 경우에도 표시 패널(300)의 손상을 최소화한다. 또한, 금속층(710)의 양면에 고분자를 포함하는 제1층(720) 및 제2층(730)을 위치시킴으로써, 표시 장치의 구부림에 의한 금속층(710)의 손상을 막는다.
그러면 이하에서, 도면을 참고로 하여 본 발명의 일 실시예에 따른 베이스 필름의 제조 방법에 대하여 설명한다. 도 11 내지 도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 베이스 필름의 제조 공정을 나타낸 공정 흐름도이다.
도 11을 참고로 하면, 먼저 금속층(710)을 형성한다. 금속층(710)은 인바(Invar), 스테인레스 스틸, 티타늄 및 구리로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다. 금속층(710)의 두께는 20 ㎛ 내지 30 ㎛일 수 있다.
다음, 도 12를 참고로 하면 금속층(710)의 상부 및 하부에 각각 제1층(720) 및 제2층(730)을 위치시킨다. 제1층(720) 및 제2층(730)은 각각 고분자 물질을 포함한다. 이때, 제1층(720) 및 제2층(730)에 포함되는 고분자 물질은 모듈러스가 1 Gpa 내지 10 GPa 일 수 있다. 또한, 제1층(720) 및 제2층(730)의 두께는 각각 7 ㎛ 내지 15 ㎛일 수 있다. 제1층(720) 및 제2층(730)은 폴리이미드, 폴리페닐렌설파이드, 폴리에틸렌나프탈레이트 및 폴리아릴에테르케톤으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 물질을 포함할 수 있다. 제1층(720) 및 제2층(730)은 서로 동일한 물질을 포함할 수도 있고, 서로 다른 물질을 포함할 수도 있다.
다음, 도 13을 참고로 하면, 금속층(710)과 제1층(720) 사이, 금속층(720)과 제2층(730) 사이에 플라즈마를 공급하여 금속층(710), 제1층(720) 및 제2층(730)의 표면을 활성화시킨다. 즉, 플라즈마의 공급에 의하여 금속층(710), 제1층(720) 및 제2층(730) 표면에 위치하는 -COOH 또는 -OH기가 활성화 된다
도 14는 이렇게 표면이 활성화된 금속층(710), 제1층(720) 및 제2층(730)의 표면을 개략적으로 나타낸 것이다. 도 14에는 일부 반응기만 예시적으로 도시하였다.
다음, 도 15를 참고로 하면, 도 14에서와 같이 표면이 활성화된 금속층(710), 제1층(720) 및 제2층(730)에 압력을 가한다. 이러한 압력에 의해 금속층(710), 제1층(720) 및 제2층(730)의 표면에서 활성화된 반응기 -COOH 또는 -OH들이 서로 반응하여 결합한다.
이때 반응식은 하기와 같을 수 있다.
COOH + OH → COO + H20
OH + OH → O + H2O
즉, 상기와 같은 반응식에 의해 별도의 접착층이나 접착제 없이도 금속층(710)과 제1층(720), 금속층(710)과 제2층(730)이 서로 결합하게 된다. 따라서, 접착제나 접착층 없이도 제1층(720), 금속층(710), 제2층(730)을 서로 접착하여 베이스 필름(700)을 제조할 수 있다.
도 16은 본 제조 방법에 의한 금속층(710)과 제1층(720), 금속층(710)과 제2층(730)의 결합 원리를 도시한 것이다. 도 16에 도시한 바와 같이, 플라즈마에 의해 활성화된 -OH기 또는 -COOH기가 압력에 의해 인접한 층의 -OH기 또는 -COOH기와 반응함으로써, -COO-결합 또는 -O- 결합을 형성한다. 따라서 별도의 접착층 없이도 인접한 층이 서로 결합된다.
즉, 본 실시예에 따른 베이스 필름의 제조 방법은, 별도의 접착층이나 접착제를 사용하지 않고 금속층(710)과 제1층(720), 제2층(730)을 결합시킬 수 있어 경제적이다. 또한 접착제나 접착층을 사용하는 경우 이러한 층에 의해 베이스 필름(700)의 특성이 달라지거나, 베이스 필름(700)이 적용된 표시 장치의 중립면이 달라질 수 있으나, 본 실시예에 따른 베이스 필름(700)은 접착제나 접착층을 포함하지 않는바 이러한 문제점을 예방할 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
300: 표시 패널 700: 베이스 필름
710: 금속층 720: 제1층
730: 제2층 100: 제1 표시판
110: 제1 기판 200: 제2 표시판

Claims (20)

  1. 기판을 포함하는 표시 패널;
    표시 패널의 일면에 위치하는 베이스 필름을 포함하고,
    상기 베이스 필름은 서로 중첩하는 제1층 및 제2층;
    상기 제1층과 상기 제2층 사이에 위치하는 금속층을 포함하며,
    상기 제1층 및 제2층은 각각 모듈러스가 1 Gpa 내지 10 Gpa인 물질을 포함하고,
    상기 금속층의 두께는 상기 제1층 및 상기 제2층의 두께의 합보다 큰 표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 제1층 및 제2층은 각각 폴리이미드, 폴리페닐렌설파이드, 폴리에틸렌나프탈레이트 및 폴리아릴에테르케톤으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 물질을 포함하는 표시 장치.
