KR20140076650A - 영상 표시장치의 차광부재 코팅 조성물 및 이를 포함하는 영상 표시장치 - Google Patents

영상 표시장치의 차광부재 코팅 조성물 및 이를 포함하는 영상 표시장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전도성 고분자, 탄소나노튜브 및 그래핀 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 전도성 소재, 상기 전도성 소재를 분산시킬 수 있는 용매 및 상기 용매에 분산되며 실록산기 또는 실란올기를 갖는 가교결합성 화합물을 포함하는, 영상 표시장치의 차광부재 코팅 조성물 및 이를 이용한 영상 표시장치에 관한 것이다. 본 발명의 코팅 조성물을 사용하여 영상 표시장치의 차광부재를 코팅하면, 연마 세정 후에도 스크래치와 같은 불량이 발생하지 않고, 이에 따라 영상 표시장치의 생산성을 향상시킬 수 있다.

Description

영상 표시장치의 차광부재 코팅 조성물 및 이를 포함하는 영상 표시장치 {Composition for Coating Light Blocking Member of Image Display Device and Image Display Device Having the Composition}
본 발명은 영상 표시장치의 코팅 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 영상 표시장치에서 사용되는 차광부재의 코팅 조성물, 이 조성물에 의하여 코팅되어 있는 기판 및 영상 표시장치에 관한 것이다.
최근 3차원 입체 영상을 표시할 수 있는 기술이 크게 주목을 받고 있다. 인간은 두 눈 사이 간격에 의한 양안 시차 외에도, 심리적, 기억적 요인에 의하여 영상에 대하여 입체감을 인식하게 되는데, 3차원 입체영상 표시 기술은 부피 표현 방식(volumetric type), 3차원 표현 방식(holographic type), 입체감 표현 방식(stereoscopic type)으로 구분된다.
다안상 표시방식이라고 불리는 입체감 표현 방식은 크게 1) 실질적인 입체감 생성위치에 따라 관찰자가 특수 안경을 착용하는 안경 방식과, 2) 표시면 측의 패럴랙스 배리어(parallax barrier)나 렌티큘러(lenticular) 또는 인테그럴(integral) 등의 렌즈어레이(lens array)를 이용하는 무안경 방식으로 구분된다.
먼저 안경 방식은 무안경 방식에 비해 시야각이 넓고, 사용자가 영상을 감상할 때 어지러움증을 거의 유발하지 않으며, 홀로그램에 비하여 매우 저렴한 원가로 제작이 가능하다. 뿐만 아니라, 사용자가 3차원 입체 영상을 감사할 때에는 안경을 착용하고 2차원 평면 영상을 감상할 때에는 안경을 착용치 않아도 되기 때문에, 한 개의 영상 표시장치로서 2차원 평면영상 및 3차원 입체영상 표시에 사용할 수 있다는 장점이 있다.
안경 방식은 셔터안경 방식(shutter glasses)과 편광분할 방식으로 나뉠 수 있다. 셔터안경 방식은, 하나의 화면으로 좌우안 영상을 번갈아 표시하고 셔터안경의 좌측 셔터와 우측 셔터의 순차적 개폐 타이밍(timing)을 좌우안 영상의 시교차 시간과 일치시켜서 각 영상이 좌안과 우안에 따로 인식되도록 함으로써 입체감을 나타내는 방식이다.
셔터안경 방식은 영상을 감상할 때 피로감을 줄이고 입체감을 높이기 위하여, 단위 시간 당 시교차의 횟수를 높일 필요가 있다. 하지만, 이 방식을 액정표시장치(LCD)에 적용하는 경우, 액정의 느린 응답 속도와 스캔(scan) 방식의 화면 어드레싱 타이밍(addressing timing)이 시교차 타이밍과 완전히 일치하지 못할 수 있고, 이러한 불일치로 인한 플리커(flicker) 현상이 발생할 수 있다. 이는 영상을 감상할 때 어지러움증과 같은 피로를 유발할 수 있다.
한편, 편광분할 방식(편광안경 방식)은, 하나의 화면의 화소를 열, 행 또는 화소 단위로 2분할하여 좌우안 영상을 서로 다른 편광방향으로 표시하고, 편광안경의 좌측 안경과 우측 안경이 서로 다른 편광방향을 갖도록 하여 각 영상이 좌안과 우안에 따로 인식되도록 함으로써 입체감을 나타내는 방식이다. 편광분할 방식은 셔터안경 방식에서 초래될 수 있는 플리커 현상 발생 요인이 없으므로, 영상을 감상할 때 피로 유발이 적으나, 한 화면으로 동시에 두 영상을 표시하기 위해 행, 열, 또는 화소를 2분할하기 때문에 단안(單眼) 해상도가 반으로 줄어드는 문제가 있다.
그러나, 액정패널과 같은 현존하는 표시패널 대부분은 이미 고해상도를 발휘하고 있으며, 향후 해상도를 더욱 향상시키는 것이 충분히 가능할 것이기 때문에, 사실상 편광분할 방식의 3차원 입체 영상 표시장치에서는 단안 해상도 반감이 문제되지 않을 것으로 예상된다.
뿐만 아니라, 셔터안경 방식은 시교차 표시를 위하여 디스플레이 내에 하드웨어 또는 회로 등이 구비되어야 하며, 셔터안경이라는 고가의 안경을 필요로 하여 여러 명이 감상할 경우 비용이 매우 상승한다. 반면, 편광분할 방식은 표시패널 전면에 편광을 분할할 수 있도록 패터닝 되어 있는 편광분할 광학매체, 예를 들어, 패턴드 리타더(patterned retarder)나 마이크로 편광자(micro polarizer) 등을 장착하면 가격이 매우 저렴한 편광안경을 착용하고 다수가 감상할 수 있으므로, 비용이 상대적으로 매우 적게 든다.
이러한 3차원 입체영상 표시장치는 액정패널, 유기전기발광패널 등의 평판표시패널을 영상 표시부로 채택할 수 있는데, 편광안경 방식의 3차원 입체영상 표시장치에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 종래의 편광안경 방식의 3차원 입체영상 표시장치를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 1에 도시한 것과 같이, 편광안경 방식의 3차원 입체영상 표시장치(1)는, 영상을 표시하는 표시패널(10)과, 표시패널(10) 상부에 형성되는 편광 필름(50)과, 편광 필름(50) 상부에 형성되는 패턴드 리타더(patterned retarder, 60) 및 투명 보호기판(70)을 포함한다.
표시패널(10)은 영상을 표시하는 표시영역(DA)과 표시 영역(DA) 사이의 비표시영역(NDA)으로 구분될 수 있는데, 표시영역(DA)은 좌안 수평화소라인(HL) 및 우안 수평화소라인(HR)을 포함하고 있다. 좌안 영상을 표시하는 좌안 수평화소라인(HL)과 우안 영상을 표시하는 우안 수평화소라인(HR)은 표시패널(10)의 수직방향을 따라 교대로 배치되고, 좌안 수평화소라인(HL) 및 우안 수평화소라인(HR) 각각에는 적, 녹, 청색의 화소영역(R, G, B)이 순차적으로 배치된다.
한편, 편광 필름(50)은, 표시패널(10)이 표시하는 좌안 영상 및 우안 영상을 각각 선편광된 좌안 영상 및 선편광된 우안 영상으로 변조하여 패턴드 리타더(60)에 전달한다. 패턴드 리타더(60)는, 좌안 리타더(RL) 및 우안 리타더(RR)를 포함하는데, 좌안 리타더(RL) 및 우안 리타더(RR)는 각각 좌안 수평화소라인(HL) 및 우안 수평화소라인(HR)에 대응되어 표시패널(10)의 수직방향을 따라 교대로 배치된다. 여기서, 좌안 리타더(RL)는 편광 필름(50)을 통하여 전달된 선편광을 좌원 편광으로 변조하여 출력하고, 우안 리타더(RR)는 편광 필름(50)을 통하여 전달된 선편광을 우원 편광으로 변조하여 출력한다.
따라서, 표시패널(10)의 좌안 수평화소라인(HL)이 표시하는 좌안 영상(IL, 도 2a 및 2b)은, 편광 필름(50)을 통과하면서 선편광 된 후, 패턴드 리타더(60)의 좌안 리타더(RL)를 통과하면서 좌원편광 되고, 표시패널(10)의 우안 수평화소라인(HR)이 표시하는 우안 영상(IR, 도 2a 및 2b)은, 편광 필름(50)을 통과하면서 선편광 된 후, 패턴드 리타더(60)의 우안 리타더(RR)를 통과하면서 우원편광 되어 시청자에게 전달된다.
한편, 시청자가 착용하고 있는 편광안경(80)은, 좌안 렌즈(82) 및 우안 렌즈(84)를 포함하는데, 좌안 렌즈(82)는 좌원편광만 투과시키고 우안 렌즈(84)는 우원편광만 투과시킨다. 따라서, 시청자에게 전달된 영상 중, 좌원편광 된 좌안 영상(IL, 도 2a 및 2b)은 좌안 렌즈(82)를 통하여 시청자의 좌안에 전달되고, 우원편광 된 우안 영상(IR, 도 2a 및 2b)은 우안 렌즈(84)를 통하여 시청자의 우안에 전달되며, 시청자는 좌우안으로 각각 전달된 좌안 영상 및 우안 영상을 조합하여 3차원 입체영상을 인식하게 된다.
그런데, 이러한 편광안경 방식의 3차원 입체영상 표시장치의 상하 시야각 방향에서는, 주어진 단안 영상이 원치 않는 패턴드 리타더(60)로 투과하여 좌안 영상 및 우안 영상이 시청자의 좌안 또는 우안에 동시에 전달되는 3차원 크로스토크(3D cross-talk)가 발생한다. 시야각이 커질수록 3차원 크로스토크가 증가하여 3차원 시야각(3D viewing angle)이 줄어들게 된다. 따라서, 3차원 크로스토크를 방지하기 위해 패턴드 리타더에 블랙스트라이프(black stripe)를 형성하는 방법이 제안되었는데, 이에 대해 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
도 2a 내지 도 2b는 종래의 편광안경 방식의 3차원 입체영상 표시장치에 있어서, 3차원 크로스토크의 발생을 개략적으로 도시한 도면으로, 도 2a는 블랙스트라이프를 포함하지 않는 경우의 3차원 크로스토크 및 시야각을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2b는 블랙스트라이프를 포함하는 경우의 3차원 크로스토크 및 시야각을 개략적으로 도시한 도면이다.
먼저, 도 2a에 도시한 바와 같이, 제1 기판(20)과 대면하는 쪽에만 하나의 편광 부재인 블랙매트릭스(42)만을 갖는 제2 기판(40)을 갖는 편광안경 방식의 3차원 입체영상 표시장치(1A)의 상하 시야각에서는, 표시패널(10)의 좌안 수평화소라인(HL)이 표시하는 좌안영상(IL)의 일부가 패턴드 리타더(60)의 우안 리타더(RR)를 통과하여 우원편광 되어 출력된다. 다시 말하면, 우안 영상(IR)과 일부의 좌안영상(IL)이 우원편광 되어 편광안경(80)의 우안 렌즈(84)를 통과하여 시청자의 우안에 전달되므로, 우안 영상(IR)과 일부의 좌안 영상(IL)이 서로 간섭하여 3차원 크로스토크가 발생하고, 상하방향의 3차원 시야각 특성이 저하된다.
또한, 도 2a의 우측에 표시한 것과 같이, 블랙매트릭스(42)만을 갖는 3차원 입체영상 표시장치(1A)는 편측 시야각 및 이로 인한 출사각(θ1) 협소하므로, 패턴드 리타더(60)을 부착할 때 발생하는 공차로 인하여 편측 시야각에 변동이 생긴다.
이러한 점을 개선하기 위하여, 도 2b에 도시한 바와 같이, 제1 기판(20)과 대면하는 쪽의 제1 차광부재인 블랙매트릭스(42) 외에 타면의 제2 차광부재인 블랙스트라이프(49)를 채택한 3차원 입체영상 표시장치(1B)의 경우, 표시패널(10)의 좌안 수평화소라인(HL)이 표시하여 패턴드 리타더(60)의 우안 리타더(RR)로 향하는 일부의 좌안영상(IL)은 블랙스트라이프(49)에 의하여 차단되므로, 우원편광 되어 출력되지 않는다. 즉, 우안 영상(IR)만이 우원편광 되어 편광안경(80)의 우안 렌즈(84)를 통과하여 시청자의 우안에 전달되므로, 우안 영상(IR)과 일부의 좌안 영상(IL)의 간섭에 의한 3차원 크로스토크가 방지되고, 상하방향의 3차원 시야각 특성이 개선된다.
또한, 블랙스트라이프를 형성하지 않은 3차원 입체영상 표시장치(1A, 도 2a)와 비교할 때, 블랙스트라이프를 형성한 3차원 입체 영상 표시장치(1B)에서는 편측 시야각 및 이로 인한 출사각(θ2)이 증가하여 충분한 시야각을 확보할 수 있기 때문에, 패턴드 리타더(60)의 부착 공정에서의 공차로 인한 편측 시야각 저하를 개선할 수 있으며, 영상 분리 영역의 확대를 통하여 충분한 개구율을 확보할 수 있다.
그런데, 유리 기판 등을 사용하는 제2 기판(40)의 일면에 소정의 패턴을 갖는 블랙스트라이프(49)를 형성한 뒤, 제2 기판(40)에서 발생하는 정전기를 방지할 필요가 있다. 예를 들어, 도 3a에 도시한 것과 같이, 제2 기판(40)의 일면에 소정의 패턴을 갖는 블랙스트라이프(49)를 형성한 뒤, 그 상부에 스퍼터링(sputtering) 공정에 의하여 ITO(80)를 증착한다. 이어서, 제2 기판(40)의 타면으로 블랙매트릭스(42) 등을 형성하고, 제1 기판(20)과 제2 기판(20)을 합착한 후, 세정 공정을 진행한다. 일반적으로 세정 공정은 연마 벨트를 이용하여, 브러시를 이용한 표면 세정, 순수(distilled water, DI water)를 이용한 샤워 세정을 거쳐서 Air Knife를 이용한 건조 공정의 순서로 진행된다.
