KR100550377B1 - 플렉시블 디스플레이 필름기판용 기능성 보호막 및 그의제조방법 - Google Patents

플렉시블 디스플레이 필름기판용 기능성 보호막 및 그의제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기능성 고분자 필름 기판에 관한 것으로 보다 자세하게는 플렉시블 디스플레이 필름기판용 기능성 보호막에 관한것이다.
본 발명의 플렉시블 디스플레이 필름기판용 기능성 보호막은 기존의 기능성 고분자 필름 기판에 있어서, 하드 코팅막을 페릴렌을 사용하여 하드 코팅한 구조로 이루어짐에 기술적 특징이 있다.
따라서, 본 발명의 플렉시블 디스플레이 필름기판용 기능성 보호막은 투습율 및 투산소율이 획기적으로 감소되어 가스차단성이 우수해짐에 의해 디스플레이의 신뢰성이 증가하고, 기계적 강도가 다른 필름에 비해 우수한 효과가 있다.
플렉시블 디스플레이, 기능성 보호막, 페릴렌, 고분자 필름

Description

플렉시블 디스플레이 필름기판용 기능성 보호막 및 그의 제조방법 {Passivation and Gas Barrier Layer Structure for Flexible Flat Panel Display and its manufacturing methods}
도 1은 종래의 기능성 고분자 필름 기판 구조의 단면도이다.
도 2는 종래의 중합체 필름 액정 디스플레이 장치의 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 기능성 고분자 필름 기판 구조의 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 기능성 고분자 필름을 이용한 LCD의 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 기능성 고분자 필름 기판 구조의 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 기능성 고분자 필름 기판을 이용한 유기 EL 디스플레이의 단면도이다.
<도면중 주요 부분에 사용된 부호의 설명>
10, 20, 30 : 기능성 필름 11, 21, 31 : 고분자 필름
12, 13 : 하드코팅막 14, 24, 34 : 가스차단막
15, 25 : 배향막 16, 26 : 스페이서
17, 27 : 액정 18, 28, 38 : 접착제
19, 29 : 픽셀 22, 23, 32, 33, 35 : 페릴렌막
36 : 보호막 37 : 불활성 가스
39 : 유기 EL 픽셀
본 발명은 기능성 고분자 필름 기판에 관한 것으로 보다 자세하게는 플렉시블 디스플레이 필름기판용 기능성 보호막에 관한것이다.
정보화 추세에 따라 정보를 시각적으로 전달하기 위한 전자 디스플레이가 다양한 형태로 등장하고 있으며 최근의 휴대 통신의 발달로 휴대성이 요구되는 경박 단소형의 디스플레이 개발이 강하게 대두되고 있어 고기능성 고분자 필름기판 소재의 기술 경쟁력이 중요시 되고 있다.
이러한 고분자 필름 기판 소재는 플렉시블 디스플레이 (Plastic Film LCD, 유기 EL, wearable 디스플레이, 전자책, 전자 종이 등) 뿐만 아니라 CDMA, IMT-2000 등의 이동통신 단말기용 디스플레이, PDA, 디지털 카메라 등의 휴대 정보통신 기기용 표시 소자와 같이 얇고 가벼운 조건 이외에도 외부 충격에 강하고 특히 휘어지거나 다양한 형상의 디스플레이를 요구하는 제품에 적용되고 있다. 또한 고분자 필름 채용 디스플레이는 매우 초박형의 디스플레이를 구현할 수 있기 때문에 0.76mm 두께의 스마트카드 등에 적용할 수 있어 매우 중요한 부품으로 부상하고 있 다.
따라서 핵심 소재인 고분자 필름기판을 디스플레이 제조 공정 및 응용에 부합하도록 기능성을 갖추게 하는 기술이 필요하며, 특히 LCD, 무기 EL, 유기 EL 등의 디스플레이 모드에 부합되도록 하기 위해서는 외부로부터 기판을 통해 침투되는 수분 및 산소의 농도가 극히 작아야 하기 때문에 기능성 보호막의 개발은 필수적이다.
