KR100955567B1 - 복합층, 이를 포함하는 복합필름 및 전자소자 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 제1 무기물층 2층 이상; 및 상기 제1 무기물층의 2층 사이에 위치하고 두께가 0초과 5nm미만인 제2 무기물층 1층 이상을 포함하며, 상기 제1 무기물층은 규소산화물, 규소탄화물, 규소질화물, 알루미늄질화물 및 ITO 중에서 선택된 1종 이상의 물질로 형성되고, 상기 제2 무기물층은 마그네슘, 칼슘, 알루미늄, 갈륨, 인듐, 아연, 주석, 바륨, 이들의 산화물 및 불화물 중에서 선택된 1종 이상의 물질로 형성된 것을 특징으로 하는 복합층, 상기 복합층을 포함하는 복합필름 및 상기 복합필름을 포함하는 전자소자를 제공한다.

Description

복합층, 이를 포함하는 복합필름 및 전자소자{MULTIPLE-LAYER, MULTIPLE FILM HAVING THE SAME AND ELECTRONIC DEVICE HAVING THE SAME}

본 발명은, 가스차단성, 수분차단성 및 광투과도가 우수한 복합층, 이를 포함하는 복합필름 및 전자소자에 관한 것이다.

본 출원은 2007년 7월 12일에 한국특허청에 제출된 한국 특허 출원 제2007-0069990호의 출원일의 이익을 주장하며, 그 내용 전부는 본 명세서에 포함된다.

유기나 무기 발광체, 디스플레이 장치, 태양광 발전소자 등을 제조할 때, 이들의 내부 전자소자를 산소, 수분 등과 같은 외부 화학물질로부터 차단하여 보호할 필요가 있다. 종래기술에 따르면, 유리판을 기판재 혹은 덮개판으로 이용하여 화학물질에 취약한 내부 전자소자를 보호하고 있다. 이러한 유리판은 광투과도, 열팽창 계수, 내화학성 등에서 만족할 만한 특성을 갖고 있으나, 무겁고 깨지기 쉬우며 딱딱하여 취급에 주의가 필요하여, 제품 설계에 있어 제한요소로 작용하고 있다.

상기와 같은 문제점 때문에 전자소자용 기판재로 사용되는 유리판을 가볍고 내충격성이 뛰어나며 유연한 특성을 갖는 대표적 물질인 플라스틱으로 대체하려는 시도가 활발히 진행되고 있다. 그러나, 현재 상업적으로 생산되는 플라스틱 필름들 은 유리판에 비해 여러 가지 단점을 갖고 있어 물성의 보완이 필요하다. 특히, 플라스틱 필름의 가스차단성은 유리판의 특성과 비교할 때 시급한 개선이 요구되고 있다.

플라스틱 기재 위에 금속산화물 또는 질화물인 무기물을 적층하여 복합필름을 제작하는 경우, 무기물층의 두께를 증가시키면 복합필름의 가스차단성은 증가한다고 알려져 있다. 그런데, 사용하는 무기물의 종류나 성막조건에 따라 다르지만, 그 두께가 일정 수준을 넘어서면 가스차단성의 지속적은 증대는 미미해진다고 알려져 있다(Thin Solid Films 388 (2001) 78; Vacuum 68 (2003) 113). 이는 무기물층에 존재하는 결점들 때문에 나타나는 현상이며, 이런 한계를 극복하며 가스차단성을 증대시키기 위해 기존에는 유기층과 무기층을 여러 번 반복하는 구조를 사용한 예가 있다 (Vitex사의 Barix^TM 필름 구조). 그러나, 이러한 반복구조의 복합 필름에는 표면특성이 확연히 다른 유기층과 무기층의 계면이 다수 존재하게 되므로 층간 박리가 쉽게 발생할 수 있는 단점이 있다.

한편, 유연성이 있는 플라스틱 필름에 가스차단성이 뛰어난 SiO_x, AlO_y, SiO_aN_b, AlO_cN_d, ITO 등을 포함하는 금속산화물 또는 질화물인 무기물을 증착하여 가스차단용 필름을 제작하고 있으나, 증착으로 형성되는 상기 무기물층들은 수분에 취약하여 습도에 따라 가스투과도가 증가하는 경향을 보인다(Surf. Coat. Tech., 74/75 (1995) 676; Surf. Coat. Tech., 142/144 (2001) 163).

