KR20100050627A

KR20100050627A - 편광특성이 내재된 유연한 기판 및 그를 구비한 유연한 박막 액정 표시 장치

Info

Publication number: KR20100050627A
Application number: KR1020080109605A
Authority: KR
Inventors: 김연수; 유상현; 한대만; 김진수; 이남희; 백명기; 김태진; 성명석; 송헌일; 김지혜; 여윤선; 김동환
Original assignee: 웅진케미칼 주식회사
Priority date: 2008-11-06
Filing date: 2008-11-06
Publication date: 2010-05-14
Also published as: KR101002594B1

Abstract

본 발명은 기판 내 편광특성이 내재된 유연한 기판 및 그를 구비한 유연한 박막 액정 표시 장치에 관한 것이다.

본 발명은 유연한 고내열 플라스틱 기판 내에 와이어 그리드 격자를 형성시켜 편광특성이 내재되도록 한 유연한 기판을 제공하고, 종래 액정 표시 장치에 사용되는 기판에 대하여, 상기 편광특성이 내재된 유연한 기판을 대체 구비된 유연한 박막 액정 표시 장치를 제공하는 것이다. 나아가, 본 발명의 유연한 박막 액정 표시 장치는 별도의 편광판 적층없이 제작되므로 박막화를 구현하면서도, 기판 내 형성된 와이어 그리드 격자에 의해 우수한 편광 효율, 고투과율, 넓은 시야각을 가지므로, 액정 표시 장치의 휘도를 향상시킬 수 있다.

편광특성, 유연, 기판, 박막, 액정표시장치

Description

편광특성이 내재된 유연한 기판 및 그를 구비한 유연한 박막 액정 표시 장치{FLEXIBLE SUBSTRATE HAVING POLARIZATION AND THIN FLEXIBLE LIQUID CRYSTAL DISPLAY EQUIPPED WITH THEM}

본 발명은 편광특성이 내재된 유연한 기판 및 그를 구비한 유연한 박막 액정 표시 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 유연한 고내열 플라스틱 기판 내에 와이어 그리드 격자를 형성시켜 편광특성이 내재되도록 한 유연한 기판을 종래 액정 표시 장치에 사용되는 기판에 대체 구비함으로써, 별도의 편광판 적층 없이도 박막화가 구현된 유연한 박막 액정 표시 장치에 관한 것이다.

액정 표시 장치(Liquid Crystal Display)는 2개의 얇은 유리판 사이에 고체와 액체의 중간 성질을 가진 액정(liquid crystal)을 주입해 전원 공급 시, 액정분자의 배열을 변화시킴으로써 명암을 발생시켜 영상을 표시하는 디스플레이 장치이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 액정 표시 장치는 상부 기판(12)과 하부 기판(14)사이에 균일하게 스페이서(13)을 산포시키고 액정을 채워 실링한 후 양면에 편광판을 붙인 구조로 이루어진다.

상기 액정 표시 장치는 빛의 편광현상을 이용한 저전력 디스플레이 장치로서, 하부 에서 투과된 광원이 편광판(15)을 통과하면서 선편광된 후, 편광 특성이 없는 등방성의 하부기판(14)을 경과하여 편광을 회전시켜 주는 액정층(13 포함)을 지나게 된다. 이후, 다시 편광 특성이 없는 등방성의 상부기판(12)을 지나 편광판(11)을 통과함으로써, 빛의 편광 기능이 부여된다.

이러한 일반적인 상기 액정 표시 장치에 사용되는 편광판(11, 15)은 두께가 100 내지 300㎛이기 때문에, 전체적인 액정 표시 장치 박막화에 불리하고, 최근 액정 표시 장치의 박막화 추세에 역행하게 된다.

또한, 최근 액정 표시 장치는 초박형뿐만 아니라, 내구성, 유연성이 요구되는 바, 종래 기판 재질로 사용된 단단하고 평활도가 좋은 경질 유리 물질(rigid glass material) 대신에, 상부 기판(12)과 하부 기판(14)을 유연한 기판재질로 대체하고 있다.

이에, 도 2는 유연한 재질로 이루어진 기판의 단면도를 도시한 것으로서, 도 1과 동일한 구조상에, 상부 기판(12)과 하부 기판(14)을 도 2의 유연한 기판(24)으로 대체함으로써, 액정 표시 장치의 내구성 및 유연성을 향상시킬 수 있다.

