KR20110109434A - 플렉서블 표시판의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 플렉서블 표시판의 제조 방법은 제1 기판 위에 배향막을 형성하는 단계, 배향막 위에 접착성을 가지는 간격재용 물질층을 형성하는 단계, 기둥형 간격재를 예비 열처리하는 단계, 간격재용 물질층을 노광 및 현상하여 기둥형 간격재를 형성하는 단계, 제1 기판과 마주하는 제2 기판을 정렬하는 단계, 제1 기판 및 상기 제2 기판을 가압 및 열처리하여 결합하는 단계를 포함한다.

Description

플렉서블 표시판 및 그 제조 방법{FLEXIBLE PANEL AND METHOD OF MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로, 특히 플렉서블 기판을 포함하는 표시판에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나로서, 화소 전극과 공통 전극 등 전기장 생성 전극(field generating electrode)이 형성되어 있는 두 장의 표시판과 그 사이에 들어 있는 액정층을 포함한다.
이러한 표시판은 무겁고 파손되기 쉬운 유기 기판을 사용하기 때문에 휴대성 및 대화면 표시에 한계가 있다. 따라서 근래에는 중량이 가볍고 충격에 강할 뿐만 아니라 가요성(flexible)인 플라스틱(plastic) 기판을 사용하는 표시판이 개발되고 있다.
이러한 가요성 표시판은 구부릴 경우 가장자리와 기판 중심에서의 구부러짐 정도가 달라지게 되어 중심과 가장자리의 셀갭이 달라진다. 즉, 기판 중심은 기판이 눌러주어 셀 갭이 줄어드나 기판 가장자리는 기판의 탄성을 이기지 못해 셀 갭이 커지게 되는 것이다.
이처럼 셀 갭이 변화하게 되면 셀 갭 변화에 따라서 휘도가 다르게 되고, 고정되지 않는 간격재가 이동하여 배향막이 손상되는 등의 불량이 발생한다.
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 안정적인 셀 갭을 유지하여 균일한 휘도를 가지는 플렉서블 표시판 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 표시판의 제조 방법은 제1 기판 위에 배향막을 형성하는 단계, 배향막 위에 접착성을 가지는 간격재용 물질층을 형성하는 단계, 기둥형 간격재를 예비 열처리하는 단계, 간격재용 물질층을 노광 및 현상하여 기둥형 간격재를 형성하는 단계, 제1 기판과 마주하는 제2 기판을 정렬하는 단계, 제1 기판 및 상기 제2 기판을 가압 및 열처리하여 결합하는 단계를 포함한다.
상기 노광은 5초 내지 15초 동안 진행할 수 있다.
상기 예비 열처리 단계에서, 간격재용 물질층의 용매를 제거할 수 있으며, 100℃의 온도에서 3분 동안 진행할 수 있다.
상기 간격재용 물질층은 네가티브 감광 물질로 형성할 수 있으며, 네가티브 감광 물질은 JSR-137N(Japan synthesis rubber. Co. 제조) 또는 SU-8(Microchem Co. 제조)일 수 있다.
상기 가압은 3kg 내지 4kg의 무게로 가압할 수 있으며, 결합하는 단계에서 상기 열처리는 180℃ 내지 250℃의 온도에서 1시간 동안 진행할 수 있다.
상기 제1 기판 또는 제2 기판에 밀봉재를 형성하는 단계, 제1 기판과 제2 기판 사이에 액정을 충진하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 배향막은 유기 배향막으로 형성할 수 있다.
상기한 다른 과제를 달성하기 위한 플렉서블 표시판의 제조 방법은 제1 기판, 제1 기판과 마주하는 하는 제2 기판, 제1 기판과 제2 기판 사이에 위치하는 액정층, 제1 기판과 제2 기판에 부착되어 있으며 제1 기판과 제2 기판 사이의 간격을 유지하는 기둥형 간격재를 포함하고, 기둥형 간격재는 접착성을 가지는 물질로 이루어진다.
