KR20100071771A - 플렉서블 표시장치 및 그의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 플렉서블 표시장치 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 플렉서블 표시장치는 플렉서블 제1 기판 상에 형성된 박막트랜지스터 어레이기판과, 상기 박막 트랜지스터 어레이기판에 대향하고, 플렉서블 제2 기판 상에 형성된 컬러필터 어레이기판과, 상기 컬러필터 어레이기판과 박막트랜지스터 어레이기판사이에 형성된 고분자분산액정필름을 포함한다.
플렉서블, 고분자분산액정
Description
본 발명은 표시장치 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 플렉서블 표시장치 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
표시장치 시장은 CRT(Cathode-Ray Tube)를 대신해 평판 디스플레이(Flat Panel Display:이하 "FPD"라 함) 위주로 급속히 변화해 왔다. FPD에는 액정표시장치(LCD:Liquid Crystal Display), 플라즈마 디스플레이 패널(PDP:Plasma Display Panel), 유기 발광 표시장치(OLED:Organic Electro Luminescence Display)등이 있다. 이러한 FPD는 CRT에 비해 경량 박형이고 대형화에 유리한 장점이 있다. 반면 FPD는 제조 공정 중 발생하는 높은 열을 견딜 수 있도록 유리 기판을 사용하므로 경량 박형화 및 유연성을 부여하는데 한계가 있다. 따라서 최근 기존의 유연성이 없는 유리기판 대신에 플라스틱등과 같이 유연성 있는 재료를 사용하여 종이처럼 휘어져도 표시성능을 그대로 유지할 수 있게 제조된 플렉서블(flexible) 표시장치가 차세대 표시장치로 급부상중이다.
도 1은 종래 기술에 따른 플렉서블 표시장치의 개략적인 단면도이다.
종래의 액정표시장치는 도 1에 도시된 것처럼, 상부의 컬러 필터 기판(20)과 하부의 박막트랜지스터 어레이 기판(10) 사이에 이방성 유전율을 갖는 액정 물질을 주입하여 액정층(30)을 형성해 놓고, 액정 물질에 형성되는 전계의 세기를 조정하여 액정 물질의 분자 배열을 변경시켜 투과되는 빛의 양을 조절함으로써 원하는 화상을 표현한다. 박막트랜지스터 어레이 기판(10)의 하부에는 백라이트 유닛(미도시)이 배치된다.
박막트랜지스터 어레이 기판(10)은 제1 플렉서블 기판(11) 상에 게이트 라인(미도시)들과 데이터 라인(16_1)들이 교차 배치되고, 각 교차 부위에 박막 트랜지스터(TFT) 및 화소 전극(19)이 배치된다. 박막 트랜지스터(TFT)는 게이트 전극(12), 게이트 절연막(13), 반도체층(14), 소스 전극(16) 및 드레인 전극(17)으로 이루어지며, 소스 전극(16) 및 드레인 전극(17) 각각은 저항성 접촉층(15)을 통하여 반도체층(14)에 결합된다.
박막 트랜지스터(TFT)와 화소 전극(19) 간에는 보호막(18)이 게재된다.
컬러 필터 어레이기판(20)은 제2 플렉서블 기판(21) 상에 형성된 블랙 매트릭스(미도시), 컬러 필터(22) 등으로 구성된다.
박막트랜지스터 어레이 기판(10)의 하부 및 컬러 필터 어레이기판(20)의 상부에는 광 투과축이 서로 수직하도록 배치되는 제 1, 제 2 편광판(19_1, 23)이 위치한다.
또한, 도면에는 도시되지 않았지만, 컬러 필터 어레이기판(20) 및 박막트랜지스터어레이 기판(10) 각각이 액정층(30)에 접하는 면에는 액정층(30)을 배향하여 빛이 투과되는 양을 조절하기 위한 배향막(미도시)이 형성되고, 박막트랜지스터 어레이 기판(10)과 컬러필터 기판(20)사이에 액정이 주입되는 공간을 확보하기 위한 스페이서(미도시)가 형성된다.
상기와 같은 플렉서블 기판을 사용하는 액정표시장치는 액정을 주입하여 액정층(30)을 형성한다.
