KR20150060277A - 디스플레이용 하이브리드형 플렉서블 기판 및 그 제조방법 - Google Patents

디스플레이용 하이브리드형 플렉서블 기판 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 디스플레이용 하이브리드형 플렉서블 기판 및 그 제조방법에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 깨짐 발생이 감소되고, 유연성(flexibility) 수준이 향상되며, 디스플레이 소자 제조를 위한 고온 공정에서의 사용이 가능한 디스플레이용 하이브리드형 플렉서블 기판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은, 초 박판 유리; 상기 초 박판 유리의 일면에 형성되는 제1 투명 박막; 및 상기 초 박판 유리의 타면에 형성되는 제2 투명 박막을 포함하되, 상기 제2 투명 박막은 투명 도전성 폴리머로 이루어지는 것을 특징으로 하는 디스플레이용 하이브리드형 플렉서블 기판 및 그 제조방법을 제공한다.

Description

디스플레이용 하이브리드형 플렉서블 기판 및 그 제조방법{HYBRID TYPE FLEXIBLE SUBSTRATE FOR DISPLAY AND METHOD OF FABRICATING THEREOF}
본 발명은 디스플레이용 하이브리드형 플렉서블 기판 및 그 제조방법에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 깨짐 발생이 감소되고, 유연성(flexibility) 수준이 향상되며, 디스플레이 소자 제조를 위한 고온 공정에서의 사용이 가능한 디스플레이용 하이브리드형 플렉서블 기판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
디스플레이 장치 시장은 CRT를 대신해 평판 디스플레이(flat panel display; FPD) 위주로 급속히 변화해 왔다. 평판 디스플레이로는 LCD, PDP, OLED 등이 대표적인데, 이러한 평판 디스플레이들은 CRT에 비해 경량, 박형이고 대형화에 유리한 장점을 가지고 있다.
최근, 평판 디스플레이에 대한 연구는 경량, 박형에 더해, 종이처럼 휘어지는 유연성(flexibility)이 부여되는 쪽으로 기술적 진화를 거듭하고 있다. 이를 위해, 각종 소자 증착을 위한 베이스 역할을 하거나 소자를 외부 환경으로부터 보호하는 역할을 하고, 평판 디스플레이에서 두께의 상당 부분을 차지하고 있는 기판의 선정은 매우 중요하다. 하지만, 경량, 박형, 유연성, 이 세가지 특성을 모두 갖는 소재는 극히 한정적이고, 그 한정된 소재들 또한 각각의 장점과 단점을 가지고 있어, 실제 디스플레이용 기판에 응용하는 데에는 많은 어려움이 따른다.
대한민국 공개특허공보 제10-2011-0135612호(2011.12.19.)
본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 깨짐 발생이 감소되고, 유연성(flexibility) 수준이 향상되며, 디스플레이 소자 제조를 위한 고온 공정에서의 사용이 가능한 디스플레이용 하이브리드형 플렉서블 기판 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 터치 패널용 센서 기판 및 플렉서블 디스플레이 장치의 커버 기판으로 사용 가능한 디스플레이용 하이브리드형 플렉서블 기판 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
이를 위해, 본 발명은, 초 박판 유리; 상기 초 박판 유리의 일면에 형성되는 제1 투명 박막; 및 상기 초 박판 유리의 타면에 형성되는 제2 투명 박막을 포함하되, 상기 제2 투명 박막은 투명 도전성 폴리머로 이루어지는 것을 특징으로 하는 디스플레이용 하이브리드형 플렉서블 기판을 제공한다.
여기서, 상기 투명 도전성 폴리머는 Ag 나노 와이어를 포함할 수 있다.
또한, 상기 투명 도전성 폴리머는 PEDOT-PSS로 이루어질 수 있다.
그리고 상기 제2 투명 박막은 상기 제1 투명 박막보다 상대적으로 두꺼운 두께로 형성될 수 있다.