그런데, 스퍼터링에 의하여 블랙스트라이프(49)의 상부에 증착되는 ITO(80)는 고가이다. 뿐만 아니라, 제2 기판(40)의 일면에 형성되는 블랙스트라이프(49)의 두께는 일반적으로 1.0 ~ 3.0 ㎛인 반면에, 스퍼터링 공정에 의하여 증착되는 ITO(80)는 통상적으로 200 정도의 두께를 갖는다. 이처럼, 스퍼터링 공정에 의하여 블랙스트라이프(49)가 형성된 제2 기판(40)에 ITO(80)를 증착하는 경우, 도 3a에 도시한 것과 같이, 블랙스트라이프(49)가 형성된 영역과 블랙스트라이프(49)가 형성되지 않은 영역 사이에 단차가 발생하기 때문에, 연마 벨트 세정에서 다량의 스크래치가 발생한다.
이러한 점을 해소할 수 있도록, 도 3b에 도시한 것과 같이, 제2 기판(40)에 블랙스트라이프(49)를 패터닝하고, 평탄화를 위한 오버코트층(90)을 형성한 뒤, 오버코트층(90) 상부로 스퍼터링에 의하여 ITO(80)를 증착하여 단차를 제거함으로써 연마벨트 세정에서도 스크래치를 감소시키고자 하는 방법이 제안되었다. 하지만, 이 경우에도 고가의 ITO(80)를 여전히 사용하여야 할 뿐만 아니라, 오버코트층(90)의 형성 공정 및 ITO(80) 증착 공정을 연속적으로 수행하여야 하기 때문에 공정이 복잡해질 수 있다.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해소하기 위하여 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 영상 표시장치의 차광부재를 보호하고 이 차광부재가 형성된 기판에서 발생하는 정전기를 억제할 수 있는 코팅 조성물, 이 코팅 조성물을 갖는 영상 표시장치의 기판, 이러한 기판을 포함하는 영상 표시장치 및 이들의 제조 방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명이 다른 목적은 특히 세정 공정에서 영상 표시장치용 기판의 스크래치 발생을 줄일 수 있고, 매우 간편하게 기판의 정전기 발생을 방지할 수 있는 영상 표시장치용 차광부재의 코팅 조성물, 이 코팅 조성물을 갖는 영상 표시장치의 기판, 이러한 기판을 포함하는 영상 표시장치 및 이들의 제조 방법을 제공하고자 하는 것이다.
전술한 목적을 갖는 본 발명의 일 측면에 따른 영상 표시장치의 차광부재 코팅용 조성물은 전도성 고분자, 탄소나노튜브 및 그래핀 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 전도성 소재 0.1 ~ 10 중량%; 상기 전도성 소재를 분산시킬 수 있는 용매 55 ~ 94.9 중량%; 및 상기 용매에 분산되며 실록산기 또는 실란올기를 갖는 가교결합성 화합물 5 ~ 40 중량%를 포함한다.
예를 들어, 상기 전도성 고분자는 폴리플루오렌(polyfluorene), 폴리페닐렌(polyphenylene), 폴리피렌(polypyrene), 폴리아줄렌(polyazulene), 폴리나프탈렌(polynaphthalene), 폴리아세틸렌(polyacetylene, PAC), 폴리-p-페닐렌비닐렌(poly(p-phenylene vinylene, PPV), 폴리피롤(polypyrrole, PPY), 폴리카바졸(polycarbazole), 폴리인돌(polyindole), 폴리아제핀(polyzepine), 폴리티에닐렌비닐렌(poly(thienylene vinylene), 폴리아닐린(polyaniline, PANI), 폴리티오펜(poly(thiophene)), 폴리(p-페닐렌설파이드(poly(p-phenylene sulfide, PPS), 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜(poly(3,4-ethylenedioxy thiophene, PEDOT), 폴리스티렌술폰산(poly(styrene sulfonate, PSS)로 도핑된 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(PEDOT:PSS), 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)-테트라메타크릴레이트(PEDOT-TMA), 폴리퓨란(polyfuran) 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택될 수 있다.
상기 가교결합성 화합물은 1) 에틸렌계 불포화 알콕시 실란류 및 에틸렌계 아실옥시 실란류를 포함하는 실릴기 함유 불포화 단량체로부터 가수분해되어 얻어지는 실란올기 함유 단량체, 2) 선형 실록산기를 갖는 단량체, 3) 사이클릭 실록산기를 갖는 단량체, 4) 사면체 구조의 실록산기를 갖는 단량체 및 5) 실세스퀴옥산(silsesquioxane, SSQ) 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택될 수 있다.
또한, 상기 용매는 사용되는 고분자 소재에 따라 친수성 용매 또는 소수성 용매일 수 있다.
예를 들어, 상기 용매는 물; 에탄올, 메탄올, 이소프로필 알코올, 부탄올, 2-에틸헥실알코올, 메톡시펜탄올, 부톡시에탄올, 에톡시에톡시 에탄올, 부톡시에톡시 에탄올, 메톡시 프로폭시 프로판올, 텍산올(texanol), 터피네올 및 이들의 조합에서 선택되는 알코올류; 테트라하이드로퓨란(THF); 글리세롤, 에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 디헥실렌글리콜 또는 이들의 알킬 에테르; 글리세린, N-메틸피롤리돈(N-methyl-2-pyrrolidinone, NMP), 2-피롤리돈, 아세틸아세톤, 1,3-디메틸이미다졸리논, 티오디글리콜, 디메틸술폭사이드(dimethyl sulfoxid, DMSO), N,N-디메틸 아세트아미드(N,N-dimethyl acetamide, DMAc)), 디메틸포름아미드(dimethylformamide, DMF)), 술포란, 디에탄올아민, 트리에탄올아민 및 이들의 조합에서 선택되는 친수성 용매일 수 있다.
또는 상기 용매는 메틸에틸케톤, 사이클로펜탄온 등의 케톤류, 자일렌, 톨루엔이나 벤젠 등의 방향족 화합물, 디프로필렌 메틸에테르와 같은 에테르, 메틸렌클로라이드, 클로로포름 등의 지방족 탄화수소 등을 단독 또는 2종 이상 혼합할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 기판을 준비하는 단계; 상기 기판의 일면에 패터닝되어 있는 차광부재를 형성하는 단계; 및 상기 기판 및 상기 차광부재의 상면에 전도성 고분자, 탄소나노튜브 및 그래핀 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 전도성 소재 0.1 ~ 10 중량%, 상기 전도성 소재를 분산시킬 수 있는 용매 55 ~ 94.9 중량%, 및 상기 용매에 분산되며 실록산기 또는 실란올기를 갖는 가교결합성 화합물 5 ~ 40 중량%를 포함하는 코팅 조성물을 도포하는 단계; 및 상기 코팅 조성물에 함유된 상기 가교결합성 화합물을 가교결합하는 단계를 포함하는 영상 표시장치용 기판의 제조 방법을 제공한다.
예를 들어, 상기 가교결합성 화합물을 가교결합하는 단계는, 상기 차광 부재 및 상기 코팅 조성물이 형성된 상기 기판을 70 ~ 180℃, 바람직하게는 100 ~ 150℃의 온도에서 가열하는 단계로 수행하거나, 또는 상기 기판에 광, 바람직하게는 자외선 파장대역의 광을 조사하고, 필요에 따라 상기 용매를 건조시키는 공정으로 수행될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 기판; 상기 기판의 일면에 패터닝되어 있는 차광부재; 및 상기 기판 및 상기 차광부재의 상면에 도포되어 있는 코팅막으로서, 전도성 고분자, 탄소나노튜브 및 그래핀 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 전도성 소재 0.5 ~ 65 중량% 및 가교결합된 폴리실록산 35 ~ 99.5 중량%를 포함하는 코팅막을 포함하는 영상 표시장치용 기판을 제공한다.
예를 들어, 상기 영상 표시장치는 액정표시장치(liquid crystal display (LCD)이며, 상기 기판은 컬러필터 기판일 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 제1 기판 및 제2 기판이 대향적으로 배치되어 있는 영상 표시장치로서, 박막트랜지스터 전극 및 화소전극을 갖는 제1 기판; 상기 제1 기판과 마주하는 면에 형성되는 제1 차광부재와, 상기 제1 차광부재가 형성된 면의 타면에 형성되어 있는 제2 차광부재와, 상기 제2 기판 및 상기 제2 차광부재의 상면에 도포되어 있는 코팅막으로서, 전도성 고분자, 탄소나노튜브 및 그래핀 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 전도성 소재 0.5 ~ 65 중량% 및 가교결합된 폴리실록산 35 ~ 99.5 중량%를 포함하는 코팅막을 포함하는 제2 기판을 을 포함하는 영상 표시 장치를 제공한다.
예를 들어, 상기 영상 표시장치는 액정표시장치(LCD)를 포함할 수 있는데, 이 경우에 상기 영상표시장치는 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 개재되는 액정층과, 상기 액정층과 대면되는 제1 기판의 타면 및 상기 코팅막의 상부에 각각 부착되는 편광판과, 상기 제2 코팅막의 상부에 형성되는 상기 편광판의 상부에 형성되는 패턴드 리타더를 더욱 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 제1 기판과, 상기 제1 기판과 대향적으로 배치되며, 제1 차광부재 및 제2 차광부재를 갖는 제2 기판을 갖는 영상 표시장치의 제조 방법으로서, 상기 제2 기판의 일면으로 제2 차광부재를 형성하는 단계; 상기 제2 기판 및 상기 제2 차광부재의 상면으로 전도성 고분자, 탄소나노튜브 및 그래핀 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 전도성 소재 0.5 ~ 65 중량% 및 폴리실록산 35 ~ 99.5 중량%를 포함하는 코팅막을 형성하는 단계; 박막 트랜지스터 전극 및 화소 전극이 형성된 상기 제1 기판과, 상기 제2 차광부재가 형성된 면의 타면으로 상기 제1 차광부재가 형성된 상기 제2 기판을 합착하는 단계를 포함하는 영상 표시장치의 제조 방법을 제공한다.
다른 실시 양태에 따른 영상 표시장치의 제조 방법은 제1 기판과, 상기 제1 기판과 대향적으로 배치되며, 제1 차광부재 및 제2 차광부재를 갖는 제2 기판을 갖는 영상 표시장치의 제조 방법으로서, 박막 트랜지스터 전극 및 화소 전극이 형성된 상기 제1 기판과, 상기 제1 차광부재가 일면에 형성된 상기 제2 기판을 합착하는 단계; 상기 제2 기판의 타면으로 상기 제2 차광부재를 형성하는 단계; 및 상기 제2 차광부재의 상면으로 전도성 고분자, 탄소나노튜브 및 그래핀 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 전도성 소재 0.1 ~ 10 중량% 및 폴리실록산 90 ~ 99.9 중량%을 포함하는 코팅막을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
이때, 제 1 실시 양태에 따른 영상 표시장치의 제조 공정에서 상기 제1 기판과 상기 제2 기판을 합착하는 단계 이후 또는 제 2 실시 양태에 따른 영상 표시장치의 제조 공정에서 상기 코팅막을 형성하는 단계 이후에, 상기 제1 기판과 상기 코팅막이 형성되어 있는 상기 제2 기판이 합착되어 있는 상기 영상 표시장치를 세정하는 단계를 더욱 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 코팅막을 형성하는 단계는, 상기 전도성 소재 0.1 ~ 10 중량%, 상기 폴리실록산을 형성할 수 있는 가교결합성 화합물 5 ~ 40 중량% 및 상기 전도성 소재 및 상기 가교결합성 화합물을 분산시킬 수 있는 용매 55 ~ 94.9 중량%를 포함하는 코팅 조성물을 상기 제2 기판 및 상기 제2 차광부재의 상면으로 도포하는 단계; 및 상기 코팅 조성물에 함유된 상기 가교결합성 화합물을 가교결합하는 단계를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 가교결합하는 단계는, 상기 제2 차광부재 및 상기 코팅 조성물이 형성된 상기 제2 기판을 70 ~ 180℃, 바람직하게는 100 ~ 150℃의 온도에서 가열하는 단계로 수행하거나, 또는 상기 기판에 광, 바람직하게는 자외선 파장대역의 광을 조사하고, 필요에 따라 상기 용매를 건조시키는 공정으로 수행될 수 있다.
아울러, 영상 표시장치의 제조 방법에서 상기 세정하는 단계 이후에, 상기 제1 기판의 하부 및 상기 제2 기판의 상부에 각각 편광판을 부착하는 단계와, 상기 제2 기판에 부착된 상기 편광판의 상면으로 보호 기판을 형성하는 단계를 더욱 포함할 수 있다.
예를 들면, 상기 세정 단계는 상기 영상 표시장치를 연마벨트를 이용하여 세정하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에서는 전도성 소재, 실록산기 또는 실란올기를 갖는 가교결합성 화합물 및 이들을 분산시키기 위한 용매를 포함하는 영상 표시장치용 차광부재의 코팅 조성물, 이 조성물로부터 얻어지는 코팅막에 의해 도포되어 있는 차광부재 또는 기판, 이러한 코팅막 및 차광부재를 포함하는 영상 표시장치 및 이들의 제조 방법을 제안하고 있다.
본 발명에 따른 코팅 조성물은 영상 표시장치의 일면에 패터닝되어 있는 차광부재를 완전히 덮을 수 있을 정도로 도포될 수 있으므로 차광부재를 보호할 수 있으며, 전도성 소재를 포함하고 있어서 이러한 차광부재가 패터닝되어 있는 기판에서의 정전기를 방지할 수 있다.
특히, 본 발명에 따른 코팅 조성물로부터 얻어진 코팅막을 사용하면, 기판의 합착 이후에 연마 벨트를 이용한 세정 공정 후에도 기판에서의 스크래치 발생이 없고, 1회의 작업으로 이러한 기능을 모두 발휘할 수 있기 때문에 영상 표시장치의 제조 수율이나 생산성을 향상시킬 수 있다.
특히, 본 발명에 따른 코팅 조성물을 이용하여 기판의 일면에 패터닝되어 있는 차광부재를 도포할 경우, 강도 및 투과율의 특성 또한 향상될 수 있다.
도 1은 종래의 편광안경 방식의 3차원 입체영상 표시장치의 사시도이다.