도 2는 종래의 기능성 고분자 필름을 사용한 LCD 장치를 도시한 것이다.
도 2의 장치에서는 2개의 기능성 필름(10)이 제공된다.
PF-LCD 장치의 중앙부는 액정(17)과 스페이서(16)을 포함한다.
도 2에 도시된 고분자 필름을 사용한 LCD 장치에서는, 액정(17)의 두께가 균일하게 유지되어야 한다.
액정(17)이 균일한 두께를 갖도록 유지되지 않으면 그 두께 불균일로부터 색상이 불균일하게 된다.
상부 및 하부 기능성 필름을 사용함은 도 2장치가 아주 얇고 가볍게 되는 잇점을 제공하나 액정(17)의 편차, 즉 액정(17)의 두께가 요구되는 바만큼 균일하게 되지 못하는 경우가 생기는 문제점이 있는 것이다.
일본 특허 공고 평6-67172호에 의하면 패널의 변형을 줄이기 위하여 PF-LCD 패널의 외층에 보강판으로서 플라스틱 필름으로 된 최소하나의 층을 포함시켜 액정(17)의 비균일성을 감소시키고 있다. 패널의 이 같은 변형은 특히 온도 및 습도 변화에 많은 영향을 받는다.
고분자 플라스틱 필름을 플렉시블 디스플레이의 기판으로 사용하기 위해선 디스플레이의 제조에 필요한 온도에 견뎌야 하기 때문에 내열성이 우수해야 한다. 따라서 표 1에 나타낸 것처럼 내열성이 우수한 Polyethersulphone(PES), Polyacrylate(PAR), Polyetherimide(PEI), Polyethyelenenapthalate(PEN), Polyethyeleneterepthalate (PET) 등의 물질이 주로 디스플레이용 고분자 플라스틱 필름으로 사용된다. 또한 이러한 물질은 기계적 강도가 약하기 때문에 주로 필름의 한쪽 면 혹은 양쪽 면에, 기계적 강도를 증가시키기 위해 자외선 경화 수지 계통의 고분자 물질 혹은 SiOx, SiNx, SiONx 등의 무기물을 하드코팅(Hard coating)한다 (도 1, 도 2). 또한 표1의 고분자 필름은 투습률 및 투산소율이 낮아 디스플레이 용도로 사용하기 위해서는 그림 1과 같이 하드코팅막을 형성한 후, 산화규소 등의 투습율 및 투산소율이 작은 무기물을 100nm 이하로 코팅하여 가스차단성을 증가시킨다.
표 1. 플렉시블 디스플레이용으로 사용가능한 고분자 필름
물질 약자 사용가능최대온도
Polyethersulphone Polyacrylate Polyetherimide Polyethyelenenapthalate Polyethyeleneterepthalate PES PAR PEI PEN PET 220℃ 180℃ 170℃ 150℃ 130℃
하드코팅용 재료로는 organo-silane, 아크릴(acrylic system), 멜라민 (melamine), 우레탄(urethane)등의 자외선 경화성 수지 고분자 물질이 주로 사용되 어 왔으며, 무기물이 주로 사용되며 주로 사용되는 물질은 자외선 경화 수지가 주로 사용되어왔으며, 이러한 물질은 투습율 및 투산소율이 약 10-1g/m2day 보다 크기 때문에 수분이나 산소 등에 대한 가스차단성이 없다.