이때, 상기 제1 투명 박막은 10~500㎚ 두께로 형성되고, 상기 제2 투명 박막은 2~100㎛ 두께로 형성될 수 있다.
또한, 상기 초 박판 유리는 50~200㎛ 두께로 형성될 수 있다.
그리고 상기 제1 투명 박막은 패터닝되어 있을 수 있다.
이때, 상기 제2 투명 박막은 패터닝되어 있을 수 있다.
한편, 본 발명은, 초 박판 유리의 일면에 제1 투명 도전성 물질로 이루어진 제1 투명 박막을 형성하는 제1 단계; 및 상기 초 박판 유리의 타면에 제2 투명 도전성 물질로 이루어진 제2 투명 박막을 형성하는 제2 단계를 포함하되, 상기 제2 단계에서는 상기 제2 투명 도전성 물질로 투명 도전성 폴리머를 사용하는 것을 특징으로 하는 디스플레이용 하이브리드형 플렉서블 기판 제조방법을 제공한다.
여기서, 상기 제1 단계 및 상기 제2 단계는 롤-투-롤(roll-to-roll) 공정을 통해 진행될 수 있다.
또한, 상기 제2 단계에서는 습식 코팅을 통해 상기 초 박판 유리의 타면에 상기 제2 투명 박막을 형성할 수 있다.
그리고 상기 제2 단계에서는 상기 제2 도전성 물질을 필름 형태로 성형한 다음 상기 초 박판 유리의 타면에 라미네이션(lamination)하는 방식을 통해 상기 초 박판 유리의 타면에 상기 제2 투명 박막을 형성할 수 있다.
본 발명에 따르면, 투명 도전성 박막, 초 박판 유리, 투명 도전성 폴리머의 하이브리드(hybrid) 구조로 기판을 형성함으로써, 기판의 깨짐 발생을 감소시킬 수 있고, 기판의 유연성(flexibility) 수준을 향상시킬 수 있으며, 디스플레이 소자 제조를 위한 고온 공정에서도 안정적으로 사용할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 터치 패널용 기판으로 적용 시 노이즈 쉴딩(noise shielding) 효과를 구현할 수 있고, 플렉서블 디스플레이 장치의 커버 기판으로 적용 시 디스플레이 소자의 유연성 수준을 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 박형, 경량화된 플렉서블 기판을 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이용 하이브리드형 플렉서블 기판을 개략적으로 나타낸 단면도.
도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 디스플레이용 하이브리드형 플렉서블 기판을 개략적으로 나타낸 단면도.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 디스플레이용 하이브리드형 플렉서블 기판 및 그 제조방법에 대해 상세히 설명한다.
아울러, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이용 하이브리드형 플렉서블 기판(100)은 유연성을 갖는 평판 디스플레이 장치의 커버 기판으로 적용 가능한 기판이다. 이러한 디스플레이용 하이브리드형 플렉서블 기판(100)은 초 박판 유리(110), 제1 투명 박막(120) 및 제2 투명 박막(130)을 포함하여 형성된다.
초 박판 유리(110)는 유연성을 갖는 평판 디스플레이 장치에 적용되므로, 그 자체도 유연성을 가져야 한다. 이를 위해, 초 박판 유리(110)는 50~200㎛ 두께로 형성된다. 상기와 같은 마이크로 단위의 두께로 초 박판 유리(110)가 형성되면, 얇은 두께로 인해 유연성을 가짐과 동시에 평판 디스플레이 장치에 기본적으로 요구되는 박형 및 경량화 조건도 일차적으로 충족시킬 수 있게 된다.
또한, 초 박판 유리(110)는 종래, 유연성을 갖기 위해 기판 재료로 사용되던 플라스틱 소재보다 고온 안정성이 우수하므로, 디스플레이 장치 제조 시 고온 공정으로 이루어지는 소자 성장 혹은 형성 공정에서도 안정적으로 사용될 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시 예에 따른 초 박판 유리(110)를 포함하는 기판(100)을 평판 디스플레이 장치에 적용하는 경우, 고온 공정에 유리한 장점이 있다. 이러한 초 박판 유리(110)는 규산염 유리, 실리카 유리, 붕규산 유리, 무알칼리 유리 등으로 이루어질 수 있다.