그러나, 액정층(30)을 액정표시장치에 적용하게 되면, 액정층(30)에 충진된 액정 물질을 일정한 방향으로 배향시키거나 투명 절연 기판(11, 21)에 투과되는 빛의 양을 조절하기 위하여 편광판(19_1, 23)이나 배향막(미도시), 액정주입공간의 확보를 위한 스페이서 등의 구성 요소들이 필요하게 되어 제조 비용이 상승하고, 구조가 복잡해짐에 따라 수율이 저하된다는 문제점이 있었다.
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 공정단순화 및 재료비절감할 수 있도록 하는 플렉서블 표시장치 및 그의 제조방법을 제공함에 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 플렉서블 표시장치는 플렉서블 제1 기판 상에 형성된 박막트랜지스터 어레이기판과, 상기 박막 트랜지스터 어레이기판에 대향하고, 플렉서블 제2 기판 상에 형성된 컬러필터 어레이기판과, 상기 컬러필터 어레이기판과 박막트랜지스터 어레이기판사이에 형성된 고분자분산액정필름을 포함한다.
상기 고분자분산액정필름은 액정과 폴리머의 배합된 액상의 PDLC(Polymer Dispersed Liquid Crystal)을 도포한 후 경화시켜 제조한다.
상기 컬러필터 어레이기판 또는 상기 박막트랜지스터 어레이기판과 상기 고분자분산액정필름간의 접착력을 강화시키는 접착제가 더 포함된다.
상기 접착제는 고분자 수지 재료 및 가교제로 구성되고, UV안정제, 가소제(Plasticizer), 난연제(flame retardant) 및 코팅 에이전트(coating agent) 중 어느하나를 첨가하여 형성한다.
상기 접착제는 상기 고분자 수지 재료는 아크릴레이트, 우레탄, 에스테르 및 글리콜 수지 중 어느 하나를 사용하고, 상기 가교제는 이소시아네이트계, 에폭시계 및 아민수지계 중 어느 하나를 사용한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 플렉서블 표시장치의 제조방법은 플렉서블 제1 기판 상에 박막 트랜지스터 어레이기판용 패턴들을 형성하여 박막 트랜지스터 어레이기판을 형성하고, 플렉서블 제2 기판 상에 컬러필터 어레이기판용 패턴들을 형성하여 컬러필터 어레이기판을 형성하는 단계와, 상기 패턴형성단계를 통해 상기 패턴들의 불량유무를 확인하고 세정하는 단계와, 상기 박막 트랜지스터 어레이기판 또는 컬러필터 어레이기판 표면에 고분자액정필름을 접착시키는 단계와, 상기 박막 트랜지스터 어레이기판 또는 컬러필터 어레이기판의 일측에 실런트(Sealent)를 인쇄하는 단계와, 상기 컬러필터 어레이기판 및 박막트랜지스터어레이 기판을 정렬하여 합착한 후, 인쇄된 실런트를 경화시키는 단계를 포함한다. 상기 고분자분산액정필름을 접착시키는 단계는 상기 컬러필터 어레이기판 또는 상기 박막트랜지스터 어레이기판 표면에 접착제를 증착한 후, 고분자분산액정필름을 라미네이팅방법을 통해 수행한다.
상술한 바와 같이, 고분자분산액정필름을 이용한 플렉서블 표시장치 및 그의 제조방법은 상기 박막트랜지스터 어레이기판(100)과 컬러필터 어레이기판(200)사이에 고분자분산액정필름(300)을 형성하게 되면, 종래 기술에서와 같이 액정층을 액정표시장치에 적용할 때 발생되는 문제 즉, 액정물질의 배향, 편광판 및 배향막의 형성, 스페이서 형성공정 등의 구성 요소들이 필요하지 않게 되어 제조 비용이 감소하게 되고, 구조가 단순화됨에 따라 수율이 증가하게 되는 효과가 있다.
그리고, 상술한 바와 같이, 고분자분산액정필름을 이용한 플렉서블 표시장치 및 그의 제조방법은 표시장치를 휘어도 셀갭이 그대로 유지되기 때문에 표시장치 하부에서 투과되는 광의 왜곡현상을 방지할 수 있게 되는 효과가 있다.
이하는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 플렉서블 표시장치 및 그의 제조방법에 대해 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 플렉서블 표시장치의 구성도로서, 플렉서블 표시장치를 도시한 단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 플렉서블 표시장치는 박막트랜지스터 어레이기판(100) 및 컬러필터 어레이기판(200), 이들 사이에 배치된 고분자 분산액정 필름층(300)으로 이루어진다.