또한, 상기 가스차단용 필름은 시간에 따라 수분투과도가 지속적으로 증가하 는 단점이 있다. 이는 종래 무기물층이 수분의 영향을 받아 열화된 결과이다. 따라서, 상기 무기물층 위에 내수성 또는 발수성을 갖는 보호층을 적층하여 수분에 의한 무기물층의 열화를 막을 필요가 있다.

한편, 금속 알루미늄이 알루미늄 산화물보다 수분차단성이 우수하며(Thin Solid Films, 355/356 (1999) 500), 또한, 금속산화물을 증착하는 방식, 즉 산화물 방식과 금속 방식 가운데 금속 방식의 증착층이 더 나은 수분차단성을 나타낸다고 알려져 있다(J. Electrochem. Soc., 149 (2002) B487).

대한민국 특허 등록 제10-0575563호에는 금속산화물과 금속(예컨대, Ag)을 연이어 적층하는 구조가 개시되어 있다. 그러나, 상기 금속막은 수분차단성은 뛰어나지만 광투과도를 크게 저하시키는 단점이 있으므로(J. Appl. Phys., 47 (1976) 4968) 상기 특허에서는 반사방지막을 추가로 적층하여 광투과도를 유지하는 방법을 제안하고 있다. 이 경우 우수한 광투과도를 얻기 위해서 추가로 적층하는 반사방지막의 굴절율이나 두께의 정밀한 조절이 부수적으로 필요하게 된다.

본 발명의 목적은, 가스차단성, 수분차단성 및 광투과도가 우수한 복합층, 이를 포함하는 복합필름 및 전자소자를 제공하는 것이다.

본 발명은, 제1 무기물층 2층 이상; 및 상기 제1 무기물층의 2층 사이에 위치하고 두께가 0초과 5nm미만인 제2 무기물층 1층 이상을 포함하며, 상기 제1 무기물층은 규소산화물, 규소탄화물, 규소질화물, 알루미늄질화물 및 ITO 중에서 선택된 1종 이상의 물질로 형성되고, 상기 제2 무기물층은 마그네슘, 칼슘, 알루미늄, 갈륨, 인듐, 아연, 주석, 바륨, 이들의 산화물 및 불화물 중에서 선택된 1종 이상의 물질로 형성된 것을 특징으로 하는 복합층을 제공한다.

본 발명은, 제1 서브복합층 2층 이상; 및 제2 서브복합층 1층 이상을 포함하며, 상기 제2 서브복합층 중 적어도 1층은 각각 상기 제1 서브복합층 2층 사이에 위치하고 두께가 0 초과 5nm 미만이고, 상기 제1 서브복합층은 상기 제2 서브복합층보다 두께가 두꺼우며, 상기 제1 및 제2 서브복합층은, 규소산화물, 규소탄화물, 규소질화물, 알루미늄질화물 및 ITO 중에서 선택된 1종 이상의 물질과; 마그네슘, 칼슘, 알루미늄, 갈륨, 인듐, 아연, 주석, 바륨, 이들의 산화물 및 불화물 중에서 선택된 1종 이상의 물질과의 혼합물로 형성된 것을 특징으로 하는 복합층을 제공한다.

본 발명은, 복합층을 포함하는 전자소자를 제공한다.

본 발명은, 기재층; 상기 기재층의 적어도 일면에 구비되는 복합층으로서, 제1 무기물층 2층 이상, 및 상기 제1 무기물층의 2층 사이에 위치하고 두께가 0초과 5nm미만인 제2 무기물층 1층 이상을 포함하는 복합층을 포함하며, 상기 제1 무기물층은 규소산화물, 규소탄화물, 규소질화물, 알루미늄질화물 및 ITO 중에서 선택된 1종 이상의 물질로 형성되고, 상기 제2 무기물층은 마그네슘, 칼슘, 알루미늄, 갈륨, 인듐, 아연, 주석, 바륨, 이들의 산화물 및 불화물 중에서 선택된 1종 이상의 물질로 형성된 것을 특징으로 하는 복합필름을 제공한다.