상기 접착성을 가지는 물질은 네가티브 감광 물질로 형성할 수 있으며, 네가티브 감광 물질은 JSR-137N(Japan synthesis rubber. Co. 제조) 또는 SU-8(Microchem Co. 제조)일 수 있다.상기 제1 기판 및 제2 기판에 형성되어 있는 유기 배향막을 더 포함하고, 기둥형 간격재는 제1 기판 및 제2 기판의 유기 배향막과 접촉하고 있을 수 있다.
상기 제1 기판 및 제2 기판은 가요성 기판일 수 있다.
이와 같이 접착성을 가지는 물질로 간격재를 형성하면 상, 하부 기판이 간격재에 의해서 안정적으로 지지됨으로 기판이 휘더라도 균일한 셀 갭을 유지할 수 있다.
따라서 균일한 휘도를 가지는 고품질의 액정 표시 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 액정 표시 장치를 간략하게 도시한 단면도로, 액정 표시 장치를 구부렸을 때 단면도이다.
도 2는 종래 기술에 따른 기둥형 간격재를 형성할 경우 곡률 반경에 따른 투과율 변화를 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명에 따른 기둥형 간격재를 형성할 경우 곡률 반경에 따른 투과율 변화를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명에 따른 액정 표시 장치를 제조하는 방법을 순서대로 도시한 순서도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 기둥형 간격재를 형성한 후 러빙을 실시한 후의 기둥형 간격재를 찍은 FESEM 사진이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 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.
먼저, 도 1을 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 표시판에 대해서 설명한다.
도 1은 본 발명의 액정 표시 장치를 간략하게 도시한 단면도로, 액정 표시 장치를 구부렸을 때 단면도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정 표시 장치는 마주하는 하부 표시판(100)과 상부 표시판(200), 두 표시판 사이에 충진되어 있는 액정층(3)으로 이루어진다.
하부 표시판(100)은 가요성 절연 기판 위에 게이트선, 데이터선 및 박막 트랜지스터가 형성되어 있고, 이들과 연결되어 있는 화소 전극을 포함한다.
상부 표시판(200) 또한 하부 표시판(100)과 같은 가요성 절연 기판으로 이루어지며, 절연 기판 위에 색필터, 공통 전극 등이 형성되어 있다. 색필터는 하부 표시판(100)에 형성될 수도 있다.
표시판(100, 200) 사이에는 두 기판 사이의 간격을 유지하기 위한 기둥형 간격재(320)가 형성되어 있다. 본 실시예에 따른 기둥형 간격재(320)는 접착성을 가지는 물질로 이루어지며 두 표시판(100, 200)에 부착되어 있다. 접착성을 가지는 물질로는 네가티브(negative) 감광 물질을 사용할 수 있다. 네가티브 감광 물질로는 JSR-137N(Japan synthesis rubber. Co. 제조), SU-8(Microchem Co. 제조)을 사용할 수 있다.
네가티브 감광 물질은 포지티브(positive)감광 물질보다 낮은 점성을 가지고 있으며 포지티브 감광 물질보다 접착성이 우수하다. 또한, 포지티브 감광 물질은 낮은 점성을 가지므로 스핀 코팅(spin coating)법으로 감광 물질을 도포할 때 두 표시판(100, 200) 사이의 셀갭을 유지할 만큼 충분히 두껍게 형성하기가 용이하지 않으므로 본원 발명에서와 같이 네가티브 감광 물질을 이용하여 간격재(320)를 형성하는 것이 바람직하다.
이처럼 본 발명의 실시예에서와 같이 접착성을 가지는 물질로 기둥형 간격재를 형성하면 기둥형 간격재(320)에 두 표시판(100, 200)이 모두 부착되므로, 액정 셀을 구부릴 경우 액정 셀의 가장자리에서도 기둥형 간격제(320)로 인해서 기판이 벌어지지 않도록 한다.