박막트랜지스터 어레이기판(100)은 플렉서블 제1 절연기판(110), 제1 절연 기판(110) 상에 교차 배치된 복수 개의 게이트 라인(161) 및 데이터 라인(미도시), 게이트 라인(161) 및 데이터 라인(미도시)의 각 교차 부위에 배치된 박막 트랜지스터(T)와 상기 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결된 화소 전극(191)을 구비한다.
컬러필터 어레이기판(200)은 플렉서블 제1 절연기판(110)과 대향되는 플렉서블 제2 절연 기판(210), 제2 절연기판(210) 상에 형성된 블랙 매트릭스(미도시), 컬러필터(220) 및 등을 구비한다.
상기 박막트랜지스터 어레이기판(100)과 컬러필터 어레이기판(200)사이에 형성된 고분자분산액정필름(300)은 액정과 폴리머의 배합된 액상의 PDLC(Polymer Dispersed Liquid Crystal)을 도포한 후 경화시켜 제조한다.
이때, 고분자분산 액정필름(300)은 PIPS, TIPS, SIPS 법 등 다양한 상분리를 이용하여 제조할 수 있는데, 예를 들어 PIPS법은 액정에 대하여 저분자량을 가진 모노머나 올리고머를 용매로 사용하여 UV나 열이나 광조사를 통하여 액상의 PDLC을 고분자화하며, 고분자의 체인이 형성되면서 액정을 드롭렛(droplet)상태로 상분리 하는 방법이다.
그리고, 도포된 액상의 PDLC에 5~15mW/㎠의 세기로 UV를 10~20분 동안 조사하여 경화시켜 고분자분산액정필름를 제조하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 UV는 λ=365nm인 것이 바람직하다. 그리고, 상기 액상의 PDLC의 경화는 UV뿐만 아니라 열이나 광조사에 의해서도 구현할 수도 있다.
이와 같이 상기 박막트랜지스터 어레이기판(100)과 컬러필터 어레이기판(200)사이에 고분자분산액정필름(300)을 형성하게 되면, 종래 기술에서와 같이 액정층을 액정표시장치에 적용할 때 발생되는 문제 즉, 액정물질의 배향, 편광판 및 배향막의 형성, 스페이서 형성공정 등의 구성 요소들이 필요하지 않게 되어 제조 비용이 감소하게 되고, 구조가 단순화됨에 따라 수율이 증가하게 된다.
그리고, 박막트랜지스터 어레이기판(110) 또는 컬러필터 어레이기판(200)상에는 고분자분산액정필름과 어레이기판과의 접착력을 강화시키기 위한 접착제가 더 형성된다.
이와 같은 고분자분산액정필름을 이용한 플렉서블 표시장치의 제조방법을 다음에서 상세히 설명하고자 한다.
도 3은 본 발명에 따른 고분자분산액정필름을 이용한 플렉서블 표시장치의 제조방법을 도시한 순서도이다.
먼저, 도 3에 도시된 바와 같이, 고분자분산액정필름을 이용한 플렉서블 표시장치의 제조방법은 플렉서블 표시장치 패턴형성공정(S10)과, 기판의 검사 및 세정공정(S12)과, 고분자분산액정필름의 접착공정(S14), 실런트 인쇄공정(S16), 합착 및 경화공정(S18)으로 나뉜다.
먼저, 플렉서블 표시장치 패턴형성공정(S10)은 플렉서블 기판 상에 플렉서블 표시장치를 구성하는 각종패턴들을 형성하는 공정이다. 이 공정을 통해 도 4에 도시된 바와 같은 플렉서블 표시장치가 형성된다.
도 2를 참조하여, 각종패턴들을 형성하는 공정을 통해 제조된 플렉서블 표시장치에 대해 상세히 설명하면, 다음과 같다. 이러한 플렉서블 표시장치의 패턴들은 플렉서블 컬러필터 어레이기판과 플렉서블 박막 트랜지스터 어레이기판에 각각 형성된다.