그러나, 통상의 편광판(11, 15)의 두께가 100 내지 300㎛이기 때문에, 도 2에서 유연한 기판(24)을 200㎛ 이하의 두께로 제작하여 대체한다고 하더라도, 종래 편광판을 적층할 경우, 유연한 액정 표시 장치의 전체 두께는 400 내지 1000㎛를 가지게 된다.

이러한 유연한 액정 표시 장치는 최근 향상된 유리 가공기술을 이용하여 제작되는 박형 유리 기판으로 이루어진 액정 표시 장치와 비교할 때, 두께에 대한 이점이 없 게 된다.

이에, 본 발명자들은 유연한 액정 표시 장치의 초박형 요구를 충족하기 위하여 노력한 결과, 별도의 편광판을 적층하지 않고도, 종래 기판에 대체하여 기판 내 편광특성이 내재되도록 한 유연한 기판을 구비하여 유연한 박막 액정 표시 장치를 제작함으로써, 본 발명을 완성하였다.

본 발명의 목적은 기판 내 와이어 그리드 격자를 형성시켜 편광특성이 내재된 유연한 기판을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기 편광특성이 내재된 유연한 기판을 구비한 유연한 박막 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.

본 발명은 유연한 고내열 플라스틱 기판 내 마스크 증착방법으로 와이어 그리드 격자를 형성하여, 기판 내 편광특성이 내재되도록 한 액정 표시 장치용 유연한 기판을 제공하는 것이다.

본 발명의 바람직한 기판은 유연한 고내열 플라스틱 기판 일면에, 오버코팅층, 상기 오버코팅층상에 형성된 와이어 그리드 격자를 포함하는 배리어코팅층 및 하드 코팅층이 적층되고,

상기 유연한 고내열 플라스틱 기판 이면에, 오버코팅층 및 투명전극이 순차 적층된 구조이다.

본 발명에서 사용되는 유연한 고내열 플라스틱 기판 재질은 폴리카보네이트, 폴리에틸렌, 폴리에테르술폰, 폴리이미드, 폴리아릴네이트 등의 플라스틱으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이다.

상기 유연한 기판 내 형성된 와이어 그리드 격자 주기는 50 내지 400nm이며, 와이어 그리드 격자의 단위 높이가 20 내지 100nm 인 것을 특징으로 한다.

본 발명은 유연한 하부 기판 상에 스페이서 및 유연한 상부 기판이 순차 적층된 유연한 액정 표시 장치에 있어서, 상기 유연한 상부 기판 및 하부 기판에 대하여, 본 발명의 기판 내에 와이어 그리드 격자가 형성되어 편광특성이 내재된 유연한 기판이 대체된 구조의 유연한 박막 액정 표시 장치를 제공한다.

본 발명의 유연한 박막 액정 표시 장치의 두께는 100 내지 250㎛이며, 상기 와이어 그리드 격자 주기는 50 내지 400nm이고, 와이어 그리드 격자 단위 높이가 20 내지 100nm이다.

본 발명에 따라, 유연한 액정 표시 장치용 기판에 있어서, 기판 내 와이어 그리드 격자를 형성하여, 기판 내 편광특성이 내재된 유연한 기판을 제공할 수 있다.

본 발명의 기판 내 편광특성이 내재된 유연한 기판을 종래 유연한 액정 표시 장치에 사용되는 기판에 대체하여 구비함으로써, 박막화가 구현 가능한 유연한 박막 액정 표시 장치를 제공할 수 있다.

이하, 본 발명을 상세히 설명하고자 한다.

본 발명은 유연한 고내열 플라스틱 기판 내 마스크 증착방법으로 와이어 그리드 격자를 형성하여, 기판 내 편광특성이 내재되도록 한 액정 표시 장치용 유연한 기판을 제공한다.

본 발명의 바람직한 기판은 유연한 고내열 플라스틱 기판(35) 일면에, 오버코팅층(34), 상기 오버코팅층상에 형성된 와이어 그리드 격자(31)를 포함하는 배리어코팅층(33) 및 하드 코팅층(32)이 적층되고,

상기 유연한 고내열 플라스틱 기판(35) 이면에, 오버코팅층(36) 및 투명전극(37)이 순차 적층된 구조이다.

도 3에서 도시한 바와 같이, 본 발명은 기판 내에 와이어 그리드 격자를 형성함으로써, 와이어 그리드 격자(31)와 평행하게 입사되는 편광 성분(s파)은 반사되고, 와이어 그리드 격자(31)와 수직으로 입사되는 편광 성분(p파)은 투과되도록 한다. 이러한 현상을 이용하여 고투과율, 우수한 편광 효율을 가지는 유연한 기판을 제조할 수 있다.