즉, 도 1에서와 같이 액정 셀을 구부릴 때 셀의 중심(A)에서는 양쪽 기판이 누르는 힘이 작용하여 셀 갭이 좁아지고, 셀의 가장자리(B)에서는 양쪽 기판이 벌어지려고 한다. 그러나 본원의 실시예에 따른 접착성을 가지는 기둥형 간격재(320)가 가장자리에서도 기판을 꽉 잡아주기 때문에 셀의 가장자리에서 셀 갭이 증가하지 않는다.
따라서 셀 갭을 균일하게 유지할 수 있어 균일한 휘도를 형성할 수 있다.
도 2는 종래 기술에 따른 기둥형 간격재를 형성할 경우 곡률 반경에 따른 투과율 변화를 나타낸 그래프이고, 도 3은 본 발명에 따른 기둥형 간격재를 형성할 경우 곡률 반경에 따른 투과율 변화를 나타낸 그래프이다.
도 2를 참조하면 종래 기술에 따라서 기둥형 간격재를 형성한 후 표시판을 휘어 표시판의 곡률 반경을 변화시키면 곡률 반경이 감소될수록 투과율이 감소되는 것을 알 수 있다. 즉, 구부리지 않는 경우의 투과율이 1이라면 곡률 반경이 42mm에서 24nn로 감소될 경우 투과율이 50%로 감소되는 것을 알 수 있다.
그러나 도 3을 참조하면 곡률 반경이 42mm에서 24mm로 감소하더라도 투과율이 8% 감소된 것을 알 수 있다.
이처럼 본 발명에서와 같이 기둥형 간격재를 형성하면 셀 갭을 균일하게 유지하여 투과율 감소를 최소화할 수 있다.
이상 설명한 액정 표시 장치의 제조 방법을 도 4와 기 설명한 도 1을 참조하여 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 액정 표시 장치를 제조하는 방법을 순서대로 도시한 순서도이다.
먼저 도 4에 도시한 바와 같이, 상, 하부 모기판을 각각의 공정으로 완성(S100, S200)한다. 하부 모기판은 도 1의 하부 표시판을 복수 개로 형성할 수 있는 기판이고, 상부 모기판은 도 1의 상부 표시판을 복수 개로 형성할 수 있는 기판이다.
이후 상, 하부 모기판에 배향막을 형성한다(S102, S202). 배향막은 유기 배향막으로 예를 들어, 수평배향막, 수직 배향막 모두 적용할 수 있다.
다음, 상, 하부 모기판 중 하나의 모기판에 상, 하부 모기판의 간격을 유지 시키기 위한 간격재용 물질층을 형성한다(S104). 이때, 간격재용 물질층은 접착성을 가지고 열 또는 광에 경화되는 물질로, 예를 들어 SU-8을 이용하여 형성할 수 있다.
그런 다음 예비 열처리로 간격재용 물질층을 경화시킨다(S106). 예비 열처리(pre-baking)는 100℃에서 3분 동안 진행할 수 있으며, 용매를 제거하며 이후에 러빙 공정시에 간격재가 손상되지 않을 정도로 경화시키며 완전히 경화되지는 않는다. 완전히 경화될 경우 기둥형 간격재가 상부 표시판과 접착되지 않을 수 있다.
이후 노광 및 현상하여 기둥형 간격재를 형성한다(S108). 본 발명의 실시예에서는 하부 모기판에 형성하였으나, 상부 모기판에 형성할 수 있다.
접착성을 가지는 물질인 SU-8로 기둥형 간격재를 형성할 경우, 노광 시간은 15초 이내로 진행하는 것이 바람직하다.
표 1은 본 발명의 실시예에 따른 기둥형 간격재에 UV를 조사할 때 UV 조사 시간에 따른 합착력의 변화를 측정한 표이다.