본 발명은, 기재층; 및 상기 기재층의 적어도 일면에 구비되고, 제1 서브복합층 2층 이상 및 제2 서브복합층 1층 이상을 포함하는 복합층으로서, 상기 제2 서브복합층 중 적어도 1층은 각각 상기 제1 서브복합층 2층 사이에 위치하고 두께가 0 초과 5nm 미만이며, 상기 제1 서브복합층은 상기 제2 서브복합층보다 두께가 두꺼운 것인 복합층을 포함하며, 상기 제1 및 제2 서브복합층은, 규소산화물, 규소탄화물, 규소질화물, 알루미늄질화물 및 ITO 중에서 선택된 1종 이상의 물질과; 마그네슘, 칼슘, 알루미늄, 갈륨, 인듐, 아연, 주석, 바륨, 이들의 산화물 및 불화물 중에서 선택된 1종 이상의 물질과의 혼합물로 형성된 것을 특징으로 하는 복합필름을 제공한다.

본 발명은 복합필름을 포함하는 전자소자를 제공한다.

본 발명에 따르면, 수분에 대한 안정성을 증가시켜서 습도가 높은 환경에서도 수분차단성 및 가스차단성이 우수하고, 광투과도가 높은 복합필름을 제공하여 유기 또는 무기 발광체, 디스플레이장치, 태양광 발전소자와 같은 전자소자에서 기판재나 보호덮개로 사용될 수 있으며, 높은 가스차단성이 요구되는 포장재로 사용될 수 있다.

그리고, 제1 무기물층들 사이에 두께가 0초과 5nm 미만인 제2 무기물층이 구비되거나 제1 서브복합층들 사이에 두께가 0초과 5nm 미만인 제2 서브복합층이 구비되는 경우, 제1 무기물층 또는 제1 서브복합층의 증착이 주기적으로 초기화되는 효과를 기대할 수 있다. 즉 기존 유기층과 무기층을 여러 번 반복하는 구조를 사용한 필름 구조((Vitex사의 Barix^TM 필름 구조)에 있어서 유기층과 무기층의 반복에 의해 얻어졌던 결점(defects)의 성장이나 층간 결점들이 연결되는 것을 방지하는 효과를 제공할 수 있고, 제1 무기물층과 제2 무기물층의 무기물의 종류가 다른 경우 이러한 효과를 더욱 향상시킬 수 있다.

또한, 유기층과 무기층을 사용하는 기존 필름 구조와 달리 무기층들을 사용하므로 층간 박리 문제를 감소시킬 수 있다.

본 발명에 따른 복합필름은, 기재층; 상기 기재층의 적어도 일면에 구비되는 복합층으로서, 제1 무기물층 2층 이상, 및 상기 제1 무기물층의 2층 사이에 위치하고 두께가 0초과 5nm미만인 제2 무기물층 1층 이상을 포함하는 복합층을 포함하며, 상기 제1 무기물층은 규소산화물, 규소탄화물, 규소질화물, 알루미늄질화물 및 ITO 중에서 선택된 1종 이상의 물질로 형성되고, 상기 제2 무기물층은 마그네슘, 칼슘, 알루미늄, 갈륨, 인듐, 아연, 주석, 바륨, 이들의 산화물 및 불화물 중에서 선택된 1종 이상의 물질로 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 기재층으로는 유연성과 투명성을 가진 플라스틱 필름을 사용할 수 있다.

상기 플라스틱 필름은 예컨대, 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate, PET), 폴리에테르설폰(polyethersulfone, PES), 폴리카보네이트(polycarbonate, PC), 폴리에틸렌나프탈레이트(polyethylenenaphthalate, PEN), 폴리이미드(polyimide, PI), 폴리아릴레이트 (polyarylate) 및 에폭시 수지 중에서 선택된 1종 이상의 물질로 형성될 수 있다.

또한, 상기 플라스틱 필름의 기계적 물성 및 열적 물성을 증가시키기 위하여 단순 충진재 혹은 섬유 형태의 충진재, 및 이들의 혼합물 중에서 선택된 1종 이상을 더 첨가할 수 있다.

상기 단순 충진재로는, 예를 들어 금속, 유리분말, 다이아몬드분말, 실리콘옥사이드, 클레이, 칼슘포스페이트, 마그네슘포스페이트, 바륨설페이트, 알루미늄 플루오라이드, 칼슘 실리케이트, 마그네슘 실리케이트, 바륨 실리케이트, 바륨카보네이트, 바륨하이드록사이드 및 알루미늄 실리케이트 중에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다. 그리고, 상기 섬유 형태의 충진재로는 유리섬유 또는 직조된 유리섬유를 사용할 수 있다.

상기 복합층은, 제1 무기물층 2층 이상 및 제1 무기물층들 사이에 위치하는 제2 무기물층 1층 이상을 포함한다. 그리고 상기 기재층과 상기 제1 무기물층 사이 에 추가적으로 제2 무기물층을 더 구비할 수도 있다.