따라서, 본 발명은 기판 내 편광특성이 내재된 유연한 기판을 제공함으로써, 별도의 편광판을 필요로 하지 않으므로, 액정 표시 장치의 박막화를 구현할 수 있다.

이때, 기판 내 형성된 와이어 그리드 격자(31)는 그 주기가 50 내지 400nm이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 100 내지 300nm이다.

상기 와이어 그리드 격자(31) 주기가 50nm 미만으로 좁으면, 주로 UV 영역에서 편광 효과가 발생하여 바람직하지 않고, 세심한 제작공정으로 인하여 생산성이 저하되며, 400nm를 초과하면, 지나치게 넓게 분포되어 형성됨에 따라, 편광특성이 미흡 하고, 적외선영역에서 주로 편광효과가 발생하는 문제가 있다.

상기 편광특성이 내재된 유연한 기판의 와이어 그리드 격자(31)는 포토리소그라피 공정 또는 스퍼터 공정으로 균일한 크기와 원하는 위치에 제작할 수 있다. 이때, 와이어 그리드 격자(31)의 단위 높이는 20 내지 100nm이 바람직하며, 20nm 미만이면, 패턴형성 효과에 따른 고투과율, 우수한 편광 효율, 넓은 시야각을 기대할 수 없고, 100nm를 초과하면, 기판을 구부릴 때 외부충격에 의한 크랙이 발생하여 유연성이 떨어진다.

본 발명에 사용되는 유연한 고내열 플라스틱 기판은 투명성을 가지며 특히, 증착온도를 견딜 수 있는 통상의 폴리머 또는 플라스틱 재질을 사용할 수 있다. 바람직한 일례로는 폴리카보네이트, 폴리에틸렌, 폴리에테르술폰, 폴리이미드, 폴리아릴네이트 등 의 플라스틱에서 선택되는 어느 하나를 선택 사용할 수 있다.

본 발명의 편광 특성이 내재된 유연한 기판은 유연한 고내열 플라스틱 기판(35)의 양면에, 오버코팅층(34, 36)을 코팅한 후, 기판에 포토리소그라피 공정 또는 스퍼터 공정으로 와이어 그리드를 형성시킨 후, 배리어코팅층(33)을 상기 와이어 그리드 격자(31) 상에 형성시키고, 하드코팅층(32) 코팅하고, 상기 유연한 고내열 플라스틱 기판(35)의 하부에 형성된 오버코팅층(36)상에 투명전극(37)을 증착하여 제작할 수 있다.

본 발명의 유연한 기판 구조에 있어서, 와이어 그리드 격자를 배리어코팅층에 삽입하는 것은 와이어 그리드를 외부충격에서 보호하려는 목적과 와이어 그리드에 의한 배리어코팅층의 투습 및 투산소 능력을 향상시키는데 목적이 있다.

이때, 상기 유연한 기판 상하면에 적층되는 오버코팅층(34, 36), 배리어코팅층(33), 하드코팅층(32) 및 투명전극(37)은 종래 공지된 유연한 기판에 적용되는 것과 목적 및 구성이 동일하므로, 본 명세서에서는 상기 층에 대한 조성 및 형성방법에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

본 발명의 유연한 기판은 50 내지 125㎛의 두께로 제작 가능하여, 종래 유리 기판 대비 박막화에 유리하고, 특히, 기판 내에 와이어 그리드 격자 형성으로 인하여 편광특성이 내재되도록 함으로써, 액정 표시 장치의 초박막화를 구현할 수 있다.

이에, 본 발명은 유연한 하부 기판 상에 스페이서 및 유연한 상부 기판이 순차 적층된 유연한 액정 표시 장치에 있어서, 상기 유연한 상부 기판 및 하부 기판에 대하여, 본 발명의 편광특성이 내재된 유연한 기판으로 대체 구성된 유연한 박막 액정 표시 장치를 제공한다.

더욱 상세하게는 도 4에서 도시한 유연한 상부 기판(41) 및 하부 기판(43)에 도 3의 기판 내 편광특성이 내재된 유연한 기판을 사용하고, 상기 상부 기판(41)과 하부 기판(43)사이에 균일하게 스페이서(42)를 산포시키고 액정을 채워 실링한 구조의 유연한 박막 액정 표시 장치를 제공할 수 있다.

