KR20100023355A - 플렉시블 디스플레이 기판 - Google Patents

Abstract

본 발명은 플렉시블 디스플레이 기판에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 플렉시블 디스플레이 기판에 있어서, 기판은 제1층, 제2층 또는 제1층, 제2층 및 제3층으로 이루어지고, 상기 제1층 및 제3층은 광학필름으로 상기 제2층은 15 내지 200㎛의 박판 유리로 이루어지며, 각층이 접합된 플렉시블 디스플레이 기판을 제공한다.

플렉시블, 디스플레이, 격벽, 박판 유리

Description

플렉시블 디스플레이 기판{flexible display substrate}

본 발명은 플렉시블 디스플레이 기판에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 박판의 유리를 이용한 플렉시블한 디스플레이 기판에 관한 것이다.

현대 시각정보 전달매체의 중요성이 강조됨에 따라 표시장치에 대한 개발도 활발해지고 있다. 상기 표시장치로는 CRT(Cathode Ray Tube), 유기전계광소자(Electro Luminescence; EL), VFD(Vacuum Fluorescent Display), FED(Field Emission DisplayD), PDP(Plasma Display Panel) 등의 자체가 빛을 내는 발광형과 액정표시장치(Liquid Crystal Display; LCD)와 같이 자체가 빛을 내지 못하는 비발광형의 표시장치로 나눌 수 있다.

최근의 정보화 사회에서 표시장치는 시각정보 전달매체로서 그 중요성이 더 한층 강조되고 있으며, 향후 주요한 위치를 점하기 위해서는 저소비전력화, 경량화, 박형화, 고화질화, 고투명도 등의 요건을 충족시켜야 한다.

이러한 가운데 플렉시블한 디스플레이 장치가 개발되었는 데, 일반적으로 플렉시블 디스플레이는 자유롭게 휠 수 있는 디스플레이를 말하며, 이러한 디스플레이는 종이처럼 접거나 말아도 손상되지 않는 특징을 갖는다. 이러한 플렉시블 디스플레이는 그 자체가 특정 표시소자를 지칭하는 것이 아니라 플렉시블한 특징이 구현가능한 모든 구조의 표시소자를 지칭하는 것이다. 따라서, 플렉시블 디스플레이는 다양한 표시소자로 제작할 수 있는데, 현재는 액정표시소자, 유기전계발광소자(Organic Light Emitting Diode, OLED) 및 E-PAPER 등에 사용되고 있다.

액정표시소자는 액정의 광학적 이방성을 이용하여 이미지를 표현하는 장치로서, 기존의 브라운관에 비해 시인성이 우수하고 평균소비전력도 같은 화면크기의 브라운관에 비해 작을 뿐만 아니라 발열량도 작기 때문에 최근에 평판 정보표시장치로서 각광받고 있다.

유기전계발광소자(OLED)는 소자 자체가 스스로 빛을 내기 때문에 어두운 곳이나 외부 빛이 들어올 때도 시인성이 좋으며, 모바일(mobile) 디스플레이의 성능을 판가름하는 중요한 기준인 응답속도가 현존하는 디스플레이 가운데 가장 빠르기 때문에 완벽한 동영상을 구현할 수 있다. 또한 유기전계발광소자(OLED) 디스플레이는 다른 디스플레이에 비해 고화질을 가질 수 있다는 점과 제조공정이 단순하여 향후 가격 경쟁에서 유리하다는 점에서 차세대 평판 디스플레이로 주목받고 있다.

이러한 디스플레이 기판은 가스 배리어 특성으로 대표되는 기판을 통한 산소나 수분 등의 기체 투과성이 중요하다. 이는 표시소자를 구성하는 소재의 내구성이 투과된 산소나 수분에 의해 영향을 받기 때문이며, 특히 유기전계발광소자(OLED)의 경우 발광층의 재료가 산소나 수분에 매우 민감하기 때문에 이들 침입 에 의해 유기전계발광소자의 성능이 저하되고 수명이 단축될 수 있다는 문제점이 있다.