상기 복합층의 총 두께는 10~5000㎚일 수 있고, 바람직하게는 10~1000㎚일 수 있고, 더욱 바람직하게는 10~ 300㎚일 수 있다.

상기 복합층의 총 두께가 10nm미만이면 원하는 수준의 가스차단성능을 달성하기 용이하지 않을 수 있으며, 5000nm를 초과하면 두께에 따른 가스차단성의 증대를 기대하기 용이하지 않거나 복합층의 유연성이 저하되어 균열이 쉽게 발생할 수도 있다.

상기 복합층은, 화학증착법(CVD), 스퍼터링법(sputtering), 증발법(evaporation), 이온도금법 (ion plating)에 의해 형성될 수 있으나, 이로 한정되는 것은 아니다.

상기 제1 무기물층의 상기 규소산화물은 SiO_x(x는 1.0 내지 2.5의 실수)이고, 상기 규소탄화물은 SiC이고, 상기 규소질화물은 SiO_aN_b(a과 b의 합은 1.0 내지 2.5의 실수)이고, 상기 알루미늄질화물은 AlO_cN_d (c와 d의 합은 1.0 내지 2.0의 실수)이다. 그러나 이로 한정되는 것은 아니며, 상기 규소산화물, 규소탄화물, 규소질화물 및 알루미늄질화물은 기존 플라스틱 필름에 사용될 수 있는 물질이면 특별히 한정되지는 않는다.

상기 제2 무기물층은, 제1 무기물층들 사이에 구비된다. 이 경우, 사용하는 무기물들의 종류에 따라 두께를 적절하게 유지할 필요가 있다. 상기 제2 무기물층의 두께가 너무 두꺼우면 상기 제2 무기물층의 고유 특성이 커지게 되어 복합층에 원하지 않는 응력이 발생하여 기대와 달리 가스차단성이 감소할 수도 있다.

상기 제2 무기물층의 두께는, 0초과 5nm미만이며, 바람직하게는 0.1nm이상 5㎚미만일 수 있고, 더욱 바람직하게는 0.5nm이상 5㎚미만 또는 0.5nm이상 3㎚미만일 수 있다.

상기 제2 무기물층의 두께가 0.1nm이상이면 연속적인 층을 형성하기 더욱 용이함에 따라 균일한 제2 무기물층을 더욱 쉽게 형성할 수 있어, 제2 무기물층의 적층효과가 더욱 향상된다.

상기 제2 무기물층의 두께가 5nm이상으로 두꺼워지면 상기 제2 무기물층의 고유특성이 강해지거나 응력 발생의 원인이 되어 이를 포함하는 복합층이 쉽게 손상됨에 따라 가스차단성능이 저하될 수 있다.

이와 같이, 상기 두께가 0초과 5nm미만인 제2 무기물층이 제1 무기물층들 사이에 위치함에 따라, 가스차단성, 수분에 대한 안정성, 즉 수분차단성, 광투과도가 향상된다. 이는 마그네슘, 칼슘, 알루미늄, 갈륨, 인듐, 아연, 주석, 바륨, 이들의 산화물 또는 불화물의 사용량이 많지 않은 경우에도 가스차단성이 증가하는 것으로 보아, 종래 사용된 무기물의 수분에 대한 안정성 또는 발수성을 증가시키거나, 수분이 침투할 때 종래 무기물층에서 발생하는 응력을 줄여주어 무기물의 가스차단성을 극대화시키는 것으로 볼 수 있다.

또한, 상기 두께가 0초과 5nm미만인 제2 무기물층이 제1 무기물층들 사이에 위치함에 따라, 반복되는 제2 무기물층의 적층에 의해 증착이 주기적으로 초기화되 는 효과를 기대할 수 있다. 즉 기존 알려진 Barix^TM 필름 구조에서 유기층과 무기층의 반복에 의해 결점(defects)의 성장이나 층간 결점들이 연결되는 것을 방지하는 효과를 상기 무기물층들의 미세 적층 구조를 통해 얻는 것이다. 제1 무기물층과 제2 무기물층의 무기물의 종류가 다른 경우 이러한 효과를 더욱 향상시킬 수 있다.

또한, 무기층들을 연이어 적층하므로 기존 유기층과 무기층 계면에서 발생하기 쉬운 층간 박리를 줄일 수 있어 가스 차단성이 우수한 특성을 얻을 수 있다.