도 2a 및 도 2c는 각각 종래의 편광안경 방식의 3차원 입체영상 표시장치에 있어서, 3차원 크로스토크의 발생 및 시야각 정도를 개략적으로 도시한 도면으로, 도 2a는 차광부재로서 셀 내부의 블랙매트릭스만을 갖는 입체영상 표시장치이고, 도 2b는 다른 차광부재로서 셀 외부의 블랙스트라이프를 동시에 갖는 입체영상 표시장치를 나타낸 것이다.
도 3a 및 도 3b는 각각 종래 블랙스트라이프 상부에 형성되어 기판의 정전기를 방지하기 위한 구조를 개략적으로 도시한 단면도로서, 도 3a는 정전기 발생을 방지하기 위하여, 기판의 일면에 형성된 블랙스트라이프 패턴의 상부로 ITO가 스퍼터링되어 있는 형태를 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 3b는 블랙스트라이프 패턴의 상부로 오버코트층을 경유하여 ITO가 스퍼터링 되어 있는 형태를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 양태에 따른 3차원 입체영상 표시장치의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 양태에 따른 3차원 입체영상 표시장치의 제2 기판에 패터닝되어 있는 제2 차광부재의 상면에 본 발명의 코팅 조성물이 가교결합된 형태로 도포되어 있는 상태를 개략적으로 도시한 단면도로서, 폴리실록산 형태로 가교결합된 형태를 상부에 개략적으로 도시하고 있다.
도 6a 내지 도 6f는 각각 본 발명의 제1 실시예에 따른 3차원 입체영상 표시장치의 제조 공정을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 7a 내지 도 7f는 각각 본 발명의 제2 실시예에 따른 3차원 입체영상 표시장치의 제조 공정을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 8은 종래 기술에 따라, 제 2 차광부재가 패터닝되어 있는 기판의 상부에 스퍼터링을 이용하여 ITO를 증착하고, 표시패널을 형성한 뒤, 연마 벨트를 이용한 세정을 거친 뒤, 기판의 스크래치 상태를 촬영한 SEM 사진이다.
도 9는 종래 기술에 따라, 제 2 차광부재가 패터닝되어 있는 기판의 상부에 오버코트층만을 형성하고, 표시패널을 형성한 뒤, 연마 벨트를 이용한 세정을 거친 뒤, 기판의 스크래치 상태를 촬영한 SEM 사진이다.
도 10은 종래 기술에 따라, 제 2 차광부재가 패터닝되어 있는 기판의 상부에 오버코트층만을 형성하고, 스퍼터링에 의하여 ITO를 증착하고, 표시패널을 형성한 뒤, 연마 벨트를 이용한 세정을 거친 뒤, 기판의 스크래치 상태를 촬영한 SEM 사진이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따라, 제 2 차광부재가 패터닝되어 있는 기판의 상부에 코팅 조성물을 도포, 베이킹하여 코팅막을 형성하고, 표시패널을 형성한 뒤, 연마 벨트를 이용한 세정을 거친 뒤, 기판의 스크래치 상태를 촬영한 SEM 사진이다.
본 발명자들은 전도성 물질, 가교 결합이 가능한 성분이 적절한 용매에 분산된 조성물을 사용하여, 차광부재에 코팅 처리하는 방법으로 종래 기술의 문제점을 해소할 수 있다는 점에 착안하여 본 발명을 완성하였다. 이하, 첨부하는 도면을 참조하면서 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
A. 코팅 조성물
본 발명의 코팅 조성물은 예를 들어 영상 표시장치의 기판의 일면에 패터닝되는 차광부재를 보호하고, 기판의 정전기 발생을 방지하기 위한 것으로서, 예를 들어, 전도성 고분자, 탄소나노튜브 및 그래핀 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 전도성 소재; 실록산기 또는 실란올기를 갖는 가교결합성 화합물 및 이들 전도성 소재 및 가교결합성 화합물을 분산시키는 용매를 포함한다.
a) 전도성 소재
본 발명의 코팅 조성물을 구성하는 상기 전도성 소재는 특히 영상 표시장치의 기판에서의 정전기를 방지하기 위한 것으로서, 예를 들어, 전도성 고분자, 탄소나노튜브(carbon nanotube, CNT), 그래핀(graphene) 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택될 수 있다. 이들 전도성 소재는 또한 코팅막(180, 도 5)이 형성된 기판(140, 도 5)의 투과도 확보 및 코팅막의 경도를 확보하기 위한 것이다.
전도성 고분자는 고분자의 원래 특성인 가볍고 가공성이 용이하면서도 전기를 통하는 유기 고분자로서, 단일 결합과 이중 결합이 교대로 형성되는 공액(conjugated) 결합을 가지고 있다. 본 발명에 따른 전도성 고분자는 순수한 전도성 고분자는 물론이고, 다른 적절한 소재에 의하여 도핑(doping)되어 있는 전도성 고분자를 포함한다.
이러한 전도성 고분자의 예로는 폴리플루오렌(polyfluorene), 폴리페닐렌(polyphenylene), 폴리피렌(polypyrene), 폴리아줄렌(polyazulene), 폴리나프탈렌(polynaphthalene), 폴리아세틸렌(polyacetylene, PAC), 폴리-p-페닐렌비닐렌(poly(p-phenylene vinylene, PPV)와 같이 헤테로 원자를 포함하지 않는 전도성 고분자; 폴리피롤(polypyrrole, PPY), 폴리카바졸(polycarbazole), 폴리인돌(polyindole), 폴리아제핀(polyzepine), 폴리티에닐렌비닐렌(poly(thienylene vinylene), 폴리티에틸렌 비닐렌(Poly Thienylene Vinylene), 폴리아닐린(polyaniline, PANI) 등과 같이 헤테로 원자로서 질소(N)를 포함하는 전도성 고분자; 폴리티오펜(poly(thiophene), PT), 폴리(p-페닐렌설파이드(poly(p-phenylene sulfide, PPS), 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜(poly(3,4-ethylenedioxy thiophene, PEDOT)과 같이 헤테로 원자로서 황(S)을 포함하는 전도성 고분자; 폴리퓨란(polyfuran)과 같이 헤테로 원자로서 산소(O)를 포함하는 전도성 고분자 및 이들 전도성 고분자에 다른 물질이 도핑되어 있는 전도성 물질을 포함한다. 이들 전도성 고분자는 적절한 치환기, 예를 들면 알킬기, 알콕시기 등과 같은 지방족은 물론이고 방향족 고리에 의하여 치환된 형태일 수 있다.
전도성 고분자로서 바람직하게는 용매에 대한 분산성이나 전도성 등을 향상시킬 수 있도록 다른 물질이 도핑된 전도성 고분자를 사용하거나 적절한 작용기로 치환된 소재를 사용할 수 있다. 예를 들어, 전도성 고분자로서의 폴리아세틸렌에는 도펀트로서 I2, Br2와 같은 할로겐 가스, Li, Na과 같은 알칼리 금속 및 AsF6 등을 도펀트로 사용할 수 있다. 또한, BF4 -, ClO4 - 등은 폴리피롤, 폴리티오펜, 폴리아줄렌, 폴리퓨란 등의 도펀트로 사용될 수 있으며, AsF6는 폴리아세틸렌 외에도 폴리페닐렌설파이드, 폴리페닐렌비닐렌, 폴리티에닐렌비닐렌, 폴리페닐렌 등의 도펀트로 사용될 수 있다. 한편, 염산(HCl), 도데실벤젠산(dodecylbenzene acid, DBSA) 및 캄포술폰산(camphor sulfonic acid, CSA) 등은 폴리아닐린의 도펀트로 사용될 수 있다. 폴리피롤의 경우에는 전술한 BF4 -, ClO4 - 이외에도 p-메틸페닐술폰산염과 같은 토실기가 도펀트로 사용될 수 있으며, 폴리티오펜 역시 p-메틸페닐술폰산염과 같은 토실기 및 FeCl4가 도펀트로 사용될 수 있고, 폴리페닐렌의 경우에는 AsF6 외에도 Li, K과 같은 알칼리 금속을 도펀트로 사용할 수 있다.
본 발명의 코팅 조성물을 구성하는 전도성 소재와 관련해서 전도성 고분자로서 특히 바람직하게는 PEDOT를 주성분으로 하는 전도성 고분자이다. 예를 들어, 치환되지 않은 PEDOT, 폴리스티렌술폰산(poly(styrene sulfonate))가 도핑되어 있는 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜(PEDOT:PSS) 또는 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)-테트라메타크릴레이트(PEDOT-TMA)이다.
PEDOT:PSS 중에서 PSS의 술폰산기는 용매 중에서 탈수소화되어(deprotonated) 음전하를 띠고 있으며, 분산체로서 기능할 수 있다. 한편, PEDOT는 π 공액계 전도성 고분자로서 PEDOT 부분은 양전하를 띄고 있어 특히 친수성 용매에 대한 분산성이 양호하여 안정적인 염 형태를 이룰 수 있다. PEDOT:PSS 용액은 PEDOT의 단량체인 EDOT를 PSS의 존재 하에서 물과 같은 적절한 용매에 첨가하면 산성의 수분산성 용액을 형성하기 때문에, 산화 중합을 형성하면서 안정적인 분산체를 형성할 수 있다. 다른 전도성 고분자인 PEDOT-TMA는 유기 용매에 대한 분산성이 우수하고 부식되지 않는 특성이 있으므로, PEDOT:PSS를 대체하여 사용될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 코팅 조성물을 구성하는 전도성 소재로서 전술한 전도성 고분자 외에도 탄소나노튜브 및/또는 그래핀과 같은 탄소질의 전도성 소재가 사용될 수 있다. 여기서 탄소나노튜브(CNT)는 단일벽 형태의 탄소나노튜브(Single-walled, SWNT), 이중벽 형태의 탄소나노튜브(Double-walled, DWNT) 또는 다중벽 형태의 탄소나노튜브(Multi-walled, MWNT)일 수 있다. 이러한 탄소나노튜브는 합성 단계에서 나노튜브 입자 사이에서 물리적, 화학적 응집을 형성하고 있으므로 본 발명에 따른 코팅 조성물 중에 용매에 탄소나노튜브를 분산시키기 위해서 적절한 처리가 수행될 수 있다.
예를 들어 1) 탄소나노튜브를 잘 분산시키는 것으로 알려져 있는 1,2-디클로로벤젠, N-메틸피롤리돈(N-methylpyrrolidone, NMP), N,N-디메틸포름아미드(N,N-dimethylformamide, DMF) 등의 유기용매에 탄소나노튜브를 첨가한 뒤 초음파 처리를 수행하는 방법, 2) 소듐도데실황산염(sodium dodecyl sulfate, SDS), Trixon X-100, 소듐도데실벤젠술폰산염(sodium dodecyl benzene sulfonate, NaDDBS), 아라비아 검 등의 이온성 저분자 계면활성제 및/또는 폴리비닐피롤리돈(poly vinylpyrrolidone, PVP) 등의 이원 또는 삼원 공중합체와 같은 고분자형 계면활성제를 사용하는 방법, 3) 산 처리를 통하여 카르복실기 등을 도입하고 물, 알코올 등에 대한 용해도를 증가시키고, 선택적으로 아닐린 옥타데실아민(ODA), 테트라데실아닐린 등의 탄화수소로 카르복실기 등을 치환하여 방향족 유기용매에 대한 분산을 유도하는 방법, 4) 전해질로 사용되는 이온성 액체(ionic liquid), 예를 들면 1-부틸3-메틸이미다졸륨 테트라플루오로보레이트(1-butyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate, BMIMBF4), 1-부틸-3-메틸이미다졸륨 헥사플루오로포르세이트(1-butyl-3-mehtylimidazolium hexafluorophosphate, BMIMPF6) 등과 같은 이온성 액체(ionic liquid) 등을 사용하고, 필요에 따라 유기 용매에 재-분산시키는 방법, 5) CNT 표면에 긴 사슬의 알킬기(탄소수 10-20)를 갖는 pyrene 유도체를 사용하여 CNT의 분산성을 개선하는 방법 등을 이용할 수 있다. 또한 최근의 연구에 따르면, 유기 분자의 아민기와 산 처리된 탄소나노튜브의 표면의 카르복시산이 zwitterions을 형성하는데, 이를 이용하여 탄소나노튜브의 용매에 대한 분산성을 향상시킬 수도 있다.
본 발명의 코팅 조성물을 구성하는 전도성 소재의 일예로 사용될 수 있는 그래핀은 흑연질 탄소 소재의 하나로서, NMP나 DMF 등 일부 유기용매에 대한 분산성이 양호하지 않지만 다음과 같은 방법을 사용하여 용매에 대한 분산성을 향상시킬 수 있다. 먼저, 그래핀의 표면에 공유 결합을 통하여 작용기를 갖도록 표면 개질하는 방법이 있다(그래핀의 공유적 작용기화 방법). 이 방법에서는 먼저 천연 흑연을 강산으로 산화 처리하여 가장자리 영역으로 에폭시기, 수산기, 카르보닐기, 카르복시산기 등의 산소 작용기들을 갖는 그래핀 산화물(Graphene oxide)로 분산/박리한다. 이어서, GO에 있는 산소 작용기들과 반응하는 물질을 이용하거나 열처리를 통하여 GO를 환원시켜 환원된 그래핀 산화물(reduced graphene oxide, rGO)를 제조한다.
예를 들어, GO 표면에 존재하는 산소 작용기들과 아미드화 반응 및/또는 에스테르화 반응을 통하여 공유결합을 형성할 수 있다. 구체적으로 살펴보면, 이소시아네이트 유기 단분자와 GO를 공유결합시키는 방법이나, 아민기, 수산기, 아지드기를 갖는 화합물이나 디아조늄 화합물을 갖는 유기 단분자들이나 고분자를 그래핀이나 GO의 표면에 존재하는 카르복시산 등과 공유결합하여 표면 개질할 수 있다. 예를 들면, 아민기를 갖는 포피린(porphyrin)을 GO 표면의 카르복시기와 반응시켜 표면에 아미드 결합을 갖도록 개질된 그래핀을 합성하거나, 폴리비닐아세테이트와 같이 수산기를 갖는 물질을 GO의 카르복시산과 결합시켜 표면에 에스테르 결합을 갖도록 개질시키거나, 치환되지 않거나 알킬기 등으로 치환된 퍼플루오로베닐아지드(PFPA)와 같이 아지드 결합을 갖는 물질을 GO의 C=C 이중결합 부위와 반응시켜 표면에 니트렌기를 갖도록 개질된 그래핀을 합성하는 방법을 고려해 볼 수 있다. 이러한 방법에 의해 표면 개질된 그래핀은 특히 DMF, NMP, 디메틸술폭사이드(dimethyl sulfoxide, DMSO)에 대한 분산성을 향상시킬 수 있다.