이러한 표시소자의 내구성에 영향을 미치는 기체의 침입을 막고, 미세크기의 표시소자를 형성하기에 적합한 표면평탄성과 기계적 특성 그리고 투광성이 좋은 소재로 유리가 일반적으로 사용되었다. 그러나, 유리판의 두께를 줄여 플렉시블 디스플레이 기판에 사용하기 위해서는 유리의 깨짐성이 문제가 될 수 있다. 이와는 대조적으로 플라스틱은 일반적으로 0.1 내지 0.2 ㎜ 두께의 필름형태로 플렉시블한 디스플레이 장치의 기판으로 사용되고 있다. 이러한 플라스틱 기판은 유리보다 더 유연하고, 깨짐성이 적으며, 유리의 밀도보다 더 작아서 가벼운 표시소자를 구성할 수 있는 장점들을 가지고 있다. 그러나, 유리에 비해 산소, 수분의 투과성이 높아, 유기물로 이루어진 플라스틱 기판, 유기물과 무기물의 적층구조를 갖는 기판, 얇은 스테인레스 스틸이나 알루미늄과 같은 금속층을 포함하는 기판 등의 형태로 산소 및 수분의 투과도에 따라 다양하게 조절하여 적용되고 있다.

대한민국 등록특허 제300425호는 PET, PEN, PES, PC 및 PAR 등의 폴리머 중 하나가 적용되는 베이스층과, 상기 베이스층의 상부 전면에 적층되며 솔벤트 배리어, 하드 코트, 오버 코트 및 평활막 중 적어도 하나가 적용되는 제 1 보호층과, 상기 제 1 보호층의 상부 전면에 적층되며 유기물 또는 무기물의 가스 배리어가 적용되는 제 1 가스 배리어층으로 된 다층 구조로 복수의 가스 배리어층을 마련하여 가스의 유입을 차단하는 유기전계발광소자의 플라스틱 기판이 개시되어 있다. 이와 같은 다층막 구조의 플라스틱 기판은 제조공정상 제조비용이 많이 들고, 광 투과도 가 떨어지는 단점이 있다.

또한 대한민국 공개특허 제2007-0071442호에 있어서, 유연한 기판은 폴리카르보네이트(PC), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN) 등을 포함하는데 이 경우 보호층으로 금속층을 포함하는 플라스틱 시트 물질을 마련하여 플라스틱 기판에 추가하여 외부에서 들어오는 산소나 수분 등으로 인한 가스 유입을 차단하는 기체방어막 물질이 포함된 기판이 개시되어 있다. 이와 같은 금속층을 포함하는 기판은 금속층으로 인해 투과율이 현저히 저하되는 단점이 있다.

따라서, 표시소자의 안정성을 저해하는 산소, 수분등이 외부로부터 소자내로의 투과를 최소화하는 배리어층을 형성하는데 광 투과성이 우수한 박형 유리판을 사용하고, 유리판과 필름형 플라스틱판의 접합공정을 단순화하여, 기존의 플렉시블 플라스틱기판보다 더 유리한 광투과성, 배리어(barrier) 특성과 함께 제조비용에서 유리한, 박형 유리판을 포함한 다층형 플라스틱 플렉서블 디스플레이 기판의 제조 방안이 모색되었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 본 발명의 목적은 경박, 경량, 플렉시블한 기판을 제조하는 데 있다.

또한 본 발명은 박형 유리판을 사용함으로서 제조과정을 단순히 하여 제조비용을 낮추려는데 목적이 있다.

또한 본 발명은 유리층이 배리어(barrier)로 작용을 하여 외부로 가스등의 유입을 차단하고 광투과성이 우수한 기판을 제조하는 데 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 플렉시블 디스플레이 기판에 있어서,기판은 제1층과 제2층으로 이루어지고, 상기 제1층은 광학필름으로 상기 제2층은 15 내지 200㎛의 박판 유리로 이루어지며, 상기 제1층과 상기 제2층이 접합된 플렉시블 디스플레이 기판을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 제2층인 박판유리 상면에 광학필름으로 이루어진 제3층이 더 포함되어 접합된 플렉시블 디스플레이 기판을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 광학필름의 두께가 5 내지 200㎛인 플렉시블 디스플레이 기판을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 박판유리의 표면이 실란계 커플링제로 표면처리하여 광학필름과 박판유리가 접합된 플렉시블 디스플레이 기판을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 광학필름이 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌술폰(PES), 투명형 폴리이미드(PI), 폴리아릴레이트(PAR), 폴리싸이클릭올레핀 (PCO), 가교형 에폭시, 가교형 우레탄필름으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나로 이루어진 플렉시블 디스플레이 기판을 제공한다.