본 발명에 따른 복합필름은, 상기 복합층의 일면 또는 양면에 구비된 코팅층을 더 포함할 수 있다.

상기 코팅층은 기재층과 상기 복합층과의 접착력을 증가시키기 위해 또는 기계적 변형이 일어날 때 복합층이 받게 되는 응력을 완화시키기 위해, 또는 복합필름을 취급하는 과정에서 복합층의 손상을 방지하기 위해 구비될 수 있다.

상기 코팅층은, 졸-겔계 코팅액 조성물, 아크릴계 코팅액 조성물, 에폭시계 코팅액 조성물 및 우레탄계 코팅액 조성물 중에서 선택된 1종 이상의 사용하여 형성할 수 있다.

상기 졸-겔계의 코팅액 조성물은 예를 들어 대한민국 특허 2006-0041696, 2008-0012553, 및 2008-0012555에 기술된 바와 같이 유기실란 및 금속알콕사이드를 포함하며, 경우에 따라 적절한 첨가제, 용매나 반응 촉매를 더 포함할 수 있다.

상기 코팅액 조성물은 열경화 또는 광경화 기법을 단독 또는 병용하여 코팅층으로 형성될 수 있다.

경화된 상기 코팅층의 두께는 0.1~20 ㎛일 수 있고, 바람직하게는 0.3~10㎛일 수 있고, 더욱 바람직하게는 0.5~5㎛일 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 복합필름은, 기재층; 및 상기 기재층의 적어도 일면에 구비되고, 제1 서브복합층 2층 이상 및 제2 서브복합층 1층 이상을 포함하는 복합층으로서, 상기 제2 서브복합층 중 적어도 1층은 각각 상기 제1 서브복합층 2층 사이에 위치하고 두께가 0 초과 5nm 미만이며, 상기 제1 서브복합층은 상기 제2 서브복합층보다 두께가 두꺼운 것인 복합층을 포함하며, 상기 제1 및 제2 서브복합층은, 규소산화물, 규소탄화물, 규소질화물, 알루미늄질화물 및 ITO 중에서 선택된 1종 이상의 물질과; 마그네슘, 칼슘, 알루미늄, 갈륨, 인듐, 아연, 주석, 바륨, 이들의 산화물 및 불화물 중에서 선택된 1종 이상의 물질과의 혼합물로 형성된 것을 특징으로 한다. 전술한 실시 상태의 내용 모두 적용되므로 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

이와 같이, 상기 두께가 0초과 5nm미만인 제2 서브복합층이 제1 서브복합층들 사이에 위치함에 따라, 가스차단성, 수분에 대한 안정성, 즉 수분차단성, 광투과도가 향상된다. 이는 마그네슘, 칼슘, 알루미늄, 갈륨, 인듐, 아연, 바륨, 이들의 산화물 또는 불화물의 사용량이 많지 않은 경우에도 가스차단성이 증가하는 것으로 보아, 종래 사용된 무기물의 수분에 대한 안정성 또는 발수성을 증가시키거나, 수분이 침투할 때 종래 무기물층에서 발생하는 응력을 줄여주어 무기물의 가스차단성을 극대화시키는 것으로 볼 수 있다.

또한, 상기 두께가 0초과 5nm미만인 제2 서브복합층이 제1 서브복합층들 사 이에 위치함에 따라, 반복되는 두께가 0초과 5nm미만인 제2 서브복합층의 적층에 의해 증착이 주기적으로 초기화되는 효과를 기대할 수 있다. 즉 기존 알려진 Barix^TM 필름 구조에서 유기층과 무기층의 반복에 의해 결점(defects)의 성장이나 층간 결점들이 연결되는 것을 방지하는 효과를 상기 서브복합층들의 미세 적층 구조를 통해 얻는 것이다.

또한, 무기물층들을 연이어 적층하므로 기존 유기층과 무기층 계면에서 발생하기 쉬운 층간 박리를 줄일 수 있어 가스 차단성이 우수한 특성을 얻을 수 있다.

여기서, 제1 서브복합층과 상기 제2 서브복합층은 구성 무기물이 동일할 수도 있고, 다를 수도 있다. 바람직하게는 제1 서브복합층과 제2 서브복합층의 구성 무기물이 다를 수 있다.