박막트랜지스터 어레이기판(110)은 플렉서블 제1 절연기판(101), 제1 절연 기판(101) 상에 교차 배치된 복수 개의 게이트 라인(116) 및 데이터 라인(미도시), 게이트 라인(116) 및 데이터 라인(미도시)의 각 교차 부위에 배치된 박막 트랜지스터(T)와 상기 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결된 화소 전극(118)을 구비한다.
이때, 게이트 라인(116)과 데이터라인 사이에는 게이트 절연막(102)가 형성되고, 박막 트랜지스터(T)와 화소전극(118)사이에는 보호막(112)가 형성된다.
컬러필터 어레이기판(100)은 플렉서블 제1 절연기판(101)과 대향되는 플렉서블 제2 절연 기판(100), 제2 절연기판(100) 상에 형성된 블랙 매트릭스(106), 컬러 필터(107) 및 공통전극(108)이 순차적으로 형성된다.
그리고, 공통전극(108)은 박막 트랜지스터 어레이기판(110)상에 형성될 수도 있다.
이어, 진행되는 기판의 검사 및 세정공정(S12)은 상기 플렉서블 표시장치 패턴형성공정을 통해 형성된 각종 패턴들의 불량유무를 확인하고, 컬러필터 어레이기판(105) 및 박막트랜지스터 어레이기판(110)의 표면에 오염된 이물질을 세정제를 이용하여 제거하는 공정이다.
이어, 진행되는 고분자분산액정필름의 접착공정(S14)은 박막트랜지스터 어레이 기판(110) 표면에 고분자분산액정필름을 라미네이팅공정을 통해 접착시키는 공정이다.
이때, 박막트랜지스터 어레이 기판(110)상에는 고분자분산액정필름과 박막트랜지스터 어레이기판과의 접착력을 강화시키기 위한 접착제가 형성된다.
상기 접착제는 고분자 수지 재료 및 가교제로 구성되어 있으며, 필요에 따라 UV안정제, 가소제(Plasticizer), 난연제(flame retardant), 코팅 에이전트(coating agent)등을 첨가제로 사용한다.
이때, 상기 고분자 수지 재료는 가시광선 기준으로 투과도 90% 이상 가능한 아크릴레이트, 우레탄, 에스테르 및 글리콜 수지 중 어느 하나를 사용하며, 예를 들어, butyl(met)acrylate, 2-ehtyl hexyl (met)acrylate, methyl (met)acrylate, ehtyl (met)acrylate, n-propyl (met)acrylate iso-propyl (met)acrylate, t-butyl (met)acrylate 등을 주로 사용한다.
그리고, 상기 가교제는 이소시아네이트계, 에폭시계 및 아민수지계 중 어느 하나를 사용하며, 예를 들어, 톨리렌디이소시아네이트, 헥사메틸렌디이소시아네이트, 에틸렌글리콜 디글리시딜에테르, 프로필렌글리콜 디글리시딜에테르, 테트라글리시딜 크실렌 디아민,멜라민 화합물 등을 주로 사용한다.
한편, 상기에서는 박막트랜지스터 어레이 기판 상에 고분자분산액정필름을 접착시키는 공정에 대해서만 개시되고 있으나, 컬러필터 어레이기판상에 고분자분산액정필름을 접착시킬 수도 있다.
이어, 진행되는 실런트 인쇄공정(S16)은 박막 트랜지스터 어레이기판 또는 컬러필터 어레이기판의 일측 즉, 비표시영역에 실런트(Sealent)를 인쇄한다.
이어, 진행되는 합착 및 경화공정(S18)은 컬러필터 어레이기판 및 박막트랜지스터어레이 기판을 정렬하여 합착한 후, 인쇄된 실런트를 경화시키는 공정이다. 상기 컬러필터 어레이기판 및 박막트랜지스터 어레이 기판을 합착할 때, 각각의 기판에 형성된 합착키를 기준으로 컬러필터 어레이기판 및 박막트랜지스터 어레이 기판을 오정렬(misalign)없이 합착한다.
이와 같이 고분자분산액정필름을 이용한 플렉서블 표시장치의 제조방법은 플렉서블 표시장치 패턴형성공정(S10)과, 기판의 검사 및 세정공정(S12)과, 고분자분산액정필름의 접착공정(S14), 실런트 인쇄공정(S16), 합착 및 경화공정(S18)등의 순서로 이루어지므로, 종래의 배향막 인쇄, 배향막의 러빙공정, 스페이서 산포, 액정주입 및 봉지단계등이 구비되지 않으므로, 공정단순화 및 재료비절감의 측면에서 효과가 있다.