상기에서 언급한 공유결합성 작용기를 도입하여 그래핀의 표면을 개질하는 방법 외에도 그래핀과의 비-공유결합성 작용기를 도입하는 방법이 알려져 있다. 이러한 비-공유결합성 작용기의 도입은 그래핀의 π-π 결합, 수소결합 또는 전하간 상호작용을 이용한다. 예를 들어, 피렌카르복시산 유도체에 존재하는 카르복시산기는 수용액에서 그래핀을 안정적으로 분산시키고, 그래핀 시트와의 물리흡착 상태를 유지시킨다. P3HT(poly(3-hexylthiphene))와 같은 전도성 고분자는 rGO-와 π-π 결합하여 거대분자 복합체를 형성하고 DMF 등이 용매에 잘 분산된다.
또는 양쪽성 물질(일예로 sodium cholate)이나 계면활성제를 사용하면, 수용액 등에 대한 그래핀의 분산성을 향상시킬 수 있다. 특히, 최근의 연구에 따르면 GO 가장자리에 존재하는 양전하의 카르복시산기와 고분자 말단의 음전하의 아민기는 정전기적 상호작용을 일으켜 GO의 가장자리에 고분자가 흡착됨으로써, 그래핀을 벤젠, o-자일렌, 메틸렌클로라이드 등의 유기용매에 균일하게 분산시킬 수 있다.
본 발명의 코팅 조성물과 관련해서 전술한 전도성 고분자, 탄소나노튜브, 그래핀 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택될 수 있는 전도성 소재는 코팅 조성물 중 0.1 ~ 10 중량%, 바람직하게는 0.1 ~ 5 중량%로 함유될 수 있다. 전도성 소재의 함량이 이보다 적으면 원하는 전도도가 나오지 않아 코팅 조성물이 코팅될 수 있는 기판의 정전기 방지에 적절하지 않고, 전도성 소재의 함량이 이를 초과하면 투과도가 떨어질 우려가 있기 때문이다.
b) 가교결합성 화합물
본 발명에 따른 영상 표시장치의 차광부재용 코팅 조성물에 포함될 수 있는 가교결합성 화합물은 예를 들어 실란올기 및/또는 실록산기를 적어도 1개 갖는 단량체 화합물이다. 이들 화합물은 후술하는 열처리 등에 의하여 가교결합을 형성하여 폴리실록산을 형성할 수 있다. 이들 화합물은 경화 공정에 의하여 가교결합하여, 코팅막(180, 도 5)의 매트릭스(matrix)를 형성하는 바인더 수지가 될 수 있다. 가교결합성 화합물은 동시에 코팅막(180, 도 5)의 경도, 투과도 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따른 실란올기를 갖는 단량체 화합물의 예로는 에틸렌계 불포화 알콕시 실란류 및 에틸렌계 불포화 아실옥시 실란류와 같이 실릴기-함유 불포화 단량체를 가수분해시켜 수득된 실란올기-함유 단량체를 들 수 있다.
에틸렌계 불포화 알콕시 실란의 예로는 1) 아크릴레이트계 알콕시 실란류(예: γ-아크릴옥시프로필-트리메톡시실란, γ-아크릴옥시프로필-트리에톡시실란), 2) 메타크릴레이트계 알콕시 실란류(예: γ-메타크릴옥시프로필-트리메톡시실란, γ-메타크릴옥시프로필-트리에톡시실란, γ-메타크릴옥시프로필-트리스(2-메톡시에톡시)실란이 있다. 한편, 에틸렌계 불포화 아실옥시실란의 예로는 아크릴레이트계 아세톡시실란, 메타크릴레이트계 아세톡시실란 및 에틸렌계 불포화 아세톡시실란류 (예를 들면, 아크릴레이토프로필트리아세톡시실란, 메타크릴레이토프로필트리아세톡시실란) 등이 있다.
그 외에도 가수분해 등을 통하여 실란올기를 갖는 단량체를 얻을 수 있는 실릴기 함유 불포화 화합물의 예로는, 클로로디메틸비닐실란, 5-트리메틸실릴-1,3-사이클로펜타디엔, 3-트리메틸실릴알릴 알코올, 트리메틸실릴 메타크릴레이트, 1-트리메틸실릴옥시-1,3-부타디엔, 1-트리메틸실릴옥시 사이클로펜텐, 2-트리메틸실릴옥시에틸 메타크릴레이트, 2-트리메틸실릴옥시퓨란, 2-트리메틸실릴옥시프로펜, 알릴옥시-t-부틸디메틸실란 및 알릴옥시트리메틸실란, 트리메톡시 비닐실란, 트리에톡시비닐실란, 트리스(메톡시에톡시)비닐실란 같은 트리스알콕시 비닐실란이 있다. 전술한 실란올기를 갖는 단량체는 단독으로 사용할 수도 있고, 2종 이상 혼합하여 사용할 수도 있다.
한편, 본 발명의 가교결합성 화합물로서는 실록산기를 갖는 단량체를 또한 사용할 수 있다. 이러한 실록산기를 갖는 단량체로는 선형 실록산기를 갖는 화합물, 사이클릭 실록산기를 갖는 화합물, 사면체 구조의 실록산기를 갖는 화합물 및 실세스퀴옥산 등을 사용할 수 있다.
선형 실록산기를 갖는 화합물로는 메틸실록산, 에틸실록산, 프로필실록산, 부틸실록산, 펜틸실록산, 디메틸실록산, 디에틸실록산, 디프로필실록산, 디부틸실록산, 디펜틸실록산, 트리메틸실록산, 트리에틸실록산, 트리프로필실록산, 트리부틸실록산, 헥사메틸디실록산, 헥사에틸디실록산, 옥타메틸트리실록산, 옥타에틸트리실록산, 데카메틸테트라실록산, 테트라메톡시실란(Tetramethoxy silane, TMOS), 테트라에톡시실란(Tetraethoxy silane, TEOS), 메틸트리메톡시실란(Methlytrimethoxy silane, MTMS), 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 비닐트리스(2-메톡시에톡시)-실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필메틸디메톡시실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필메틸트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-글리시독시프로필트리에톡시실란, 3-글리시독시프로필메틸디메톡시실란, 2-(3,4-에톡시 시클로헥실)에틸트리메톡시실란, 3-클로로프로필 메틸디메톡시실란, 3-클로로프로필 트리메톡시 실란, 3-메타아크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-머캅토프로필트리메톡시실란 등을 포함할 수 있으며, 이들 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 사용할 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, TMOS, TEOS, MTMS, 비닐트리스(2-메톡시에톡시)-실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필메틸디메톡시실란 등과 같이 알콕시기를 함유하는 선형 실록산기를 갖는 단량체를 단독으로 또는 2종 이상 혼합할 수 있다.
한편, 사이클릭 실록산(cyclic siloxane)의 비제한적인 예로는 메틸하이드로-사이클로실록산, 헥사메틸-사이클로트리실록산, 헥사에틸-사이클로트리실록산과 같은 사이클로트리실록산; 테트라옥틸 -사이클로테트라실록산, 헥사메틸-사이클로테트라실록산, 옥타메틸- 사이클로테트라실록산과 같은 사이클로테트라실록산; 테트라- 및 펜타-메틸사이클로테트라실록산; 테트라-, 펜타-, 헥사- 및 헵타-메틸사이클로펜타실록산; 테트라-, 펜타- 및 헥사메틸-사이클로헥사실록산, 테트라에틸-사이클로테트라실록산, 및 테트라페닐 사이클로테트라실록산; 데카메틸-사이클로펜타실록산, 도데카메틸 사이클로실록산, 1,3,5,7-테트라메틸-사이클로테트라실록산, 1,3,5,7,9-펜타메틸-사이클로펜타실록산, 및 1,3,5,7,9,11-헥사메틸사이클로헥사실록산에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 특히 사용할 수 있지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 사면체 실록산기를 갖는 단량체의 비제한적인 예로는 테트라키스디메틸실록시실란, 테트라키스디페닐실록시실란 및 테트라키스디에틸실록시실란 및 이들의 혼합물을 들 수 있다.
아울러, 선형, 사이클릭 및 사면체 실록산 외에도, 예를 들어 메틸트리클로로실록산과 디메틸클로로실록산의 반응 등에 의하여 합성될 수 있는 실세스퀴옥산(silsesquioxane, SSQ)를 또한 가교결합성 화합물로 사용할 수 있다. 실세스퀴옥산은 가교결합에 의하여 사다리(ladder) 구조 또는 cage 구조를 갖는 폴리실세스퀴옥산으로 합성될 수 있다. 예를 들어, 오르가노 트리클로로실란의 가수분해에 의하여 부분적인 cage 구조의 헵타머 형태의 실록산과, cage 구조의 헵타머 형태 및 옥타머 형태의 실록산 등이 얻어지는데, 용해도 차이를 이용하여 헵타머 형태의 실록산을 분리하고, 이를 오르가노트리알콕시실란 또는 오르가노트리클로로실란의 축합 반응에 의하여 실세스퀴옥산 단량체를 얻을 수 있다. 실세스퀴옥산은 대략 RSiO3/2 의 화학 구조(R은 수소, 탄소수 1-10의 알킬기; 탄소수 2-10의 알케닐; 페닐과 같은 아릴기; 아릴렌기)를 가질 수 있지만, 본 발명에서 사용할 수 있는 실세스퀴옥산이 이에 한정되는 것은 아니다.
전술한 것과 같이 실란올기 또는 실록산기를 갖는 가교결합성 화합물은 본 발명의 코팅 조성물 중에 5 ~ 40 중량%, 바람직하게는 20 ~ 35 중량%의 비율로 함유될 수 있다. 가교결합성 화합물의 함량이 전술한 범위 미만이면 코팅 조성물 중에 고형분 함량이 감소하여 최종적으로 생성되는 코팅막의 두께를 원하는 만큼 형성하기 곤란할 뿐만 아니라 점도가 감소하여 경화 공정에서 제약이 있을 수 있다. 반면, 가교결합성 화합물의 함량이 전술한 범위를 초과하면 고형분의 함량이 지나치게 많아져서 코팅 조성물의 안전성이 저하될 수 있다.
c) 용매
본 발명의 코팅 조성물을 구성하는 용매는 전술한 전도성 소자 및 실란올기 및/또는 실록산기를 갖는 가교결합성 화합물과 같은 고형 성분을 분산시키고, 코팅 조성물의 점도를 조절하기 위한 용도로 사용된다. 아울러, 용매는 전도성 소자의 전도도를 향상시킬 수 있는데, 바람직하게는 고-비점의 용매를 사용하면, 가교결합성 화합물이 보다 안정적으로 가교결합 할 수 있다.
전도성 소재 및 가교결합성 화합물을 분산시킬 수 있는 용매로서, 예를 들어 전도성 소재가 친수성 고분자인 경우에는 친수성 용매를 사용할 수 있다. 사용 가능한 친수성 용매의 구체적인 예로는 물; 에탄올, 메탄올, 이소프로필 알코올, 부탄올, 2-에틸헥실알코올, 메톡시펜탄올, 부톡시에탄올, 에톡시에톡시 에탄올, 부톡시에톡시 에탄올, 메톡시 프로폭시 프로판올, 텍산올(texanol), 알파-터피네올(α-terpineol)과 같은 터피네올 등의 알코올류; 테트라하이드로퓨란(THF); 글리세롤, 알킬렌 글리콜, 예를 들어, 에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 디헥실렌글리콜 또는 이들의 알킬 에테르(일예로 프로필렌글리콜 메틸에테르(PGME), 디에틸렌글리콜 부틸에테르, 디에틸렌글리콜 에틸에테르, 디프로필렌글리콜 메틸에테르, 디헥실렌글리콜 에틸에테르); 글리세린, N-메틸피롤리돈(N-methyl-2-pyrrolidinone, NMP), 2-피롤리돈, 아세틸아세톤, 1,3-디메틸이미다졸리논, 티오디글리콜, 디메틸술폭사이드(dimethyl sulfoxid, DMSO), N,N-디메틸 아세트아미드(N,N-dimethyl acetamide, DMAc)), 디메틸포름아미드(dimethylformamide, DMF)), 술포란, 디에탄올아민, 트리에탄올아민에서 선택되는 유기용매를 단독으로 사용하거나 또는 이들 중에서 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 예를 들어, 전도성 소자로서 PEDOT:PSS를 사용하는 경우, 극성이 높은 친수성 용매를 단독으로 또는 혼합하여 사용하면 전도성 소자를 잘 분산시켜주는 확장제 역할을 할 수 있다.
이때, 예를 들어, 전도성 소재로서 탄소나노튜브를 분산시키기 위하여 물을 용매로 사용하는 경우에 수용액에는 (NH2OH)(HCl) 성분을 포함할 수 있다. 수용액상에서 (NH2OH)(HCl)는 NH3OH+와 Cl-로 해리되며 산성을 띄게 되는데, 양이온인 NH3OH+는 산성을 띄는 이온으로서, 탄소나노튜브의 다발 사이로 확산, 침투하여 탄소나노튜브의 입자 표면을 양이온으로 대전시킨다. 대전된 탄소나노튜브 입자에 의해 생성된 정전기적 반발력에 의하여 탄소나노튜브가 용매 중에서 분산될 수 있다.
한편, 소수성을 갖는 전도성 소재를 사용하는 경우에는 소수성 용매를 사용할 수 있다. 예를 들면, 메틸에틸케톤, 사이클로펜탄온 등의 케톤류, 자일렌, 톨루엔이나 벤젠 등의 방향족 화합물, 디프로필렌 메틸에테르와 같은 에테르, 메틸렌클로라이드, 클로로포름 등의 지방족 탄화수소 등을 단독 또는 2종 이상 혼합할 수 있다.