　 　 　 단면적: 6.4E-06㎡
조사 시간(s) 합착력(sample1) 합착력(sample2) 평균 합착력(Mpa)
5 4.63 4.87 4.75
15 4.62 4.79 4.68
30 2.61 2.54 2.57
60 1.83 1.79 1.81
표 1에 도시한 바와 같이, UV 조사 시간이 5초 에서 60초로 증가할수록 합착력은 4.75Mpa, 4.68Mpa과 같이 높은 값을 나타내다가, 일정 시간이 경과하면 2.57 Mpa, 1.81 Mpa 과 같이 합착력이 감소하는 것을 알 수 있다.
따라서 노광 시간은 5초 내지 15초 동안 진행하는 것이 바람직하다.
다음, 상, 하부 모기판의 배향막에 러빙 공정을 진행한다(S110, S204). 러빙 공정은 러빙 롤을 이용하여 진행할 수 있으며, 본 발명의 실시예에서는 예비 열처리로 기둥형 간격재를 이루는 간격재용 물질층이 일부 경화하였으므로 러빙 공정시에 기둥형 간격재가 손상되지 않는다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 기둥형 간격재를 형성한 후 러빙을 실시한 후의 기둥형 간격재를 찍은 FESEM 사진이다.
도 5에 도시한 바와 같이 러빙 공정 후에도 기둥형 간격재가 손상되지 않은 것을 확인할 수 있다.
한편, 종래에는 간격재 위에 배향막이 형성되어 러빙시에 간격재의 단차로 인해서 배향이 틀어져 빛샘 등이 발생한다. 그러나 본 발명의 실시예에서는 배향막 위에 간격재가 형성되므로 러빙시에 간격재의 단차로 인한 영향을 줄일 수 있어 빛샘 등이 감소한다.
그런 다음, 상부 모기판에는 액정이 충진되는 위치를 한정하기 위한 밀봉재를 형성한다(S206). 밀봉재는 광, 예를 들어 UV에 경화되거나 열에 의해서 경화되는 물질로 형성할 수 있다.
이후, 상부 모기판과 하부 모기판을 정렬(S300)한 후 압력 및 열을 가하여 합착(S302)한다.
이때, 밀봉재와 함께 기둥형 간격재가 완전히 경화되면서, 상, 하부 기판에 완전히 부착되어 두 기판을 지지한다.
표 2는 본 발명의 실시예에 따른 기둥형 간격재를 형성한 후 가압 무게에 따른 합착력을 측정한 표이고, 표 3은 본 발명의 실시예에 따른 기둥형 간격재를 형성한 후 열처리 온도에 따른 합착력을 측정한 표이다.
　 　 　 　 단면적: 6.4E-06㎡
단위(g) 합착력(sample1) 합착력(sample2) 합착력(sample3) 평균 합착력(Mpa)
800 x x x x
1000 x x x x
1500 1.85 1.76 1.95 1.85
2000 2.26 2.29 2.35 2.3
2500 2.59 2.64 2.63 2.62
3000 4.38 4.42 4.29 4.36
3500 4.58 4.49 4.56 4.54
4000 4.56 4.59 4.48 4.54
표 2를 참조하면, 가압 무게가 증가할수록 합착력이 증가하는 것을 알 수 있다. 그러나 3kg이상이 되면 합착력의 증가량이 크지 않고 비슷해 지는 것을 알 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예에서는 3kg 내지 4kg의 무게로 가압하는 것이 바람직하다.
　 　 　 단면적: 6.4E-06㎡
온도(℃) 합착력(sample1) 합착력(sample2) 평균 합착력(Mpa)
50 X X X
100 2.34 2.75 2.54
180 4.59 4.76 4.67
250 4.67 4.68 4.675
표 3을 참조하면, 열처리 온도를 증가할수록 합착력은 증가하는 것을 알 수 있다. 그러나 180?이상이 되면 합착력의 증가량이 크지 않고 비슷해지는 것을 알 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예에서는 180℃ 이상 250℃의 온도에서 열처리를 진행하는 것이 바람직하다.