제1 투명 박막(120)은 초 박판 유리(110)의 상면(도면 기준)에 형성된다. 제1 투명 박막(120)은 제2 투명 박막(130)보다 상대적으로 얇은 두께로 형성될 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에서, 제1 투명 박막(120)은 10~500㎚ 두께로 형성될 수 있다. 또한, 제1 투명 박막(120)은 투명한 도전성 박막으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 투명 박막(120)은 ITO나 비정질 ITO로 이루어질 수 있다. 여기서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이용 하이브리드형 플렉서블 기판(100)은 평판 디스플레이 장치의 커버 기판으로 적용되므로, 외부에 노출되는 제1 투명 박막(120)이 반드시 도전성을 가질 필요는 없다. 하지만, 본 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이용 하이브리드형 플렉서블 기판(100)이 평판 디스플레이 장치의 커버 기판으로 적용되는 것은 하나의 실시 예일 뿐, 소정의 가공을 통해, 후술될 본 발명의 다른 실시 예와 같이, 터치패널의 센서 기판으로도 적용될 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시 예에서는 디스플레이용 하이브리드형 플렉서블 기판(100)이 커버 기판 이외의 기판으로 적용 시 호환성을 갖도록 하기 위해, 투명한 도전성 박막으로 이루어진 제1 투명 박막(120)을 구비한다.
제2 투명 박막(130)은 초 박판 유리(110)의 하면(도면 기준)에 형성된다. 본 발명의 일 실시 예에서, 제2 투명 박막(130)은 투명 도전성 폴리머로 이루어진다. 예를 들어, 제2 투명 박막(130)은 폴리머 내부에 Ag 나노 와이어가 포함되어 있는 투명 도전성 폴리머로 이루어질 수 있다. 또한, 제2 투명 박막(130)은 전도성 고분자인 PEDOT-PSS로 이루어질 수 있다. 이와 같이, 제2 투명 박막(130)이 투명 도전성 폴리머로 형성되면, 유연성 증가를 통한 곡률 반경 감소로, 본 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이용 하이브리드형 플렉서블 기판(100) 자체의 유연성 향상에 기여할 수 있다.
한편, 제2 투명 박막(130)은 제1 투명 박막(120)보다 상대적으로 두꺼운 두께로 형성될 수 있다. 즉, 제2 투명 박막(130)은 10~500㎚ 두께로 형성되는 제1 투명 박막(120)보다 두꺼운 두께인 2~100㎛ 두께로 형성될 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 제2 투명 박막(130)은 초 박판 유리(110)의 깨짐을 방지하는 완충재로서의 역할을 한다. 그러므로, 제2 투명 박막(130)은 충분한 두께를 확보하기 위해, 나노 단위의 두께로 형성되는 제1 투명 박막(120)과 달리, 마이크로 단위의 두께로 형성된다.
상술한 바와 같이, 제1 투명 박막(120), 초 박판 유리(110) 및 도전성 폴리머로 이루어지는 제2 투명 박막(120)의 하이브리드 구조로 이루어지는 디스플레이용 하이브리드형 플렉서블 기판(100)은 깨짐 발생이 감소되고, 유연성 수준이 향상되며, 고온 공정에서도 안정적으로 사용할 수 있어, 유연성을 갖는 평판 디스플레이 장치의 커버 기판으로 적용 가능하다.
이하, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 디스플레이용 하이브리드형 플렉서블 기판에 대하여 도 2를 참조하여 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 디스플레이용 하이브리드형 플렉서블 기판을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 디스플레이용 하이브리드형 플렉서블 기판(200)은 터치 패널의 센서 기판으로 적용 가능한 기판이다. 이러한 디스플레이용 하이브리드형 플렉서블 기판(200)은 초 박판 유리(110), 제1 투명 박막(220) 및 제2 투명 박막(230)을 포함하여 형성된다.