용매는 본 발명에 따른 코팅 조성물 중에 55 ~ 94.9 중량%, 바람직하게는 60 ~ 85 중량%의 비율로 함유될 수 있다. 전술한 범위로 용매를 사용하면 코팅 조성물의 점도를 적절하게 유지할 수 있으며, 전도성 소자 및/또는 가교결합성 화합물을 균일하게 분산시킬 수 있다.
d) 첨가제
한편, 본 발명의 코팅 조성물 중에는 전술한 성분 외에도 코팅 조성물의 분산을 유도하기 위한 계면활성제, 경화를 촉진하기 위한 경화촉진제, 산화를 방지하기 위한 산화방지제와 같은 기능성 첨가제를 더욱 포함할 수 있다.
계면활성제는 전도성 소자의 표면에 코팅되어 공간적 반발력을 유도하거나, 전도성 소자의 표면에 흡착하여 안정적인 콜로이드 분산 용액을 형성하는 동시에 커플링제로서의 역할을 수행할 수 있다.
본 발명의 코팅 조성물에 함유되는 전도성 소자의 분산을 유도할 수 있는 계면활성제는 음이온성 계면활성제, 양이온성 계면활성제, 양쪽성 계면활성제 및 비이온성 계면활성제를 사용할 수 있다.
음이온성 계면활성제로는 알킬 술폰산(술포네이트), 알킬 황산(설페이트), 아랄킬 및 알크아릴 음이온성 계면활성제, 알킬 숙신산(숙시네이트), 알킬 술포숙신산염(술포숙시네이트)을 사용할 수 있다. 특히, 알크아릴 술폰산, 알킬 황산 및 알크아릴 황산의 나트륨, 마그네슘, 암모늄 및 모노에탄올아민, 디에탄올아민 및 트리에탄올아민 염이 바람직하다.
음이온성 계면활성제를 보다 구체적으로 살펴보면, 나트륨 라우릴 설페이트, 나트륨 라우릴 에테르 설페이트, 암모늄 라우릴 설페이트, 트리에탄올아민 라우릴 설페이트, 나트륨 C14-16 올레핀 술포네이트, 암모늄 파레쓰-25 설페이트(합성 C12-15 지방 알코올의 혼합물의 설페이트화 폴리에틸렌 글리콜 에테르의 암모늄염), 나트륨 미리스틸 에테르 설페이트, 암모늄 라우릴 에테르 설페이트, 디나트륨 모노올레아미도술포숙시네이트, 암모늄 라우릴 술포숙시네이트, 나트륨 도데실 벤젠 술포네이트, 트리에탄올아민 도데실벤젠 술포네이트 및 나트륨 N-라우로일 사르코시네이트를 포함한다.
양이온성 계면활성제는 암모늄염, 아민 유도체를 사용할 수 있다. 아민염계 양이온성 계면활성제로서 폴리옥시에틸렌알킬아민을 들 수 있고, 제4급 알킬 암모늄계 양이온성 계면활성제로는 테트라알킬암모늄, 피리디늄염을 들 수 있다. 제4급 암모늄계 양이온성 계면활성제의 구체적인 예로는 세틸트리메틸암모늄브로마이드(CTAB), 헥사데실트리메틸암모늄브로마이드, 세틸트리메틸암모늄 클로라이드(CTAC)와 같은 알킬트리메틸암모늄염, 세틸피리디늄클로라이드(CPC), 벤즈알코늄클로라이드(BAC), 벤제토늄클로라이드(BZT), 5-브로모-5-니트로-1,3-디옥산, 디메틸디옥타데실암모늄클로라이드, 디옥타데실메틸암모늄브로마이드(DODAB) 등을 들 수 있다.
한편, 양쪽성 계면활성제로는 코코암포카복시글리시네이트, 코코암포카복시프로피오네이트, 코코베타인, N-코코아미도프로필디메틸글리신 및 N-라우릴-N-카복시메틸-N-(2-하이드록시에틸)에틸렌디아민을 포함한다. 다른 적합한 양쪽성 계면활성제는 4급 사이클로이미데이트, 베타인, 예를 들면, α-(테트라데실디메틸암모니오)아세테이트, 베타-(헥사데실디에틸암모니오)프로피오네이트 및 감마-(도데실디메틸암모니오)부티레이트. 및 설타인, 예를 들면, 3-(도데실디메틸암모니오)-프로판-1-술포네이트 및 3-(테트라데실디메틸암모니오)에탄-i-술포네이트를 포함한다.
또한, 비이온성 계면활성제로는 지방산 알칸올 아미드 및 아민 옥사이드 계면활성제로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다. 지방산 알칸올 아미드는 알칸올아민, 예를 들면, 모노에탄올아민, 디에탄올아민, 모노이소프로판올아민 또는 디이소프로판올아민이 지방산 또는 지방산 에스테르와 반응하여 아미드를 형성하여 수득된 비이온성 계면활성제이다. 지방산 알칸올 아미드 계면활성제는, 예를 들면, 지방산 디에탄올아미드, 예를 들면, 이소스테아르산 디에탄올아미드, 라우르산 디에탄올아미드, 카프르산 디에탄올아미드, 코코넛 지방산 디에탄올아미드, 리놀산 디에탄올아미드, 미리스트산 디에탄올아미드, 올레산 디에탄올아미드 및 스테아르산 디에탄올아미드; 지방산 모노에탄올아미드, 예를 들면, 코코넛 지방산 모노에탄올아미드; 및 지방산 모노이소프로판올아미드, 예를 들면, 올레산 모노이소프로판올아미드 및 라우르산 모노이소프로판올아미드를 포함한다.
전술한 계면활성제 외에도 특히 폴리실록산으로 구성되는 실리콘계의 계면활성제를 사용할 수 있다. 실리콘계 계면활성제의 예로는 폴리에테르로 개질되어 있는 오르가노실록산으로부터 제조될 수 있다. 이러한 실리콘계 계면활성제로서 폴리에테르로 개질되어 있는 디메틸폴리실록산의 공중합체(예를 들어 BYK?-307)를 사용할 수 있다. 전술한 계면활성제를 단독 또는 2종 이상 혼합할 수 있다. 계면활성제의 함량은 사용되는 전도성 소자 및 용매의 종류 미 함량에 따라 달라질 수 있지만, 그 함량은 대략 코팅 조성물 중에 0.01 ~ 0.5 중량%로 포함될 수 있다.
상기 경화 촉진제는 아민, 특히 디메틸아닐린 및 또한 특히 3급 아민(예: 모노에틸아민, 트리메틸아민 및 옥탈디메틸아민)과 삼플루오르화 붕소 또는 삼염화 붕소의 착화합물(예를 들어 디메틸아닐린과 삼플루오르화 붕소의 착화합물)이다. 그 외에도 사용 가능한 경화 촉진제의 예로는 예를 들면 1,1'-메틸렌비스(3-메틸피페리딘)(MBMP), 디메틸벤질아민(DMBA), 트리스(디메틸아미노메틸)페놀(TDMAMP), 헥사메틸렌테트라민 및 1,6-비스-(디메틸아미노)헥산인 3급 아민류; 예를 들면 N-4-클로로페닐-N',N'-디메틸우레아(모누론), N-3-클로로-4-메틸페닐-N',N'-디메틸우레아(클로르톨루론), N-(2-하이드록시페닐)-N',N'-디메틸우레아 및 N-(2-하이드록시-4-니트로페닐)-N',N'-디메틸우레아와 같은 우레아 유도체; 예를 들면 이미다졸, 벤즈이미다졸, 1-메틸이미다졸, 3-메틸이미다졸, 1,2-디메틸이미다졸, 2-에틸-4-메틸이미다졸, 1-비닐이미다졸, 2-비닐이미다졸, 2-페닐이미다졸, 2-페닐-4-메틸이미다졸, 1-(2,6-디클로로벤조일)-2-페닐이미다졸 및 1-(2,4,6-트리메틸벤조일)-2-페닐이미다졸과 같은 치환되거나 치환되지 않은 비치환된 이미다졸류; 트리페닐포스핀과 같은 유기포스핀류 등에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 사용할 수 있다. 경화 촉진제의 함량은 코팅 조성물 중에 포함되는 사용되는 전도성 소자 및 용매의 종류 및 함량에 따라 달라질 수 있지만, 그 함량은 대략 코팅 조성물 중에 0.01 ~ 0.1 중량%로 포함될 수 있다.
또한 산화 방지제의 비제한적인 예로서, 열에 의해 유도되는 조성물의 산화반응 방지 및 열-안정성을 부여해 주기 위한 목적으로 사용되는 상기 산화방지제로는, 가지를 갖는 페놀계 혹은 하이드록시 신나메이트계의 물질 등을 첨가할 수 있다. 산화 방지제의 구체적인 예로는 테트라키스-(메틸렌-(3,5-디-t-부틸-4-하이드로 신나메이트)메탄, 3,5-비스(1,1-디메틸에틸)-4-하이드록시 벤젠프로파노익 액시드 티올 디-2,1-에탄다일 에스터, 옥타데실 3,5-디-t-부틸-4-하이드록시 하이드로 신나메이트, 2,6-디-터셔리-p-메틸페놀, 2,2-티오비스(4-메틸-6-t-부틸페놀), 2,6-g,t-부틸페놀 등 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 하지만, 본 발명이 반드시 이들 산화 방지제로만 제한되는 것은 아니다. 산화 방지제의 함량 역시 코팅 조성물 중에 포함되는 전도성 소자 및 용매의 종류 및 함량에 따라 달라질 수 있지만, 그 함량은 대략 코팅 조성물 중에 0.01 ~ 0.3 중량%로 포함될 수 있다.
B. 영상 표시장치, 영상 표시장치용 기판 및 제조 방법
계속해서, 전술한 코팅 조성물을 이용한 영상 표시장치 및 기판 및 그 제조 방법에 대해서 살펴본다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 입체영상 표시장치의 단면도이다. 도 4에 도시한 것과 같이, 본 발명의 3차원 입체영상 표시장치(100)는 표시패널(110)과, 상부 및 하부 편광판(150, 152)과, 패턴드 리타더(160) 및 보호기판(170)을 포함한다.
표시패널(110)에는 영상을 표시하는 표시영역(DA)과 표시영역(DA) 사이의 비표시영역(NDA)이 정의되고, 표시영역(DA)은 좌안 수평화소라인(HL) 및 우안 수평화소라인(HR)을 포함하고 있다. 특히, 표시패널(110)은, 서로 마주보며 이격된 제1 및 제2 기판(120, 140)과, 제1 및 제2 기판(120, 140) 사이에 형성된 액정층(148)을 포함한다. 제1 및 제2 기판(120, 140)은 예를 들어 유리 또는 플라스틱으로 이루어진 기판일 수 있다.
예를 들어, 어레이 기판일 수 있는 제1 기판(120)의 상부에는 게이트 배선(미도시)과 게이트 배선에 연결되는 게이트 전극(124)이 형성되고, 게이트 배선(미도시) 및 게이트 전극(124) 상부에는 게이트 절연층(126)이 형성된다. 이때, 데이터 배선(미도시)은 게이트 배선(미도시)과 교차하여 화소영역을 정의한다.
게이트 전극(124)에 대응되는 게이트 절연층(126)의 상부에는 반도체층(128)이 형성되고, 반도체층(128) 상부에는 서로 이격하는 소스 전극(132) 및 드레인 전극(134)과, 소스 전극(132)에 연결되는 데이터 배선(도시하지 않음)이 형성된다. 도시하지 않았지만, 반도체층(128)은 순수 비정질 실리콘으로 이루어진 액티브층과 불순물이 도핑된 비정질 실리콘으로 이루어진 오믹콘택층을 포함하며, 오믹콘택층은 소스 및 드레인 전극(132, 134)과 동일한 모양을 가질 수 있다. 여기서, 게이트 전극(124), 반도체층(128), 소스 전극(132) 및 드레인 전극(134)은 박막트랜지스터(T)를 구성한다.
소스 전극(132), 드레인 전극(134) 및 데이터 배선 상부에는 보호층(136)이 형성되는데, 보호층(136)은 드레인 전극(134)을 노출하는 드레인 콘택홀(136a)을 포함한다. 보호층(136) 상부에는 드레인 콘택홀(136a)을 통하여 드레인 전극(134)에 연결되는 화소 전극(138)이 화소영역 각각에 형성된다.
한편, 제1 기판(120)과 대향적으로 이격되는 형태로 배치되어 있으며, 예를 들어 어레이 기판일 수 있는 제2 기판(140)의 하부에는 각 화소영역에 대응되는 개구부를 가지며 게이트 배선, 데이터 배선 및 박막트랜지스터(T)에 대응되는 제1 차광부재로서의 블랙매트릭스(142)가 형성되고, 블랙매트릭스(142) 하부와 블랙매트릭스(142)의 개구부를 통하여 노출된 제2 기판(140) 하부에는 컬러필터층(144)이 형성된다. 여기서, 블랙매트릭스(142)의 개구부는 표시 영역(DA)에 대응하며, 블랙매트릭스(142)는 비표시영역(NDA)에 대응한다.
도시하지 않았지만, 컬러필터층(144)은 화소영역에 각각 대응되는 적, 녹, 청 컬러필터를 포함하며, 표시패널(110)을 정면에서 볼 때, 적, 녹, 청 컬러필터는 표시패널(110)의 수평방향을 따라 순차적으로 반복하여 배치되며, 표시패널(120)의 수직방향을 따라 동일 색의 컬러필터가 위치한다.
그리고, 컬러필터층(144)의 하부에는 투명한 공통전극(146)이 형성된다. 여기서, 도시하지 않았지만, 컬러필터층(144)과 공통전극(146) 사이에는 컬러필터층(144)의 보호 및 표면을 평탄화하기 위하여 폴리이미드, 폴리아크릴레이트, 폴리우레탄 등과 같은 소재의 오버코트층(미도시)이 더 형성될 수 있다.