본 발명에 따른 복합층을 포함하는 복합필름은 유기 또는 무기 발광체, 디스플레이 장치, 태양광 발전소자와 같은 전자소자에 기판재, 보호덮개, 또는 포장재로 사용될 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시 형태로서, 제1 무기물층 2층 이상; 및 상기 제1 무기물층의 2층 사이에 위치하고 두께가 0초과 5nm미만인 제2 무기물층 1층 이상을 포함하며, 상기 제1 무기물층은 규소산화물, 규소탄화물, 규소질화물, 알루미늄질화물 및 ITO 중에서 선택된 1종 이상의 물질로 형성되고, 상기 제2 무기물층은 마그네슘, 칼슘, 알루미늄, 갈륨, 인듐, 아연, 주석, 바륨, 이들의 산화물 및 불화물 중에서 선택된 1종 이상의 물질로 형성된 것을 특징으로 하는 복합층을 제공할 수 있다. 앞서, 복합필름의 복합층에 대해 설명한 내용이 모두 본 실시상태에 적용되므로 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

또한, 본 발명의 또 다른 실시 형태로서, 제1 서브복합층 2층 이상; 및 제2 서브복합층 1층 이상을 포함하며, 상기 제2 서브복합층 중 적어도 1층은 각각 상기 제1 서브복합층 2층 사이에 위치하고 두께가 0 초과 5nm 미만이고, 상기 제1 서브복합층은 상기 제2 서브복합층보다 두께가 두꺼우며, 상기 제1 및 제2 서브복합층은, 규소산화물, 규소탄화물, 규소질화물, 알루미늄질화물 및 ITO 중에서 선택된 1종 이상의 물질과; 마그네슘, 칼슘, 알루미늄, 갈륨, 인듐, 아연, 주석, 바륨, 이들의 산화물 및 불화물 중에서 선택된 1종 이상의 물질과의 혼합물로 형성된 것을 특징으로 하는 복합층을 제공할 수 있다. 복합필름의 복합층에 대해 설명한 내용이 모두 본 실시상태에 적용되므로 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

이와 같이, 복합필름과 같이 별도의 기재층을 포함하지 않고, 복합층 자체를 전자소자에 적용하여 전자소자의 보호층으로 사용할 수도 있다.

구체적으로, 기재층 없이 복합층 자체를 유기 또는 무기 발광체, 디스플레이 장치, 태양광 발전소자와 같은 전자소자에 보호덮개, 또는 포장재로 사용할 수 있다.

이하에서는, 도 1~4를 참조하여 본 발명에 따른 복합필름에 대해 상세히 설명하기로 한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 복합필름의 복합층(150)은, 한 쌍의 제1 무기물층(111, 112)과; 한 쌍의 제1 무기물층(111, 112) 사이에 구비되는 제2 무기물층(120)을 포함한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 복합필름(250)은, 기재층(210)과; 기재층(210) 상에 구비된 복합층(150)을 포함한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 복합필름(350)은, 기재층(210)과; 기재층(210) 상에 구비된 제1 코팅층(312)과; 제1 코팅층(312) 상에 구비된 복합층(150)과; 복합층(150) 상에 구비된 제2 코팅층(311)을 포함한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 복합필름(450)은, 도 2에 도시된 복합필름(250) 두 장과; 두 장의 복합필름(250) 사이에 구비된 접착제층(410)을 포함한다.

이하, 본 발명의 실시예를 통해 본 발명에 대해 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.

<실시예 1>

플라스틱 기재층으로는 두께 100 ㎛인 PET 필름 (A4300, Toyobo 제품)을 사용하였다. 상기 플라스틱 기재층 상면에 테트라에톡시실란 32.5 중량부와 글리시딜옥시프로필트리메톡시실란 64.0 중량부를 주성분으로하는 실란계통의 졸상태의 용액을 코팅하고 120 ℃에서 10분간 열경화하여 약 0.6 ㎛ 두께의 코팅층을 형성하였다. 상기 코팅층 상면에 아르곤과 산소의 혼합 가스를 증착장비에 공급하면서 스퍼 터링 기법을 사용하여 SiO₂ 로 이루어진 제1 무기물층을 17 nm 두께로 증착하고, 상기 SiO₂ 제1 무기물층 위에 Al₂O₃로 이루어진 제2 무기물층을 1 nm 두께로 증착하고, 상기 Al₂O₃ 제2 무기물층 위에 다시 SiO₂ 제1 무기물층을 12 nm 두께로 증착하여 복합층을 형성하였다. 상기 복합층 위에 상기 실란계통의 졸상태의 용액을 기재층 상면에서와 동일한 과정으로 코팅하고 열경화함으로써 외곽 코팅층을 형성시켜 복합필름을 제조하였다. 수분투과도는 Lyssy사의 L80-5000을 사용하여 평가하였고 광투과도는 Varian사의 Cary 3E를 사용하여 측정하여, 하기 표 1에 정리하였다.