본 발명의 다른 실시 예는 본 발명의 일 실시 예와 비교하여, 투명 박막들의 구조에만 차이가 있을 뿐, 초 박판 유리는 동일하므로, 이에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여하고, 상세한 설명은 생략하기로 한다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 제1 투명 박막(220)은 초 박판 유리(110)의 상면(도면 기준)에 형성된다. 이러한 제1 투명 박막(220)은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 투명 박막(120)과 동일한 재질 및 동일한 두께로 형성된다.
이때, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 디스플레이용 하이브리드형 플렉서블 기판(200)이 터치 패널의 센서 기판으로 적용 시, 제1 투명 박막(220)은 X축 및 Y축 좌표를 검출하는 전극 역할을 한다. 이를 위해, 제1 투명 박막(220)은 초 박판 유리 X축 좌표 검출 전극과 Y축 좌표 검출 전극으로 구분되도록, 패터닝(patterning)되어 있다. 이때, 패터닝된 제1 투명 박막(220)이 외부에 시각적으로 인식되어 터치 패널의 외관이 악화되는 현상을 방지하기 위해, 초 박판 유리(110)와 제1 투명 박막(220) 사이에는 IML층(index matching layer)(미도시)이 형성될 수 있다.
제2 투명 박막(230)은 초 박판 유리(110)의 하면(도면 기준)에 형성된다. 이러한 제2 투명 박막(230)은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제2 투명 박막(130)과 동일한 재질, 즉, 투명 도전성 폴리머로 형성되고, 동일한 두께로 형성된다.
제2 투명 박막(230)은 제1 투명 박막(220)과 마찬가지로, 패터닝되어 있다. 이때, 패터닝된 제1 투명 박막(220)이 X축 좌표 검출 전극 역할만을 하도록 형성되는 경우, 패터닝된 제2 투명 박막(230)은 Y축 좌표 검출 전극 역할을 하게 된다.
또한, 폴리머로 이루어지고 패터닝된 고저항의 제2 투명 박막(230)은 터치 패널에서 전자파로 인해 전원장치를 구동하는 신호에 노이즈(noise)가 발생하는 것을 차폐(shielding)하는 역할을 할 수도 있다.
이하, 본 발명의 실시 예에 따른 디스플레이용 하이브리드형 플렉서블 기판 제조방법에 대하여 설명하기로 한다. 여기서, 각 구성요소들에 대한 도면 부호는 도 1을 참조한다.
본 발명의 실시 예에 따른 디스플레이용 하이브리드형 플렉서블 기판 제조방법은, 먼저, 초 박판 유리(110)의 일면에 투명 도전성 물질로 이루어진 제1 투명 박막(120)을 형성한다. 이 단계에서는 투명 도전성 물질로 ITO나 비정질 ITO를 사용할 수 있고, 초 박판 유리(110)의 일면에 상기의 투명 도전성 물질을 스퍼터링 방식으로 코팅할 수 있다. 이때, 제1 투명 박막(120)의 코팅은 롤-투-롤(roll-to-roll) 공정으로 진행할 수 있다.
다음으로, 초 박판 유리(110)의 타면에 Ag 나노 와이어나 PEDOT-PSS와 같은 투명 도전성 폴리머로 이루어진 도전성 물질로 제2 투명 박막(130)을 형성한다. 이 단계에서는 슬롯-다이(slot-die), 슬릿 코팅(slit coating) 및 스크린 프린팅(screen printing)과 같은 습식 코팅을 통해 초 박판 유리(110)의 타면에 제2 투명 박막(130)을 형성할 수 있다. 또한, 이 단계에서는 투명 도전성 폴리머를 필름 형태로 성형한 다음, 초 박판 유리(110)의 타면에 라미네이션(lamination)하는 방식을 통해 초 박판 유리(110)의 타면에 제2 투명 박막(130)을 형성할 수 있다. 이때, 제2 투명 박막(130)의 형성 공정 또한 제1 투명 박막(120)과 마찬가지로 -투-롤(roll-to-roll) 공정으로 진행할 수 있다.