특히, 제2 기판(140)의 상면에는 제2 차광부재로서의 블랙스트라이프(149)가 형성되어 있으며, 제2 차광부재(149)의 상면으로 본 발명에 따른 전술한 코팅 조성물로부터 제조되는 코팅막(180)이 형성되어 있다. 블랙스트라이프(149)는 표시패널(110)의 수평방향으로 연장된 다수의 패턴이 표시패널(110)의 수직방향을 따라 일정간격을 가지고 이격되어 위치한다. 이때, 블랙스트라이프(149)는 블랙매트릭스(142)에 대응하여 위치하는데, 인접한 블랙스트라이프(149) 사이의 거리는 인접한 블랙매트릭스(142) 사이의 거리보다 짧은 것이 바람직하다. 제2 기판(140) 상에 형성되는 제2 차광부재로서의 블랙스트라이프(149) 및 그 상부에 도포되는 코팅막(180)의 구조 및 제조 방법에 대해서는 후술하기로 한다.
한편, 도 4에서는 예를 들어 트위스트 네마틱(twisted nematic, TN) 모드 형태의 액정표시장치로서 화소 전극(138)과 공통전극(146)이 각각 제1 기판(120) 및 제2 기판(140)에 형성된 경우에 대하여 설명하였다. 하지만, 예를 들어 횡전계 방식(IPS 모드)을 채택하는 경우에, 화소 전극(138)과 공통전극(146)은 제1기판(122) 상에 모두 형성될 수 있다는 점에 유의하여야 한다. 이때, 화소 전극(138)과 공통전극(146)은 화소영역 내에서 패터닝되어 서로 번갈아 배치될 수 있다.
액정층(148)은 제1 기판(122)의 화소 전극(138)과 제2 기판(140)의 공통전극(146) 사이에 위치한다. 도시하지 않았지만, 액정층(148)과 화소 전극(138) 사이 및 액정층(148)과 공통전극(146) 사이에는 액정 분자의 초기 배열을 결정하는 배향막이 각각 형성된다.
아울러, 제1 기판(120)의 하부에는 편광필름인 하부 편광판(152)이 부착, 위치하고, 제2 기판(140)의 상부, 보다 구체적으로 살펴보면 제2 차광부재로서의 블랙스트라이프(149) 상면에 도포되는 코팅막(180)의 상부에는 편광필름인 상부 편광판(150)이 부착, 위치한다. 상부 및 하부 편광판(150, 152)은 광투과축에 평행한 선편광만을 투과시키며, 하부 편광판(152)의 광투과축은 상부 편광판(150)의 광투과축과 수직으로 배치된다.
제1 기판(120)과 하부 편광판(152) 사이 그리고 제2 기판(140)과 상부 편광판(150) 사이에는 점착층이 위치할 수 있다. 도시하지 않았지만, 하부 편광판(152)의 아래에는 백라이트 유닛이 배치되어 표시패널(110)에 빛을 공급한다.
여기서는 표시패널(110)이 액정패널인 경우에 대하여 설명하였으나, 표시패널(110)은 유기전기발광패널일 수도 있다. 이때, 하부편광판(152)은 생략되며, 상부편광판(150)은 λ/4파장플레이트(quarter wave plate: QWP)와 선편광자(linear polarizer)로 구성될 수 있다.
그리고, 상부 편광판(150) 상부에는 패턴드 리타더(160)가 부착되는데, 패턴드 리타더(160)는, 표시패널(110)의 수직방향을 따라 번갈아 배치되는 좌안 리타더(RL) 및 우안 리타더(RR)를 포함한다. 좌안 리타더(RL)는 좌안 수평화소라인(HL)에 대응하고, 우안 리타더(RR)는 우안 수평화소라인(HR)에 대응한다.
예를 들어, 좌안 리타더(RL) 및 우안 리타더(RR)는, 사분의 일 파장(λ/4)만큼의 위상차를 발생시키는 사분파장판(quarter wave plate: QWP)으로, 그 광축을 표시패널 출사광인 선편광의 편광방향과 각각 +45°및 -45°로 배치하여 구성할 수 있다. 패턴드 리타더(160) 상부에는 투명한 보호기판(170)이 위치한다. 보호기판(170)은 유리로 이루어질 수 있다.
따라서, 표시패널(110)의 좌안 수평화소라인(HL)이 표시하는 좌안 영상은, 상부 편광판(150)을 통과하면서 선편광 된 후, 패턴드 리타더(160)의 좌안 리타더(RL)를 통과하면서 좌원편광 되어 출사된다. 또한, 표시패널(110)의 우안 수평화소라인(HR)이 표시하는 우안 영상은, 상부 편광판(150)을 통과하면서 선편광 된 후, 패턴드 리타더(160)의 우안 리타더(RR)를 통과하면서 우원편광 되어 출사된다.
한편, 도시하지 않았지만, 시청자가 착용하고 있는 편광안경은, 좌안렌즈 및 우안 렌즈를 포함하는데, 좌안렌즈는 좌원편광만 투과시키고 우안 렌즈는 우원편광만 투과시킨다. 따라서, 시청자에게 전달된 영상 중, 좌원편광 된 좌안영상은 좌안렌즈를 통하여 시청자의 좌안에 전달되고, 우원편광 된 우안 영상은 우안 렌즈를 통하여 시청자의 우안에 전달되며, 시청자는 좌우안으로 각각 전달된 좌안영상 및 우안 영상을 조합하여 3차원 입체영상을 인식하게 된다.
이어서, 본 발명에 예시적인 실시 양태에 따른 코팅 조성물이 도포되어 있는 기판의 구조 및 제조 방법에 대해서 살펴본다. 도 5는 본 발명의 일 실시 양태에 따라 3차원 입체영상 표시장치의 제2 기판 및 그 상부에 패터닝되어 있는 제2 차광부재의 상면으로 본 발명의 코팅 조성물이 가교결합된 형태로 도포되어 있는 상태를 개략적으로 도시한 단면도이다. 도 5에 도시한 것과 같이, 준비되어 있는 제2 기판(140)의 상면에 소정 형태로 패터닝되어 있는 제2 차광부재로서의 블랙스트라이프(149)가 형성되어 있다.
예를 들어 블랙스트라이프(149)는 잉크젯 방식을 이용하거나 또는 안료분산법을 이용한 포토레지스트 공정을 통하여 제2 기판(140)의 일면에 패터닝 될 수 있다. 안료분산법을 이용하는 경우에는 도포, 노광, 현상 및 하드 베이킹 공정을 통하여 기판(140)의 일면에 적절한 패턴을 가지면서 형성된다.
즉, 안료, 용매, 광중합성 물질 등을 함유하는 감광성 조성물을 딥 코팅(침지), 스핀 코팅, 롤러 코팅, 스프레이 코팅, 바 코팅, 슬릿 코팅 등의 방법을 사용하여 제2 기판(120)의 일면에 예를 들어 0.5 ~ 2.0 ㎛의 두께로 도포한다. 이어서, 포토리소그라피 공정을 적용하여 적절한 선폭을 갖는 노광 마스크를 이용한 노광 공정 및 현상(development) 공정을 거쳐 원하는 패턴을 형성한다. 마지막으로 오븐에서 하드-베이킹(hard baking) 공정을 통하여 경화시킴으로써, 원하는 패턴을 갖는 블랙스트라이프 패턴(149)을 제2 기판(140)의 일면에 형성할 수 있다.
이어서, 본 발명에 따른 코팅 조성물을 블랙 스트라이프 패턴(149)의 상부에 도포하고, 도포된 코팅 조성물 중에 함유되어 있는 가교결합성 화합물의 가교결합을 유도하고, 필요에 따라 용매를 건조, 제거하여, 전도성 소재 및 가교결합된 폴리실록산을 포함하는 코팅막(180)을 형성할 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 코팅 조성물은 딥 코팅(침지), 스핀 코팅, 롤러 코팅, 스프레이 코팅, 바 코팅, 슬릿 코팅 등의 방법을 사용하여 블랙스트라이프(149)의 상면 및 블랙스트라이프 패턴 사이의 제2 기판(140)의 상면으로 도포될 수 있다. 형성된 코팅막(180)의 두께는 필요에 따라 달라질 수 있지만, 제2 기판(140)의 상면을 기준으로 할 때, 상기 블랙스트라이프(149)의 두께에 비하여 두껍게 도포되는 것이 바람직하다. 코팅막(180)의 두께 등을 조절하기 위하여, 코팅 조성물을 제조할 때, 고형분의 함량 및 점도 조절을 통하여 원하는 두께의 코팅막(180)을 형성할 수 있다.
이때, 본 발명의 코팅 조성물로부터 형성되는 코팅막(180)은 패터닝되어 있는 블랙스트라이프(149) 사이의 기판 상면은 물론이고, 블랙스트라이프(149)의 상면을 모두 덮을 수 있다. 예를 들어, 코팅막(180)은 제2 기판(140)의 상면을 기준으로 1.2 ~ 5.0 ㎛의 두께이고, 블랙스트라이프(149)의 상면을 기준으로 0.5 ~ 3.0 ㎛의 두께로 형성될 수 있다.
따라서 종래 스퍼터링 공정에 의하여 ITO를 사용하는 경우(도 3a 참조)와 달리, 본 발명의 코팅막(180)은 기판의 전 영역에 걸쳐 평탄한 막을 형성할 수 있으므로, 블랙스트라이프(149)가 형성된 영역과 그 사이의 기판 영역에서의 단차를 제거할 수 있다. 아울러, 하나의 코팅막(180)을 사용하기 때문에, 종래 오버코트층-ITO를 적층하는 구조(도 3b 참조)와 비교해서 코팅 공정을 줄일 수 있어서 생산성을 향상시킬 수 있는 이점을 갖는다.
한편, 전술한 것과 같이, 본 발명에 따른 코팅 조성물에는 실란올기 및/또는 실록산기를 갖는 단량체인 가교결합성 화합물을 포함하고 있는데, 이들 화합물은 적절한 처리에 의하여 가교결합 할 수 있다. 따라서 도 5에 도시한 것과 같이, 코팅막(180)은 가교결합된 폴리실록산을 포함하고 있으므로, 코팅막(180)이 제2 기판(140) 및 블랙스트라이프(149) 상부에 안정적으로 형성될 수 있으며, 원하는 강도를 유지할 수 있다.
코팅 조성물 중에 함유된 가교결합성 화합물은 가열 처리하는 방법이나, 또는 광을 조사하고 필요에 따라 용매를 제거하기 위한 건조/열처리하는 방법을 사용할 수 있다. 특히, 가열 처리하는 방법은 한 번의 공정으로 코팅 조성물 중의 가교결합성 화합물을 가교결합하는 동시에 용매를 제거할 수 있으므로 바람직한 선택이 될 수 있다.
가열 처리하여 가교결합된 폴리실록산을 형성하기 위해서, 예를 들어 블랙스트라이프(149) 및 코팅 조성물(180)이 도포되어 있는 제2 기판(140)을 바람직하게는 70 ~ 180℃, 더욱 바람직하게는 100 ~ 150℃의 열처리 수단에서 가열할 수 있다. 가열에 의하여 가교결합성 화합물을 가교결합하기 위하여 사용되는 에너지 공급원은 바람직하게는 오븐이며, 그 외에도 강제 통풍 건조 캐비닛, 가열 터널, 가열된 롤러, 가열된 플레이트, 또는 적외선 열 방사기 등을 사용할 수 있다.
가열에 의한 방식 이외에, 본 발명의 코팅 조성물 중의 가교결합성 화합물은 또한 자외선 파장대역, 적외선 파장대역의 광을 조사, 바람직하게는 자외선 파장대역의 광을 조사함으로써 가교결합 될 수 있다. 예를 들어, 사용되는 자외선 광은 200 ~ 400 nm의 파장대역을 가질 수 있는데, 이러한 파장대역의 자외선 광을 방출하는 램프, 아크 등을 사용할 수 있다. 광 조사의 경우에 코팅 조성물 중에 함유된 용매가 완전히 증발, 제거되지 않을 수 있으므로, 용매를 증발, 제거하기 위하여 건조 공정(예를 들어 상온)이나 또는 가열 공정(예를 들어 70 ~ 180℃의 온도)을 추가적으로 수행할 수 있다.
이와 같은 가교결합 형성에 의하여 용매는 전부 증발, 제거되고 고형체인 전도성 소재와 가교결합된 폴리실록산만이 잔존하여 안정적인 코팅막(180)이 형성될 수 있다. 이 경우, 코팅막(180)을 구성하는 전도성 소재는 0.5 ~ 65 중량%, 바람직하게는 1 ~ 10 중량%이고, 폴리실록산은 35 ~ 99.5 중량%, 바람직하게는 80 ~ 99 중량%일 수 있다.
이러한 구조 및 공정을 통하여, 예를 들어 제2 기판(140) 및 그 일면에 패터닝되어 있는 제2 차광부재로서의 블랙스트라이프(149) 상면에 1개의 층으로 구성되는 코팅막(180)을 형성할 수 있으며, 평탄화 처리가 양호하여 영상 표시장치의 세정 공정, 예를 들어 연마벨트를 이용한 세정 공정에서도 제2 기판(140)에 스크래치를 현저하게 줄일 수 있다. 아울러, 종래 제2 차광부재로서 블랙스트라이프(149)를 보호하고 기판(140)에서의 정전기 발생을 위하여 사용된 ITO와 비교해서 투과도 및 반사율 향상을 기대할 수 있으며, 고가의 ITO 증착 공정을 대체함으로써, 공정 효율 증대 및 비용 절감 효과를 얻을 수 있다.
계속해서, 본 발명에 따른 코팅 조성물로부터 얻어지는 코팅막을 갖는 영상 표시장치의 제조 공정에 대해서 살펴본다. 도 6a 내지 도 6f는 본 발명의 제1 실시 양태에 따른 3차원 입체영상 표시장치의 제조 공정을 도시한 단면도이다.
도 6a에 도시한 것과 같이, 예를 들어 유리 기판일 수 있는 제2 기판(140)의 일면에 제2 차광부재로서의 블랙스트라이프(149)를 패터닝하여 형성한다. 블랙스트라이프(149)는 잉크젯 프린팅 방식이나 포토리소그라피 공정을 이용하여 제2 기판(140)에 소정의 패턴을 이루면서 형성될 수 있다.
이어서, 도 6b에 도시한 것과 같이, 제2 기판(140)의 상면 및 그 상부에 패터닝되어 있는 블랙스트라이프(149)의 상면으로 본 발명의 코팅 조성물을 도포하고, 가교결합을 유도하여 코팅막(180)을 형성한다.