<비교예 1>

복합층을 증착하지 않고, 플라스틱 기재(A4300, Toyobo 제품)만을 사용하여, 수분투과도 및 광투과도를 측정하였다.

<비교예 2>

3층 모두 SiO₂로 형성한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 복합필름을 제조하여, 수분투과도 및 광투과도를 측정하였다.

<실시예 2>

플라스틱 기재층으로는 두께 100 ㎛인 PET 필름 (A4300, Toyobo 제품)을 사용하였다. 상기 플라스틱 기재층 상면에 테트라에톡시실란 40.0 중량부와 글리시딜옥시프로필트리메톡시실란 56.5 중량부를 주성분으로 하는 실란계통의 졸상태의 용액을 코팅하고 120 ℃에서 10분간 열경화하여 약 0.8㎛ 두께의 코팅층을 형성하였다. 상기 코팅층 상면에 아르곤과 산소의 혼합 가스를 증착장비에 공급하면서 스퍼터링 기법을 사용하여 SiO₂로 이루어진 제1 무기물층을 32nm 두께로 증착하고, 상기 SiO₂ 제1 무기물층 위에 Al₂O₃로 이루어진 제2 무기물층을 4nm 두께로 증착하고, 상기 Al₂O₃ 제2 무기물층 위에 다시 SiO₂ 제1 무기물층을 26nm 두께로 증착하여 복합층을 형성하였다. 상기 복합층 위에 상기 실란계통의 졸상태의 용액을 기재층 상면에서와 동일한 과정으로 코팅하고 열경화함으로써 외곽 코팅층을 형성시켜 복합필름을 제조하였다. 수분투과도는 Lyssy사의 L80-5000을 사용하여 평가하였고 광투과도는 Varian사의 Cary 3E를 사용하여 측정하여, 하기 표 2에 정리하였다.

<비교예 3>

상기 실시예 2에서, 상기 플라스틱 기재층 상에 형성된 상기 SiO₂ 제1 무기물층 위에, Al₂O₃ 제2 무기물층을 형성하지 않고, SiO₂로 이루어진 제1 무기물층을 30nm 두께로 증착하는 것 이외에는 상기 실시예 2와 동일한 방법으로 복합필름을 제조하여, 수분투과도 및 광투과도를 측정하였다.

<비교예 4>

상기 실시예 2에서, 상기 플라스틱 기재층 상에 형성된 상기 SiO₂ 제1 무기물층 위에 Al₂O₃로 이루어진 제2 무기물층을 45nm 두께로 증착하고, 상기 Al₂O₃ 제2 무기물층 위에 SiO₂ 제1 무기물층을 형성하지 않는 것 이외에는 상기 실시예 2와 동일한 방법으로 복합필름을 제조하여, 수분투과도 및 광투과도를 측정하였다.

상기 표 1 및 표 2를 통해 실시예 1 및 2와 비교예 1~4와 비교하면, 실시예 1 및 2의 경우 수분투과도가 낮고 광투과도가 높아 우수한 수분차단성 및 광투과도를 제공할 수 있음을 알 수 있다. 실시예 1 및 2에서 제2 무기물층의 Al₂O₃는 제1 무기물층의 산화규소와 반응하여 수분에 의한 제1 무기물층으로서 산화규소층의 해체를 줄여 전체 복합필름의 수분에 대한 안정성을 증가시키는 작용을 하는 것으로 보인다. 이에 우수한 가스차단성을 제공할 수 있는 것이다.

<실시예 3>

상기 실시예 1과 동일한 플라스틱 필름 위에 상기 실시예 1과 동일하게 코팅층을 형성하고, 상기 코팅층의 상면에 스퍼터링 기법을 사용하여 아르곤, 산소, 질소의 혼합 가스를 흘리면서 Si₃N₄로 이루어진 제1 무기물층을 35 nm 두께로 증착하고, 상기 Si₃N₄의 제1 무기물층 위에 Al₂O₃로 이루어진 제2 무기물층을 2 nm 두께로 증착하고, 상기 Al₂O₃ 제2 무기물층 위에 Si₃N₄로 이루어진 제1 무기물층을 37 nm 두께로 증착하여 복합층을 형성하였다. 상기 복합층 위에 상기 실시예 1과 동일하게 외곽 코팅층을 형성하여 복합필름을 제조하였다.