상기 본 발명으로 제조된 플렉시블 디스플레이 기판은 경량, 경박, 플렉시블한 효과가 있다.

또한 본 발명으로 인한 플렉시블 디스플레이 기판의 유리층은 배리어(barrier)로 작용을 하여 외부로 가스등의 유입을 차단하여 제품의 성능을 유지시키고 수명을 연장시킬 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명으로 인한 플렉시블 디스플레이 기판은 적층형 유,무기 복합구조에 비해 제조과정이 단순해짐으로 제조비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명으로 인한 플렉시블 디스플레이 기판은 적층형 유,무기 복합구조에 비해 광투과성이 우수한 장점이 있다.

이하 본 발명에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 우선, 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.

본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 “약”, “실질적으로” 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.

유리란 일반적으로 규사, 소다회, 탄산석회 등의 혼합물을 고온에서 녹인 후 냉각하는 과정에서 결정화가 일어나지 않은 채 고체화되면서 생기는 투명도가 높은 물질을 말한다. 이러한 유리는 점도가 무한히 높은 용액상태로 고화된 물체이다. 유리 용융액(유리물)을 냉각시키면 열역학적 임계영역을 통과한 후 액체의 구조와 유사한 준 안정한 과냉각액체로 동결되며 유리 용융액은 냉각시 준 안정한 상태인 유리상태로 전환된다.

또한 아무리 끓여도 끓지않으며 수증기로 증발하지도 않고 녹았다가 급냉을 시킬 때 그 구조가 매우 불규칙한 특성을 갖고 있다. 이렇게 차갑게 냉각되어 굳어진 유리는 너무 빨리 차가워졌기 때문에 상당히 불안정하고, 강도가 낮아 쉽게 깨져버린다. 그래서 이때는 서냉이라는 과정을 다시 거치고, 급냉시킨 유리를 약 700℃ 정도로 유지되어 있는 로(furnace)안에 넣고 아주 천천히 온도를 낮춰가면 유리가 투명성을 잃지 않으면서 꽤 강한 강도를 가지게 된다. 유리는 고온에서도 점도가 상당히 높은 용액을 냉각시킨 재료이므로 이온결정이나 혹은 금속과 같이 일정한 용융온도에서 저절로 결정화되는 물질과는 달리 고온의 작업온도에서도 유리구조 단위들(사면체, 팔면체)은 결정격자와 같이 규칙적인 배열을 이루지 못한다.

유리가 가지고 있는 뚜렷한 성질은 빛에 대한 투명도이며 화학적으로 매우 안정한 재료이다. 광학유리의 용도로 쓰이는 유리의 경우 굴절률은 분산율과 함께 매우 중요시되며, 또한 투광성을 좋게 한다는 것은 유리의 가장 큰 특징 중 하나이다. 상기 유리에 빛이 입사되면 일부가 표면에서 반사되고 그 이외는 유리 속으로 들어가는데 일부는 유리에 흡수되고 나머지는 투과한다. 이때 반사되는 양은 굴절률에 따라 정해진다. 보통의 판유리에 빛이 수직으로 입사하면, 반사광의 양은 한면에서 4%, 양면일 때 8%이며, 투과광은 92%를 넘지 않는다. 흡수는 순수한 원료로서 만들어진 무색투명한 것이 1cm당 0.3% 정도이다.

상기 유리 제품을 플렉시블 디스플레이의 용도로 쓰려면, 경량이면서도 경박하고 유연한 것이어야 하는데, 본 발명의 일실시예에 따른 유리는 현재 나와있는 기술로서 유리의 두께를 15㎛까지 식각하여 제조할 수 있는 기술이 개발되었다.