다음, 결합되어 있는 두 모기판에 액정을 주입한 후 두 모기판을 절단하여 액정 셀 단위로 분리(S304)한다. 액정층은 밀봉재를 형성한 후 적하 방식으로 형성할 수도 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.
3: 액정층 100: 하부 표시판
200: 상부 표시판 320: 간격재

Claims (15)

  1. 제1 기판 위에 배향막을 형성하는 단계,
    상기 배향막 위에 접착성을 가지는 간격재용 물질층을 형성하는 단계,
    상기 기둥형 간격재를 예비 열처리하는 단계,
    상기 간격재용 물질층을 노광 및 현상하여 기둥형 간격재를 형성하는 단계,
    상기 제1 기판과 마주하는 상기 제2 기판을 정렬하는 단계,
    상기 제1 기판 및 상기 제2 기판을 가압 및 열처리하여 결합하는 단계
    를 포함하는 플렉서블 표시판의 제조 방법.
  2. 제1항에서,
    상기 노광은 5초 내지 15초 동안 진행하는 플렉서블 표시판의 제조 방법.
  3. 제2항에서,
    상기 예비 열처리 단계에서,
    상기 간격재용 물질층의 용매를 제거하는 플렉서블 표시판의 제조 방법.
  4. 제3항에서,
    상기 예비 열처리 단계는 100℃의 온도에서 3분 동안 진행하는 플렉서블 표시판의 제조 방법.
  5. 제1항에서,
    상기 간격재용 물질층은 네가티브 감광 물질로 형성하는 플렉서블 표시판의 제조 방법.
  6. 제5항에서,
    상기 네가티브 감광 물질은 JSR-137N(Japan synthesis rubber. Co. 제조) 또는 SU-8(Microchem Co. 제조)인 플렉서블 표시판의 제조 방법.
  7. 제1항에서,
    상기 가압은 3kg 내지 4kg의 무게로 가압하는 플렉서블 표시판의 제조 방법.
  8. 제7항에서,
    상기 결합하는 단계에서 상기 열처리는 180℃ 내지 250℃의 온도에서 1시간 동안 진행하는 플렉서블 표시판의 제조 방법.
  9. 제1항에서,
    상기 제1 기판 또는 제2 기판에 밀봉재를 형성하는 단계,
    상기 제1 기판과 제2 기판 사이에 액정을 충진하는 단계
    를 더 포함하는 플렉서블 표시판의 제조 방법.
  10. 제9항에서,
    상기 배향막은 유기 배향막으로 형성하는 플렉서블 표시판의 제조 방법.
  11. 제1 기판,
    상기 제1 기판과 마주하는 하는 제2 기판,
    상기 제1 기판과 제2 기판 사이에 위치하는 액정층,
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판에 부착되어 있으며 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이의 간격을 유지하는 기둥형 간격재
    를 포함하고,
    상기 기둥형 간격재는 접착성을 가지는 물질로 이루어지는 액정 표시 장치.
  12. 제11항에서,
    상기 접착성을 가지는 물질은 네가티브 감광 물질인 액정 표시 장치.
  13. 제12항에서,
    상기 네가티브 감광 물질은 JSR-137N(Japan synthesis rubber. Co. 제조), SU-8(Microchem Co. 제조)인 액정 표시 장치.
  14. 제12항에서,
    상기 제1 기판 및 제2 기판에 형성되어 있는 유기 배향막을 더 포함하고,
    상기 기둥형 간격재는 상기 제1 기판 및 제2 기판의 유기 배향막과 접촉하고 있는 액정 표시 장치.
  15. 제11항에서,
    상기 제1 기판 및 제2 기판은 가요성 기판인 액정 표시 장치.


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