계속해서, 도 6c에 도시한 것과 같이, 제1 기판(120)과 제2 기판(140)을 합착한다. 기판(120, 140)을 합착하기 전에, 제2 기판(140)의 타면에 블랙매트릭스(142)를 형성하고, 필요에 따라 컬러필터층(144), 오버코트층(미도시)이나 공통전극(146) 등을 형성한다.
아울러, 제1 기판(120)의 상면에 박막트랜지스터 전극(T, 도 4) 및 화소전극(136, 도 4) 등을 형성한다. 공통전극(146)은 제1 기판(120)에 화소전극(136, 도 4)과 교대로 패터닝되는 형태로 형성될 수 있다. 이 상태에서 액정층(148)을 개재하여 제1 전극(120) 및 제2 전극(140)을 합착하여, 표시패널(110, 도 4)로서의 액정셀을 형성할 수 있다. 제1 기판(120) 및 제 2 기판(140)이 합착되어 있으며, 제2 차광부재(149) 및 코팅막(180)을 갖는 액정셀은 연마벨트를 이용하는 세정 공정을 통해서 세정될 수 있다.
예를 들어, 세정 공정은 액정셀을 세정 모듈에 투입하여 연마벨트를 이용한 세정 공정과, 브러시를 이용한 표면 세정 공정과, 순수를 이용한 샤워 세정 공정으로 진행될 수 있으며, 세정 공정 완료 후에 Air Knife 등을 이용한 건조 공정이 수행될 수 있다.
이때, 도면에서는 일관성을 위하여 제2 블랙매트릭스(142) 등이 제2 기판(140)의 하부에 형성되는 것으로 도시하였지만, 실제로 블랙스트라이프(149) 및 코팅막(180)을 제2 기판(140)에 형성한 뒤, 제2 기판(140)은 반전되어, 블랙스트라이프(249)가 제2 기판(140)의 하부에 배치된다. 이와 같이 상하 반전된 상태에서, 제2 기판(140)의 상부에 블랙매트릭스(142) 및 컬러필터층(144) 등의 공정을 진행하고 제1 기판(120)과 제2 기판(140)이 합착되고, 연마벨트 세정 공정으로 진행될 수 있다는 점에 유의하여야 한다.
세정 공정이 완료되면, 도 6d에 도시한 것과 같이, 제2 기판(120)의 상부, 더욱 구체적으로는 코팅막(180)의 상부와 제1 기판(120)의 하부에 각각 편광필름인 상부 편광판(150)과 하부 편광판(152)을 부착한다. 코팅막(180)과 상부 편광판(150) 사이 및 제1 기판(120)과 하부 편광판(150) 사이에는 접착층(미도시)이 위치할 수 있다.
다음, 도 6e에 도시한 것과 같이, 상부 편광판(150)의 상부에 좌안 리타더(RL)와 우안 리타더(RR)을 포함하는 패턴드 리타더(160)를 형성 또는 부착한다.
계속해서, 도 6f에 도시한 것과 같이, 상부 편광판(150)을 사이에 두고 제2 기판(140)의 일면에 위치하는 패턴드 리타더(160)를 보호기판(170)과 합착하여 최종적으로 3차원 입체영상 표시장치를 제조한다.
한편, 도 7a 내지 도 7f는 각각 본 발명의 제2 실시예에 따른 3차원 입체영상 표시장치의 제조 공정을 개략적으로 도시한 단면도이다. 먼저, 도 7a에 도시한 것과 같이, 제1 기판(220)과 제2 기판(240)을 합착한다. 제1 기판(220)과 제2 기판(240)을 합착하기 전에, 예를 들어 유리 기판일 수 있는 제2 기판(240)의 일면에 블랙매트릭스(242)를 형성하고, 필요에 따라 컬러필터층(244), 오버코트층(미도시)이나 공통전극(246) 등을 형성한다.
아울러, 제1 기판(220)의 상면에 박막트랜지스터 전극(T, 도 4) 및 화소전극(136, 도 4)을 형성한다. 공통전극(246)은 제1 기판(220)에 화소전극(136, 도 4)과 교대로 패터닝되는 형태로 형성될 수 있다. 이 상태에서 제1 전극(220) 및 제2 전극(240)을 액정층(148)을 개재하여 합착하여, 표시패널(110, 도 4)로서의 액정셀을 형성한다.
이어서, 도 7b에 도시한 것과 같이, 제2 기판(240)의 타면에 제2 차광부재로서의 블랙스트라이프(249)를 패터닝하여 형성한다.
계속해서, 도 7c에 도시한 것과 같이, 제2 기판(240)의 상면 및 그 상부에 패터닝되어 있는 블랙스트라이프(249) 상면으로 본 발명의 코팅 조성물을 도포하고, 가교결합을 유도하여 코팅막(280)을 형성한다. 이어서, 제1 기판(220) 및 제 2 기판(240)이 합착되어 있으며, 제2 차광부재(249) 및 코팅막(280)을 갖는 액정셀은 연마벨트를 이용하는 세정 공정, 브러시를 이용한 표면 세정 공정과, 순수를 이용한 샤워 세정 공정으로 진행될 수 있으며, 세정 공정 완료 후에 Air Knife 등을 이용한 건조 공정이 수행될 수 있다.
세정 공정이 완료되면, 도 7d에 도시한 것과 같이, 제2 기판(220)의 상부, 더욱 구체적으로는 코팅막(280)의 상부와 제1 기판(220)의 하부에 각각 편광필름인 상부 편광판(250)과 하부 편광판(252)을 부착한다. 코팅막(280)과 상부 편광판(250) 사이, 제1 기판(220)과 하부 편광판(250) 사이에는 접착층(미도시)이 위치할 수 있다.
다음, 도 7e에 도시한 것과 같이, 상부 편광판(250)의 상부에 좌안 리타더(RL)와 우안 리타더(RR)를 포함하는 패턴드 리타더(260)를 형성 또는 부착한다.
계속해서, 도 7f에 도시한 것과 같이, 상부 편광판(250)을 사이에 두고 제2 기판(240)의 일면에 위치하는 패턴드 리타더(260)를 보호기판(270)과 합착하여 최종적으로 3차원 입체영상 표시장치를 제조한다.
이하, 예시적인 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하지만, 본 발명이 하기 실시예에 기재된 발명으로 한정되는 것은 결코 아니다.
합성예 1 ~ 5: 코팅 조성물의 제조
용매, 전도성 소재 및 실록산기를 갖는 가교결합성 화합물을 하기 표 1에 기재된 중합 비율로 혼합하여 액상의 코팅 조성물을 제조하였다. 하기 표 1의 중량비율은 용매, 전도성 소재 및 가교결합성 화합물만을 대상으로 한 것이고, 필요에 따라 계면활성제, 경화촉진제 및 산화방지제가 미량 포함될 수 있다.
코팅 조성물(약액)의 성분 함량
성분 합성예 1 합성예 2 합성예 3 합성예 4 합성예 5
가교결합성
화합물		 TEOS 10.5 7 7 25 25
SSQ 15 20 25
MTMS 5 10
전도성 소재 PEDOT:PSS 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
용매 DI 40 38.5 33.5 34.5 29.5
PGME 12 12 12 15 15
Ethanol 15 15
NMP 10 10 10
아세틸아세톤 12 12 12 5 5
실시예 1: 코팅 조성물을 이용한 영상 표시장치의 제조
상기 합성예 3에서 제조된 코팅 조성물을 이용하여 영상 표시장치를 제조하였다. 유리 기판인 컬러기판의 상부에 포토레지스트 공정을 이용하여 블랙스트라이프를 형성하고, 블랙스트라이프 및 컬러필터 기판의 상부에 합성예에서 제조된 코팅 조성물을 1.5 ㎛ 두께로 도포하고, 가열 처리하여 코팅막을 형성하였다. 컬러필터 기판을 반전시켜 코팅막이 형성된 면의 타면으로 블랙매트릭스, 컬러필터층, 오버코트층 및 공통전극을 형성하였다. 유리 기판인 어레이 기판의 상부에 박막 트랜지스터 전극 및 화소전극을 형성하고, 액정층을 개재하여 컬러필터 기판과 어레이 기판을 합착하여 액정셀을 제조하였다. 제조된 액정셀을 세정 모듈로 이동시켜, 연마벨트 세정(3M 산화알루미늄), 브러시를 이용한 표면 세정, 순수를 이용한 샤워 세정을 하고, Air knife로 건조하였다. 컬러필터 기판의 상부와 어레이 기판의 하부에 각각 편광필름을 부착하여, 3차원 영상 표시장치를 제조하였다.
실시예 2: 코팅 조성물을 이용한 영상 표시장치의 제조
합성예 3에서 제조된 코팅 조성물을 사용하여, 블랙스트라이프 및 컬러필터 기판의 상부에 합성예에서 제조된 코팅 조성물을 2.0 ㎛ 두께로 도포한 것을 제외하고, 실시예 1의 절차를 반복하여 영상 표시장치를 제조하였다.
비교실시예 1: ITO를 이용한 영상표시장치의 제조
본 발명에 따른 코팅 조성물 대신에 스퍼터링을 통하여 블랙스트라이프 및 컬러필터 상부에 ITO를 증착한 것을 제외하고, 상기 실시예 1의 절차를 반복하여 3차원 영상 표시장치를 제조하였다.
비교실시예 2: 오버코트층을 이용한 영상표시장치의 제조
본 발명에 따른 코팅 조성물 대신에 블랙스트라이프 상부 및 컬러필터 기판의 상부에 오버코트층을 형성한 것을 제외하고, 상기 실시예 1의 절차를 반복하여 3차원 영상 표시장치를 제조하였다.
비교실시예 3: 오버코트-ITO를 이용한 영상표시장치의 제조
본 발명에 따른 코팅 조성물 대신에 블랙스트라이프 및 컬러필터 기판의 상부에 먼저 오버코트층을 먼저 형성하고, 오버코트층 상부로 스퍼터링을 통하여 ITO를 증착한 것을 제외하고, 상기 실시예 1의 절차를 반복하여 3차원 영상 표시장치를 제조하였다.
실험예 1: 코팅막의 도포 두께 측정
전술한 실시예 1 및 2에 따라 블랙스트라이프 및 컬러필터 기판의 상부에 도포, 경화되어 얻어진 코팅막과, 비교실시예 2 및 비교실시예 3에서 블랙스트라이프 및 컬러필터 기판의 상부에 코팅된 오버코트층의 두께를 SEM을 이용하여 측정하였다. 측정 결과는 하기 표 2에 표시되어 있다.
코팅막 및 오버코트층의 두께 측정
실시예 Target
두께(㎛)		 블랙스트라이프
두께(㎛)		 패턴 영역
코팅막(㎛)		 미-패턴 영역
코팅막(㎛)
실시예 1 1.5 1.2 0.9 1.3
실시예 2 2.0 1.3 1.1 1.7
비교실시예 2 1.2 0.91 1.54
비교실시예 3 1.0 1.2 1.27 2.0
표 2에서, 패턴 영역은 블랙스트라이프가 형성된 영역으로서, 블랙스트라이프 상면을 기준으로 한 코팅막 또는 오버코트층의 두께이고, 미-패턴 영역은 블랙스트라이프가 형성되지 않은 영역으로서, 컬러필터 기판의 상면을 기준으로 한 코팅막 또는 오버코트층의 두께이다.
실험예 2: 컬러필터 기판의 스크래치 관찰
전술한 실시예 및 비교실시예에서 제조된 영상 표시장치의 세정 공정을 거친 뒤에, 컬러필터 기판의 스크래치 정도를 관찰하였다. 관찰 결과가 도 8 내지 도 11에 도시되어 있다.
먼저, 도 8은 비교실시예 1에 따라 스퍼터링 증착에 의하여 블랙스트라이프 및 컬러필터 기판의 상부에 ITO를 증착한 컬러필터 기판의 스크래치 상태를 촬영한 SEM 사진이다. 도시한 것과 같이, 가로 형태의 스크래치(a), 세로 형태의 스크래치(b), 비정형 스크래치(c) 및 기타 형태의 스크래치(d)가 광범위하게 형성되었으며, 눈으로 인식하기에도 거슬릴 정도로 다수의 영역에서 스크래치가 발생하였다.
도 9는 비교실시예 2에 따라 오버코트층(OC)만을 블랙스트라이프 및 컬러필터 기판의 상부에 형성한 컬러필터 기판의 스크래치 상태를 촬영한 SEM 사진이다. 비교실시예 1에 비하여 스크래치 발생 빈도는 감소하였으나, 여전히 세로 형태의 스크래치(a), 가로 형태의 스크래치(b) 및 비정형 형태의 스크래치(c)가 발생하였음을 확인하였다.
도 10은 비교실시예 3에 따라 먼저 오버코트층(OC)을 블랙스트라이프 및 컬러필터 기판의 상부에 형성하고, OC 상부로 스퍼터링에 의하여 ITO를 증착한 컬러필터 기판의 스크래치 상태를 촬영한 SEM 사진이다. 좌측은 반사모드에서 관측한 것이고, 우측은 투과모드에서 관측한 것이다. 도 10에 도시한 것과 같이, 비교실시예 1 및 2와 비교해서 스크래치 발생 빈도가 현저하게 감소하였으며, 가로 형태 및 세로 형태의 스크래치는 발생하지 않았으나, 점 형태의 스크래치가 군집 형상을 이루면서 형성되었음을 알 수 있다.
한편, 도 11은 본 발명의 실시예 1 및 실시예 2에 따라 블랙스트라이프 및 컬러필터 기판의 상부에 코팅 조성물을 도포, 경화한 코팅막을 갖는 컬러필터 기판의 스크래치 상태를 촬영한 SEM 사진이다. 좌측은 반사모드에서 촬영한 것이고, 우측은 투과모드에서 촬영한 것이다. 도 11에 도시한 것과 같이, 본 발명의 코팅 조성물로부터 제조될 수 있는 코팅막을 사용하면, 최외곽의 블랙스트라이프 부분에만 눈으로는 인식되지 않을 정도로 작은 약간의 스크래치가 발생하였음을 알 수 있다.