가스차단성 재료로는 SiOx, 하드카본(hard carbon), BN, AlN, SiNx, SiAlNx 등의 무기물이 주로 사용되어왔으며, 이를 100nm 이하로 증착한다. 이러한 무기물의 투습율 및 투산소율은 약 10-2g/m2day 이상으로, 위의 하드코팅용 재료로 사용되는 자외선 경화성 수지보다는 우수하여 터치패널, 저급 LCD 등의 디스플레이 모드에 사용되나, 고신뢰성이 요구되는 LCD 및 투습율 및 투산소율이 각각 10-5g/m2day, 10-3cc/m2day 이하로 되어야하는 유기 EL 디스플레이 등에 적용하기에는 무리가 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래기술의 제반 단점과 문제점을 해결하기 위한 것으로, 기계적 특성, 전기적 특성, 열적 특성 등이 우수하며 투습율 및 투산소율이 극히 적어, 산소나 습기 등의 외부 가스를 효율적으로 차단시킬 수 있는 페릴렌 (parylene)을 하드 코팅 및 가스차단용 주 재료로 사용하여 이를 코팅하고, AlOx 등의 무기물을 보조층으로 사용하여 가스차단성을 좀더 효과적으로 증진시키는 플렉시블 디스플레이 필름기판용 기능성 보호막을 제공함에 본 발명의 목적이 있다.
본 발명의 상기 목적은 기존의 기능성 고분자 필름 기판에 있어서, 하드 코팅막을 페릴렌을 사용하여 하드 코팅한 구조로 이루어진 플렉시블 디스플레이 필름기판용 기능성 보호막에 의해 달성된다.
기계적 특성, 전기적 특성, 열적 특성 등이 우수하며 투습율 및 투산소율이 극히 적어, 산소나 습기 등의 외부 가스를 효율적으로 차단시킬 수 있는 페릴렌 (parylene)을 하드 코팅 및 가스차단용 주 재료로 사용하여 이를 코팅하고, AlOx 등의 무기물을 보조층으로 사용하여 가스차단성을 좀더 효과적으로 증진시키는 구조를 제안하였고, 또한 무기물과 페릴렌의 이중층이외에도 무기물과 페릴렌을 다중층으로 코팅하여 가스차단성이 극히 작아야하는 유기 EL 디스플레이 등의 디스플레이용 고분자 기능성 필름으로 사용할 수 있는 구조를 제안하였다.
본 발명의 상기 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하고 있는 도면을 참조한 이하 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 기능성 고분자 필름 기판의 구조를 도시한 도면이다.
기존의 기능성 고분자 필름 기판(10)의 구조는 고분자 필름(11)에 하드 코팅막(12, 13)을 코팅하고 하드 코팅막 위에 가스차단막(14)을 증착시켰는데, 본 발명에 따른 구조는 화학증착 방법에 의해 페릴렌 고분자를 5㎛ 이상으로 고분자 필름의 단면 혹은 양면에 증착시킨 후 전자빔 증착 또는 진공 증착 또는 스퍼터링 등의 증착 방법에 의해 AlOx 등의 무기물을 100㎚ 이하로 증착시킨다.
상기 기판의 제조방법은 페릴렌 고분자를 화학증착 방법에 의해 5㎛ 이상으로 고분자 필름의 단면 혹은 양면에 증착시키는 단계와 전자빔 증착 또는 진공 증착 또는 스퍼터링 등의 증착 방법에 의해 AlOx 등의 무기물을 100㎚ 이하로 증착시키는 단계로 나누어져 있다.
도 4는 상기 도면 3에서 만들어진 고분자 필름 기판을 이용하여 만든 LCD의 단면도이다.
100㎚ 이하의 AlOx 무기물과 5㎛ 이상의 페릴렌을 복합층으로 하는 고분자 필름 기판을 사용하여 LCD를 제작한다.
도 5은 본 발명에 따른 기능성 고분자 필름 기판의 구조를 도시한 도면이다.
투습율 및 투산소율이 각각 10-5g/㎡day, 10-3cc/㎡day 이하로 되어야하는 유기 EL 디스플레이 등에 기판에 사용되기 위하여 상기 도 3과 같이 화학증착 방법에 의해 페릴렌 고분자를 5㎛ 이상으로 고분자 필름의 단면 혹은 양면에 증착시킨 후 코팅된 무기물과 페릴렌 코팅막을 2층 이상의 복합층으로 형성한다.