이와 같이, 초 박판 유리(110)의 타면에 제2 투명 박막(130)을 형성하면, 제1 투명 박막(120), 초 박판 유리(110) 및 제2 투명 박막(130)의 적층으로 이루어진 하이브리드 구조의 플렉서블 기판(100)이 제조된다. 이와 같이 제조한 하이브리드형 플렉서블 기판(100)은 유연성을 갖는 평판 디스플레이 장치의 커버 기판으로 적용될 수 있다. 이때, 제조된 플렉서블 기판(100)을 터치 패널의 센서 기판으로 적용하고자 할 경우, 제1 투명 박막(120)이 X축 및 Y축 좌표를 검출하는 전극이 되도록 이를 패터닝할 수 있고, 제2 투명 박막(130)이 터치 패널에서 노이즈 쉴딩 역할을 하도록 패터닝할 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100, 200: 디스플레이용 하이브리드형 플렉서블 기판
110: 초 박판 유리 120, 220: 제1 투명 박막
130, 230: 제2 투명 박막

Claims (12)

  1. 초 박판 유리;
    상기 초 박판 유리의 일면에 형성되는 제1 투명 박막; 및
    상기 초 박판 유리의 타면에 형성되는 제2 투명 박막;
    을 포함하되,
    상기 제2 투명 박막은 투명 도전성 폴리머로 이루어지는 것을 특징으로 하는 디스플레이용 하이브리드형 플렉서블 기판.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 투명 도전성 폴리머는 Ag 나노 와이어를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이용 하이브리드형 플렉서블 기판.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 투명 도전성 폴리머는 PEDOT-PSS로 이루어진 것을 특징으로 하는 디스플레이용 하이브리드형 플렉서블 기판.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 투명 박막은 상기 제1 투명 박막보다 상대적으로 두꺼운 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이용 하이브리드형 플렉서블 기판.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 투명 박막은 10~500㎚ 두께로 형성되고, 상기 제2 투명 박막은 2~100㎛ 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이용 하이브리드형 플렉서블 기판.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 초 박판 유리는 50~200㎛ 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이용 하이브리드형 플렉서블 기판.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 투명 박막은 패터닝되어 있는 것을 특징으로 하는 디스플레이용 하이브리드형 플렉서블 기판.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2 투명 박막은 패터닝되어 있는 것을 특징으로 하는 디스플레이용 하이브리드형 플렉서블 기판.
  9. 초 박판 유리의 일면에 제1 투명 도전성 물질로 이루어진 제1 투명 박막을 형성하는 제1 단계; 및
    상기 초 박판 유리의 타면에 제2 투명 도전성 물질로 이루어진 제2 투명 박막을 형성하는 제2 단계;
    를 포함하되,
    상기 제2 단계에서는 상기 제2 투명 도전성 물질로 투명 도전성 폴리머를 사용하는 것을 특징으로 하는 디스플레이용 하이브리드형 플렉서블 기판 제조방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 단계 및 상기 제2 단계는 롤-투-롤(roll-to-roll) 공정을 통해 진행되는 것을 특징으로 하는 디스플레이용 하이브리드형 플렉서블 기판 제조방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제2 단계에서는 습식 코팅을 통해 상기 초 박판 유리의 타면에 상기 제2 투명 박막을 형성하는 것을 특징으로 하는 디스플레이용 하이브리드형 플렉서블 기판 제조방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 제2 단계에서는 상기 제2 도전성 물질을 필름 형태로 성형한 다음 상기 초 박판 유리의 타면에 라미네이션(lamination)하는 방식을 통해 상기 초 박판 유리의 타면에 상기 제2 투명 박막을 형성하는 것을 특징으로 하는 디스플레이용 하이브리드형 플렉서블 기판 제조방법.
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