실험예 3: 코팅막 및 영상 표시장치의 기타 물성 측정
실시예 1 및 실시예 2의 코팅막 및 이 코팅막을 갖는 영상 표시장치의 경도, 투과도 등을 측정하였다. 코팅막의 경도는 연필경도 9H 이상으로서 안정적으로 블랙스트라이프 및 컬러필터 기판의 상부에 형성되었음을 확인하였다. 한편, 투과도는 98% 이상이었으며, 면저항은 104 ~ 105 Ω/㎠이었으며, 반사율은 8% 이하로서, 종래 ITO를 증착한 경우에 비하여 향상되었음을 확인하였다.
110: 표시 패널 120: 제1 기판
124: 게이트 전극 126: 게이트 절연층
128: 반도체층 132: 소스 전극
134: 드레인 전극 T: 박막트랜지스터
136: 보호층 136a: 드레인 콘택홀
138: 화소 전극 140: 제2 기판
142: 블랙매트릭스(제1 차광부재) 144: 컬러필터층
146: 공통전극 148: 액정층
149: 블랙스트라이프(제2 차광부재) 150: 상부 편광판
152: 하부 편광판 160: 패턴드 리타더
170: 보호기판 180: 코팅막
DA: 표시영역 NDA: 비표시영역
HL: 좌안 수평화소라인 HR: 우안 수평화소라인
RL: 좌안 리타더 RR: 우안 리타더

Claims (23)

  1. 전도성 고분자, 탄소나노튜브 및 그래핀 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 전도성 소재 0.1 ~ 10 중량%;
    상기 전도성 소재를 분산시킬 수 있는 용매 55 ~ 94.9 중량%; 및
    상기 용매에 분산되며 실록산기 또는 실란올기를 갖는 가교결합성 화합물 5 ~ 40 중량%를 포함하는
    영상 표시장치의 차광부재 코팅 조성물.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 전도성 고분자는 폴리플루오렌(polyfluorene), 폴리페닐렌(polyphenylene), 폴리피렌(polypyrene), 폴리아줄렌(polyazulene), 폴리나프탈렌(polynaphthalene), 폴리아세틸렌(polyacetylene, PAC), 폴리-p-페닐렌비닐렌(poly(p-phenylene vinylene, PPV), 폴리피롤(polypyrrole, PPY), 폴리카바졸(polycarbazole), 폴리인돌(polyindole), 폴리아제핀(polyzepine), 폴리티에닐렌비닐렌(poly(thienylene vinylene), 폴리아닐린(polyaniline, PANI), 폴리티오펜(poly(thiophene)), 폴리(p-페닐렌설파이드(poly(p-phenylene sulfide, PPS), 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜(poly(3,4-ethylenedioxy thiophene, PEDOT), 폴리스티렌술폰산(poly(styrene sulfonate, PSS)로 도핑된 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(PEDOT:PSS), 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)-테트라메타크릴레이트(PEDOT-TMA), 폴리퓨란(polyfuran) 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 코팅 조성물.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 가교결합성 화합물은 1) 에틸렌계 불포화 알콕시 실란류 및 에틸렌계 아실옥시 실란류를 포함하는 실릴기 함유 불포화 단량체로부터 가수분해되어 얻어지는 실란올기 함유 단량체, 2) 선형 실록산기를 갖는 단량체, 3) 사이클릭 실록산기를 갖는 단량체, 4) 사면체 구조의 실록산기를 갖는 단량체 및 5) 실세스퀴옥산(silsesquioxane, SSQ) 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 코팅 조성물.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 용매는 친수성 용매인 코팅 조성물.
  5. 제 1항 또는 제 4항에 있어서, 상기 용매는 물; 에탄올, 메탄올, 이소프로필 알코올, 부탄올, 2-에틸헥실알코올, 메톡시펜탄올, 부톡시에탄올, 에톡시에톡시 에탄올, 부톡시에톡시 에탄올, 메톡시 프로폭시 프로판올, 텍산올(texanol), 터피네올 및 이들의 조합에서 선택되는 알코올류; 테트라하이드로퓨란(THF); 글리세롤, 에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 디헥실렌글리콜 또는 이들의 알킬 에테르; 글리세린, N-메틸피롤리돈(N-methyl-2-pyrrolidinone, NMP), 2-피롤리돈, 아세틸아세톤, 1,3-디메틸이미다졸리논, 티오디글리콜, 디메틸술폭사이드(dimethyl sulfoxid, DMSO), N,N-디메틸 아세트아미드(N,N-dimethyl acetamide, DMAc)), 디메틸포름아미드(dimethylformamide, DMF)), 술포란, 디에탄올아민, 트리에탄올아민 및 이들의 조합에서 선택되는 친수성 용매를 포함하는 코팅 조성물.
  6. 기판을 준비하는 단계;
    상기 기판의 일면에 패터닝되어 있는 차광부재를 형성하는 단계; 및
    상기 차광부재 및 상기 기판의 상면에 전도성 고분자, 탄소나노튜브 및 그래핀 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 전도성 소재 0.1 ~ 10 중량%, 상기 전도성 소재를 분산시킬 수 있는 용매 55 ~ 94.9 중량%, 및 상기 용매에 분산되며 실록산기 또는 실란올기를 갖는 가교결합성 화합물 5 ~ 40 중량%를 포함하는 코팅 조성물을 도포하는 단계; 및
    상기 코팅 조성물에 함유된 상기 가교결합성 화합물을 가교결합하는 단계
    를 포함하는 영상 표시장치용 기판의 제조 방법.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 가교결합성 화합물을 가교결합하는 단계는, 상기 차광부재 및 상기 코팅 조성물이 형성된 상기 기판을 70 ~ 180℃의 온도에서 가열하는 단계 또는 상기 기판에 광을 조사하는 단계를 포함하는 영상 표시장치용 기판의 제조 방법.
  8. 제 6항 또는 제 7항에 있어서, 상기 전도성 고분자는 전도성 고분자는 폴리플루오렌(polyfluorene), 폴리페닐렌(polyphenylene), 폴리피렌(polypyrene), 폴리아줄렌(polyazulene), 폴리나프탈렌(polynaphthalene), 폴리아세틸렌(polyacetylene, PAC), 폴리-p-페닐렌비닐렌(poly(p-phenylene vinylene, PPV), 폴리피롤(polypyrrole, PPY), 폴리카바졸(polycarbazole), 폴리인돌(polyindole), 폴리아제핀(polyzepine), 폴리티에닐렌비닐렌(poly(thienylene vinylene), 폴리아닐린(polyaniline, PANI), 폴리티오펜(poly(thiophene)), 폴리(p-페닐렌설파이드(poly(p-phenylene sulfide, PPS), 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜(poly(3,4-ethylenedioxy thiophene, PEDOT), 폴리스티렌술폰산(poly(styrene sulfonate, PSS)로 도핑된 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(PEDOT:PSS), 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)-테트라메타크릴레이트(PEDOT-TMA), 폴리퓨란(polyfuran) 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 영상 표시장치용 기판의 제조 방법.
  9. 제 6항 또는 제 7항에 있어서, 상기 가교결합성 화합물은 1) 에틸렌계 불포화 알콕시 실란류 및 에틸렌계 아실옥시 실란류를 포함하는 실릴기 함유 불포화 단량체로부터 가수분해되어 얻어지는 실란올기 함유 단량체, 2) 선형 실록산기를 갖는 단량체, 3) 사이클릭 실록산기를 갖는 단량체, 4) 사면체 구조의 실록산기를 갖는 단량체 및 5) 실세스퀴옥산(silsesquioxane, SSQ) 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 영상 표시장치용 기판의 제조 방법.
  10. 제 6항 또는 제 7항에 있어서, 상기 용매는 물; 에탄올, 메탄올, 이소프로필 알코올, 부탄올, 2-에틸헥실알코올, 메톡시펜탄올, 부톡시에탄올, 에톡시에톡시 에탄올, 부톡시에톡시 에탄올, 메톡시 프로폭시 프로판올, 텍산올(texanol), 터피네올 및 이들의 조합에서 선택되는 알코올류; 테트라하이드로퓨란(THF); 글리세롤, 에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 디헥실렌글리콜 또는 이들의 알킬 에테르; 글리세린, N-메틸피롤리돈(N-methyl-2-pyrrolidinone, NMP), 2-피롤리돈, 아세틸아세톤, 1,3-디메틸이미다졸리논, 티오디글리콜, 디메틸술폭사이드(dimethyl sulfoxid, DMSO), N,N-디메틸 아세트아미드(N,N-dimethyl acetamide, DMAc)), 디메틸포름아미드(dimethylformamide, DMF)), 술포란, 디에탄올아민, 트리에탄올아민 및 이들의 조합에서 선택되는 영상 표시장치용 기판의 제조 방법.
  11. 기판;
    상기 기판의 일면에 패터닝되어 있는 차광부재; 및
    상기 차광부재 및 상기 기판의 상면에 도포되어 있는 코팅막으로서, 전도성 고분자, 탄소나노튜브 및 그래핀 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 전도성 소재 0.5 ~ 65 중량% 및 가교결합된 폴리실록산 35 ~ 99.5 중량%를 포함하는 코팅막
    을 포함하는 영상 표시장치용 기판.
  12. 제11항에 있어서, 상기 영상 표시장치는 액정표시장치(liquid crystal display (LCD)이며, 상기 기판은 컬러필터 기판인 것을 특징으로 하는 영상 표시장치용 기판.
  13. 제1 기판 및 제2 기판이 대향적으로 배치되어 있는 영상 표시장치로서,
    박막트랜지스터 전극 및 화소전극을 갖는 제1 기판;
    상기 제1 기판과 마주하는 면에 형성되는 제1 차광부재와, 상기 제1 차광부재가 형성된 면의 타면에 형성되어 있는 제2 차광부재와, 상기 제 2 기판 및 상기 제2 차광부재의 상면에 도포되어 있는 코팅막으로서, 전도성 고분자, 탄소나노튜브 및 그래핀 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 전도성 소재 0.5 ~ 65 중량% 및 가교결합된 폴리실록산 35 ~ 99.5 중량%를 포함하는 코팅막을 포함하는 제2 기판
    을 포함하는 영상 표시장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 영상 표시장치는 액정표시장치(LCD)를 포함하는 영상 표시장치.
  15. 제 13항에 있어서, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 개재되는 액정층과, 상기 액정층과 대면되는 상기 제1 기판의 타면 및 상기 코팅막의 상부에 각각 부착되는 편광판과, 상기 제2 코팅막의 상부에 형성되는 상기 편광판의 상부에 형성되는 패턴드 리타더를 더욱 포함하는 영상 표시장치.
  16. 제1 기판과, 상기 제1 기판과 대향적으로 배치되며, 제1 차광부재 및 제2 차광부재를 갖는 제2 기판을 갖는 영상 표시장치의 제조 방법으로서,
    상기 제2 기판의 일면으로 상기 제2 차광부재를 형성하는 단계;
    상기 제 2 기판 및 상기 제2 차광부재의 상면으로 전도성 고분자, 탄소나노튜브 및 그래핀 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 전도성 소재 0.5 ~ 65 중량% 및 폴리실록산 35 ~ 99.5 중량%를 포함하는 코팅막을 형성하는 단계;
    박막 트랜지스터 전극 및 화소 전극이 형성된 상기 제1 기판과, 상기 제2 차광부재가 형성된 면의 타면으로 상기 제1 차광부재가 형성된 상기 제2 기판을 합착하는 단계
    를 포함하는 영상 표시장치의 제조 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판을 합착하는 단계 이후에, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판이 합착되어 있는 영상 표시장치를 세정하는 단계를 더욱 포함하는 영상 표시장치의 제조 방법.
  18. 제1 기판과, 상기 제1 기판과 대향적으로 배치되며, 제1 차광부재 및 제2 차광부재를 갖는 제2 기판을 갖는 영상 표시장치의 제조 방법으로서,
    박막 트랜지스터 전극 및 화소 전극이 형성된 상기 제1 기판과, 상기 제1 차광부재가 일면에 형성된 상기 제2 기판을 합착하는 단계;
    상기 제2 기판의 타면으로 상기 제2 차광부재를 형성하는 단계; 및
    상기 제 2 기판 및 상기 제2 차광부재의 상면으로 전도성 고분자, 탄소나노튜브 및 그래핀 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 전도성 소재 0.1 ~ 10 중량% 및 폴리실록산 90 ~ 99.9 중량%를 포함하는 코팅막을 형성하는 단계
    를 포함하는 영상 표시장치의 제조 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 코팅막을 형성하는 단계 이후에, 상기 제1 기판과 상기 코팅막이 형성되어 있는 상기 제2 기판이 합착되어 있는 상기 영상 표시장치를 세정하는 단계를 더욱 포함하는 영상 표시장치의 제조 방법.
  20. 제 16항 또는 제 18항에 있어서, 상기 코팅막을 형성하는 단계는, 상기 제 2 기판 및 상기 제2 차광부재의 상면에 전도성 고분자, 탄소나노튜브 및 그래핀 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 전도성 소재 0.1 ~ 10 중량%, 상기 전도성 소재를 분산시킬 수 있는 용매 55 ~ 94.9 중량%, 및 상기 용매에 분산되며 실록산기 또는 실란올기를 갖는 가교결합성 화합물 5 ~ 40 중량%를 포함하는 코팅 조성물을 도포하는 단계; 및 상기 코팅 조성물에 함유된 상기 가교결합성 화합물을 가교결합하는 단계를 포함하는 영상 표시장치의 제조 방법.
  21. 제 20항에 있어서, 상기 가교결합하는 단계는 상기 제2 차광부재 및 상기 코팅 조성물이 형성된 상기 제2 기판을 70 ~ 180℃의 온도에서 가열하는 단계 또는 상기 제2 기판에 광을 조사하는 단계를 포함하는 영상 표시장치의 제조 방법.
  22. 제17항 또는 제 19항에 있어서, 상기 세정하는 단계 이후에, 상기 제1 기판의 하부 및 상기 제2 기판의 상부에 각각 편광판을 부착하는 단계와, 상기 제2 기판에 부착된 상기 편광판의 상면으로 보호 기판을 형성하는 단계를 더욱 포함하는 영상 표시장치의 제조 방법.
  23. 제17항 또는 제 19항에 있어서, 상기 세정하는 단계는 상기 영상 표시장치를 연마벨트를 이용하여 세정하는 단계를 포함하는 영상 표시장치의 제조 방법.
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