그리고, 도 5에 도시된 바와 같이, 고분자분산액정필름을 이용한 플렉서블 표시장치는 도 5에 도시된 바와 같이, 표시장치를 휘어도 셀갭이 그대로 유지되기 때문에 표시장치 하부에서 투과되는 광의 왜곡현상을 방지할 수 있게 된다.
도 1은 종래 기술에 따른 플렉서블 표시장치의 개략적인 단면도
도 2는 본 발명에 따른 플렉서블 표시장치의 개략적인 단면도
도 3은 본 발명에 따른 고분자분산액정필름을 이용한 플렉서블 표시장치의 제조방법을 도시한 순서도
도 4는 본 발명에 따른 플렉서블 표시장치의 실시예를 도시한 단면도
Claims (9)
- 플렉서블 제1 기판 상에 형성된 박막트랜지스터 어레이기판과,상기 박막 트랜지스터 어레이기판에 대향하고, 플렉서블 제2 기판 상에 형성된 컬러필터 어레이기판과,상기 컬러필터 어레이기판과 박막트랜지스터 어레이기판사이에 형성된 고분자분산액정필름을 포함하는 플렉서블 표시장치.
- 제1 항에 있어서, 상기 고분자분산액정필름은액정과 폴리머의 배합된 액상의 PDLC(Polymer Dispersed Liquid Crystal)을 도포한 후 경화시켜 제조하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 표시장치.
- 제1 항에 있어서,상기 컬러필터 어레이기판 또는 상기 박막트랜지스터 어레이기판과 상기 고분자분산액정필름간의 접착력을 강화시키는 접착제가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 플렉서블 표시장치.
- 제3 항에 있어서, 상기 접착제는고분자 수지 재료 및 가교제로 구성되고, UV안정제, 가소제(Plasticizer), 난연제(flame retardant) 및 코팅 에이전트(coating agent) 중 어느하나를 첨가하 여 형성하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 표시장치.
- 제4 항에 있어서, 상기 접착제는상기 고분자 수지 재료는 아크릴레이트, 우레탄, 에스테르 및 글리콜 수지 중 어느 하나를 사용하고, 상기 가교제는 이소시아네이트계, 에폭시계 및 아민수지계 중 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 표시장치.
- 플렉서블 제1 기판 상에 박막 트랜지스터 어레이기판용 패턴들을 형성하여 박막 트랜지스터 어레이기판을 형성하고, 플렉서블 제2 기판 상에 컬러필터 어레이기판용 패턴들을 형성하여 컬러필터 어레이기판을 형성하는 단계와,상기 패턴형성단계를 통해 상기 패턴들의 불량유무를 확인하고 세정하는 단계와,상기 박막 트랜지스터 어레이기판 또는 컬러필터 어레이기판 표면에 고분자액정필름을 접착시키는 단계와,상기 박막 트랜지스터 어레이기판 또는 컬러필터 어레이기판의 일측에 실런트(Sealent)를 인쇄하는 단계와,상기 컬러필터 어레이기판 및 박막트랜지스터어레이 기판을 정렬하여 합착한 후, 인쇄된 실런트를 경화시키는 단계를 포함하는 플렉서블 표시장치의 제조방법.
- 제6 항에 있어서, 상기 고분자분산액정필름을 접착시키는 단계는상기 컬러필터 어레이기판 또는 상기 박막트랜지스터 어레이기판 표면에 접착제를 증착한 후, 고분자분산액정필름을 라미네이팅방법을 통해 수행하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 표시장치의 제조방법.
- 제7 항에 있어서, 상기 접착제는고분자 수지 재료 및 가교제로 구성되고, UV안정제, 가소제(Plasticizer), 난연제(flame retardant) 및 코팅 에이전트(coating agent) 중 어느하나를 첨가하여 형성하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 표시장치의 제조방법.
- 제8 항에 있어서, 상기 접착제는상기 고분자 수지 재료는 아크릴레이트, 우레탄, 에스테르 및 글리콜 수지 중 어느 하나를 사용하고, 상기 가교제는 이소시아네이트계, 에폭시계 및 아민수지계 중 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 표시장치의 제조방법.
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