상기 기판의 제조방법은 페릴렌 고분자를 화학증착 방법에 의해 5㎛ 이상으로 고분자 필름의 단면 혹은 양면에 증착시키는 단계와 페릴렌층 상에 전자빔 증착 또는 진공 증착 또는 스퍼터링 등의 증착 방법에 의해 AlOx 등의 무기물을 100㎚ 이하로 증착시키는 단계 및 상기 증착된 가스차단 보조막 방향으로 페릴렌 층을 한층 더 증착하는 단계로 나누어져 있다.
도 6는 상기 도면 5에서 만들어진 고분자 필름 기판을 이용하여 만든 유기 EL 디스플레이의 단면도이다.
100㎚ 이하의 AlOx 무기물과 5㎛ 이상의 페릴렌을 복합층으로 하는 고분자 필름 기판을 사용하여 유기 EL 디스플레이를 제작한다.
상기와 같이 페릴렌 복합층을 기능성막으로 하는 고분자 필름 기판을 사용하여 터치패널 및 기타 전자 제품 등에 이용할 수 있다.
따라서, 본 발명의 플렉시블 디스플레이 필름기판용 기능성 보호막은 페릴렌을 하드 코팅 및 가스차단용 주 재료로 사용함으로써 투습율 및 투산소율이 획기적으로 감소되어 가스차단성이 우수해짐에 의해 디스플레이의 신뢰성이 증가하고, 기계적 강도가 다른 필름에 비해 우수한 효과가 있다.

Claims (12)

  1. 고분자 필름;
    상기 고분자 필름의 일방향내지 양방향으로 증착되어진 페릴렌막; 및
    상기 페릴렌막의 타측방향에 증착되어진 가스차단 보조막
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉시블 디스플레이 필름기판용 기능성 보호막.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서, 상기 가스차단 보조막은 Al0x의 무기물로 이루어짐을 특징으로 하는 플렉시블 디스플레이 필름기판용 기능성 보호막.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 가스차단 보조막은 그 두께가 100㎚ 이하인 것을 특징으로 하는 플렉시블 디스플레이 필름기판용 기능성 보호막.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 페릴렌막은 화학증착을 통하여 고분자 필름에 증착되어지는 것을 특징으로 하는 플렉시블 디스플레이 필름기판용 기능성 보호막.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 페릴렌막은 그 두께가 5㎛ 이상인 것을 특징으로 하는 플렉시블 디스플레이 필름기판용 기능성 보호막.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 가스차단 보조막의 타측방향에 한층 더 증착되어진 페릴렌막
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉시블 디스플레이 필름기판용 기능성 보호막.
  8. 페릴렌 고분자를 화학증착 방법에 의해 5㎛ 이상으로 고분자 필름의 단면 혹은 양면에 증착시키는 단계 및 전자빔 증착 또는 진공 증착 또는 스퍼터링 등의 증착 방법에 의해 AlOx 등의 무기물로 이루어진 가스차단 보조막을 100㎚ 이하로 증착시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉시블 디스플레이 필름기판용 기능성 보호막의 제조방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 증착된 가스차단 보조막 방향으로 페릴렌 층을 한층 더 증착하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉시블 디스플레이 필름기판용 기능성 보호막의 제조방법.
  10. 제 8항의 방법으로 제조된 플렉시블 디스플레이 필름기판용 기능성 보호막은 LCD 소자에 적용이 가능한 것을 특징으로 하는 플렉시블 디스플레이 필름기판용 기능성 보호막의 제조방법.
  11. 제 9항의 방법으로 제조된 플렉시블 디스플레이 필름기판용 기능성 보호막은 유기 EL 소자, 터치패널 및 전자 제품에 적용이 가능한 것을 특징으로 하는 플렉시블 디스플레이 필름기판용 기능성 보호막의 제조방법.
  12. 삭제
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