따라서, 본 발명은 이러한 초박판 유리를 이용하여 플렉시블한 기판에 활용하고자 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 평판표시장치의 기판의 개략도를 나타낸 것이다.도 1에 따른 본 발명의 플렉시블 디스플레이 장치는 제1층과 제2층으로 형성되어 있으며, 상기 제1층(110)과 상기 제2층(120)을 상호 접합시키는 데, 이때 제1층은 광학필름으로 이루어지며, 제2층은 박판 유리인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 제2층(120)의 박판 유리는 두께가 15 내지 200㎛이며 기존의 유리와는 달리 플렉시블한 특징이 있어 종이처럼 말아도 깨지지 않는 특징이 있다. 또한, 상기 박판 유리는 투명도가 우수할 뿐만 아니라 배리어층(barrier)을 형성하여 습도나 가스 등을 외부로 차단하여 성능이 저하되거나 수명이 단축되는 것을 방 지할 수 있다. 상기 제1층(110)은 광학필름으로 이루어지며 두께는 5 내지 200㎛로 하는 것이 바람직하다. 상기 범위내로 광학필름의 제조시 기판의 플렉시블한 성질을 그대로 유지할 수 있다. 상기 박판유리는 광학필름과의 부착력을 향상시키기 위해 실란계 커플링제등으로 표면처리된 것을 포함한다. 실란계 커플링제로 표면을 처리하여 접착층(adhesion layer)을 형성한 경우 유리와 광학필름간 접착력을 향상시켜 보다 안정적인 플렉시블 기판을 제조할 수 있다.

도 2는 본 발명의 다른 실시예로서 박판유리인 제2층(120)에 제3층(130)이 접합된 형상이다. 상기 제3층(130)은 제1층이 접착된 박판 유리면의 반대면에 제3층(130)이 추가로 접합된다. 상기 제3층(130)은 제1층(110)과 같이 광학필름으로 이루어지는데, 상기 제1층(110)과 동일한 물질로 제한되는 것은 아니며, 동일 물질 또는 다른 물질의 광학필름이 사용될 수 있다.

본 발명의 상기 제1층(110) 및 제3층(130)은 광학필름으로서 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌술폰(PES), 투명형 폴리이미드(PI), 폴리아릴레이트(PAR), 폴리싸이클릭올레핀(PCO), 가교형 에폭시, 가교형 우레탄필름으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 사용할 수 있다. 상기 제1층(110) 및 제3층(130)의 두께는 5 내지 200㎛로 하는 것이 바람직하다. 상기 범위내로 광학필름의 제조시 기판의 플렉시블한 성질을 그대로 유지할 수 있다.

상기 박판 유리와 광학필름을 접합하는 데 있어 본 발명의 비제한적인 예로 라미네이팅법을 이용하여 접합한다. 상기 라미네이팅법을 이용하면 고가의 장비없 이 간편하게 박판유리와 광학필름을 적층시킬 수 있다.

본 발명으로 인한 플렉시블 디스플레이 기판은 85% 이상의 투명도를 나타낸다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 플렉시블 디스플레이 기판의 개략도.

도 2은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 광학필름이 한층더 적층된 플렉시블 디스플레이 기판의 개략도.

Claims (5)

1. 플렉시블 디스플레이 기판에 있어서,

   기판은 제1층과 제2층으로 이루어지고, 상기 제1층은 광학필름으로 상기 제2층은 15 내지 200㎛의 박판 유리로 이루어지며, 상기 제1층과 상기 제2층이 접합된 플렉시블 디스플레이 기판.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제2층인 박판유리 상면에 광학필름으로 이루어진 제3층이 더 포함되어 접합된 플렉시블 디스플레이 기판.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 광학필름의 두께는 5 내지 200㎛인 플렉시블 디스플레이 기판.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 박판유리의 표면은 실란계 커플링제로 표면처리하여 광학필름과 박판유리가 접합된 플렉시블 디스플레이 기판.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 광학필름은 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리에틸렌테레프탈레이 트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌술폰(PES), 투명형 폴리이미드(PI), 폴리아릴레이트(PAR), 폴리싸이클릭올레핀 (PCO), 가교형 에폭시, 가교형 우레탄필름으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나로 이루어진 플렉시블 디스플레이 기판.

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