  3. 제1항에서,
    상기 금속층은 인바, 스테인리스 스틸, 티타늄 및 구리로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 물질을 포함하는 표시 장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에서,
    상기 금속층의 두께는 20 ㎛ 내지 30 ㎛ 인 표시 장치.
  6. 제1항에서,
    상기 제1층 및 상기 제2층의 두께는 각각 7 ㎛ 내지 15 ㎛인 표시 장치.
  7. 제1항에서,
    상기 제1층 및 상기 제2층은 서로 동일한 물질을 포함하는 표시 장치.
  8. 제1항에서,
    상기 제1층 및 상기 제2층은 서로 다른 물질을 포함하는 표시 장치.
  9. 제1항에서,
    상기 금속층은 제1 금속층 및 제2 금속층, 및,
    상기 제1 금속층 및 상기 제2 금속층 사이에 위치하는 제3층을 더 포함하며,
    상기 제1 금속층은 상기 제1층과 상기 제3층 사이에 위치하고,
    상기 제2 금속층은 상기 제2층과 상기 제3층 사이에 위치하는 표시 장치.
  10. 제9항에서,
    상기 제1 금속층 및 상기 제2 금속층은 서로 동일한 물질을 포함하는 표시 장치.
  11. 제9항에서,
    상기 제1 금속층 및 상기 제2 금속층은 서로 다른 물질을 포함하는 표시 장치.
  12. 제1항에서,
    상기 표시 장치는 가요성으로,
    상기 표시 장치는 상기 표시 패널이 압축되는 방향 및 인장되는 방향으로 모두 구부러지는 표시 장치.
  13. 제1항에서,
    상기 표시 패널은 발광 표시 패널 또는 액정 표시 패널인 표시 장치.
  14. 제1항에서,
    상기 금속층은 인바를 포함하고,
    상기 제1층 및 상기 제2층은 폴리이미드를 포함하는 표시 장치.
  15. 제1항에서,
    상기 금속층은 인바를 포함하고,
    상기 제1층은 폴리이미드를 포함하고,
    상기 제2층은 폴리아릴에테르케톤을 포함하는 표시 장치
  16. 제1항에서,
    상기 금속층과 상기 제1층 사이 및 상기 금속층과 상기 제2층 사이에 접착층이 위치하지 않으며,
    상기 금속층 표면의 반응기와 상기 제1층 및 상기 제2층 표면의 반응기가 직접 결합하고 있는 표시 장치.
  17. 금속층을 준비하는 단계:
    상기 금속층의 양측에 각각 제1층 및 제2층을 위치시키는 단계:
    상기 금속층과 상기 제1층 사이 및 상기 금속층과 상기 제2층 사이에 플라즈마를 공급하여 상기 금속층, 상기 제1층 및 상기 제2층의 표면의 반응기를 활성화시키는 단계;
    상기 제1층, 상기 금속층 및 상기 제2층에 압력을 가하여 상기 제1층, 상기 금속층 및 상기 제2층을 결합시키는 단계;를 포함하고,
    상기 제1층 및 상기 제2층은 각각 모듈러스가 1 Gpa 내지 10 Gpa인 물질을 포함하고,
    상기 금속층의 두께는 상기 제1층 및 상기 제2층의 두께의 합보다 큰 베이스 필름의 제조 방법.
  18. 제17항에서,
    상기 제1층 및 제2층은 각각 폴리이미드, 폴리페닐렌설파이드, 폴리에틸렌나프탈레이트 및 폴리아릴에테르케톤으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 물질을 포함하고,
    상기 금속층은 인바, 스테인리스 스틸, 티타늄 및 구리로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 물질을 포함하는 베이스 필름의 제조 방법.
  19. 제17항에서.
    상기 금속층과 상기 제1층 사이 및 상기 금속층과 상기 제2층 사이에 플라즈마를 공급하여 상기 금속층, 상기 제1층 및 상기 제2층의 표면의 반응기를 활성화시키는 단계에서,
    상기 제1층, 상기 금속층 및 상기 제2층의 표면에 위치하는 -OH기 또는 -COOH기가 활성화되는 베이스 필름의 제조 방법.
  20. 제19항에서,
    상기 제1층, 상기 금속층 및 상기 제2층에 압력을 가하여 상기 제1층, 상기 금속층 및 상기 제2층을 결합시키는 단계에서,
    서로 접하는 층의 -OH기가 반응하여 -O- 결합을 형성하거나, 또는
    서로 접하는 층의 -OH기 및 -COOH기가 반응하여 -COO-결합을 형성하는 베이스 필름의 제조 방법.
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