도 5는 상기 본 발명의 유연한 박막 액정 표시 장치의 상세 단면도로서, 하부에서 투과되는 빛이 편광특성을 가지는 유연한 하부 기판(53)을 경과하면서 선편광된 후, 스페이서(52)를 포함하는 액정층을 통과하면서 상기 선편광된 빛을 회전시키고, 다시 편광특성을 가지는 상부기판(51)을 경과하도록 함으로써, 빛의 편광특성을 극대화한다.

이에, 본 발명의 유연한 박막 액정 표시 장치는 기판 내 편광특성이 내재된 유연한 기판을 구비하는 것만으로 별도의 편광판을 구비하지 않더라도, 종래 편광판이 구비된 액정 표시 장치 대비, 동등 이상의 편광특성을 보일 수 있다.

또한, 본 발명의 유연한 박막 액정 표시 장치는 기판 내 와이어 그리드 격자가 50 내지 400nm 주기로 형성되어, 기판 내 편광특성이 내재된 기판을 구비함으로써, 별도의 편광판 적층 없이 제작할 수 있으므로 박막화를 구현할 수 있다.

이때, 유연한 박막 액정 표시 장치의 두께는 300㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 100 내지 250㎛로 제작할 수 있다.

상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은

첫째, 종래 유연한 재질로 이루어진 기판 내에 와이어 그리드 격자를 형성하여, 기판 내 편광특성이 내재되도록 한, 유연한 기판을 제공하였다.

둘째, 상기 기판 내 편광특성이 내재된 유연한 기판을 종래 액정 표시 장치에서 사용되는 기판과 대체함으로써, 유연한 박막 액정 표시 장치를 제공하였다.

셋째, 본 발명의 유연한 박막 액정 표시 장치는 유연한 기판 자체로부터 부여되는 내구성 및 유연성과 더불어, 기판 내에 와이어 그리드 격자가 형성되어 편광특성이 내재되도록 함으로써, 별도의 편광판 적층 없이 제작할 수 있으므로 100 내지 250㎛ 두께의 초박막화를 구현할 수 있다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기 술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

도 1은 종래 유리 기판으로 이루어진 액정 표시 장치를 도시한 것이고,

도 2는 종래 유연한 기판의 단면도를 도시한 것이고,

도 3은 본 발명의 편광 특성을 가지는 유연한 기판의 단면도를 도시한 것이고,

도 4는 본 발명의 편광 특성을 가지는 유연한 기판으로 이루어진 유연한 박막 액정 표시 장치를 도시한 것이고,

도 5는 도 4의 유연한 박막 액정 표시 장치의 상세 단면도이다.

Claims

유연한 고내열 플라스틱 기판 내 와이어 그리드 격자를 형성하여, 기판 내 편광특성이 내재되도록 한 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치용 유연한 기판.
제1항에 있어서, 상기 기판이, 유연한 고내열 플라스틱 기판 일면에, 오버코팅층, 상기 오버코팅층상에 형성된 와이어 그리드 격자를 포함하는 배리어코팅층 및 하드 코팅층이 적층되고,

상기 유연한 고내열 플라스틱 기판 이면에, 오버코팅층 및 투명전극이 순차 적층된 것을 특징으로 하는 상기 액정 표시 장치용 유연한 기판.
제1항에 있어서, 상기 와이어 그리드 격자 주기가 50 내지 400nm인 것을 특징으로 하는 상기 액정 표시 장치용 유연한 기판.
제1항에 있어서, 상기 와이어 그리드 격자 높이가 20 내지 100nm인 것을 특징으로 하는 상기 액정 표시 장치용 유연한 기판.
유연한 하부 기판 상에 스페이서 및 유연한 상부 기판이 순차 적층된 유연한 액정 표시 장치에 있어서,

상기 유연한 상부 기판 및 하부 기판이 제1항의 유연한 고내열 플라스틱 기판 내 와이어 그리드 격자를 형성되어, 기판 내 편광특성이 내재된 유연한 기판인 것을 특징으로 하는 유연한 박막 액정 표시 장치.
제5항에 있어서, 상기 유연한 액정 표시 장치의 두께가 100 내지 250㎛인 것을 특징으로 하는 상기 유연한 박막 액정 표시 장치.
제5항에 있어서, 상기 와이어 그리드 격자 주기가 50 내지 400nm인 을 특징으로 하는 상기 유연한 박막 액정 표시 장치.
제5항에 있어서, 상기 와이어 그리드 격자 높이가 20 내지 100nm인 것을 특징으로 하는 상기 유연한 박막 액정 표시 장치.