<실시예 4>

상기 실시예 1과 동일한 플라스틱 필름 위에 상기 실시예 1과 동일하게 코팅층을 형성하고, 상기 코팅층의 상면에 아르곤, 산소, 질소의 혼합 가스를 흘리면서 스퍼터링 기법을 사용하여 SiO₂로 이루어진 무기물 층을 15 nm 두께로 증착하고, 상기 SiO₂ 제1 무기물층 위에 CaF₂로 이루어진 제2 무기물층을 2 nm 두께로 증착하고, 상기 CaF₂ 제2 무기물층 위에 Si₃N₄로 이루어진 제1 무기물층을 50 nm 두께로 증착하여 복합층을 형성하였다. 상기 복합층 위에 상기 실시예 1과 동일하게 외곽 코팅층을 형성하여 복합필름을 제조하였다.

<비교예 5>

상기 Al₂O₃ 제2 무기물층을 형성하지 않은 것 이외에는, 실시예 3와 동일한 방법으로 복합필름을 제조하였다.

<비교예 6>

상기 Al₂O₃ 제2 무기물층의 두께가 6 nm인 것 이외에는, 실시예 3와 동일한 방법으로 복합필름을 제조하였다.

<비교예 7>

CaF₂ 제2 무기물층을 형성하지 않은 것 이외에는 실시예 4와 동일한 방법으로 복합필름을 제조하였다.

<비교예 8>

CaF₂ 제2 무기물층의 두께가 8 nm인 것 이외에는, 실시예 4와 동일한 방법으로 복합필름을 제조하였다.

상기 실시예 3 및 4와, 비교예 5~8에서 제조된 복합필름의 구성은 하기 표 3와 같다.

<실험예> 칼슘셀을 이용한 수분투과도 평가

수분투과도를 측정하기 위해 도 5에 도시한 구조의 칼슘셀을 제작하였다. 상기 각 실시예 3 및 4와, 비교예 5~8에서 제조한 복합필름을 기판재로 사용하여 약 50 nm 두께의 칼슘을 적층하였고, 덮개판으로는 유리판을 사용하였다.

상기 칼슘셀에서, 초기에 불투명한 칼슘은 시간이 지나면서 공기중의 수분과 산소가 플라스틱 기판재를 통해 침투하면서 점차 산화되어 투명해진다. 따라서, 칼슘셀에서 검은 부분이 많이 남아있을수록 사용한 기판재로 사용한 상기 복합필름의 가스차단성능이 우수함을 나타낸다.

도 6을 통해, 실시예 3에서 제2 무기물층으로 두께가 2nm인 Al₂O₃층을, 제1 무기물층으로 질화규소층을 사용한 경우에 가스차단성이 증가됨을 알 수 있다. 비교예 5는 제2 무기물층이 없는 경우이고, 비교예 6은 제2 무기물층의 두께가 5nm이상인 경우로 가스차단성이 떨어짐을 알 수 있다.

도 7를 통해, 실시예 4에서 제2 무기물층으로 두께가 2nm인 CaF₂층을 사용한 경우에 불소의 작용으로 이미 증착된 제1 무기물층인 산화규소층에서 구조가 약한 부분을 식각하여 제거하거나 증착과정에서 흔히 발생하는 극미세 결함의 발수성을 증가시켜 종래 사용되는 무기물층보다 획기적으로 향상된 수분안정성을 얻을 수 있음을 확인할 수 있다. 더욱이 수분과 반응성이 좋은 칼슘은 침투한 수분의 이동을 저하시키는 작용으로 무기물층의 수분차단성을 더 증가시키는 작용을 할 수 있는 것이다. 비교예 7은 제2 무기물층이 없는 경우이고, 비교예 8은 제2 무기물층의 두께가 5nm이상인 경우로, 가스차단성이 떨어짐을 알 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 제1 무기물층(111, 112)과 제2 무기물층(120)으로 구성된 복합층(150)의 측면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 기재층(210) 상에 복합층(150)이 형성된 복합필름(250)의 측면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 기재층(210) 상에 복합층(150)이 형성된 것으로서, 상기 복합층(150)의 상면 및 하면에 코팅층(311, 312)이 추가된 복합필름(350)의 측면도이다.

도 4는 2장의 복합필름(250)이 각각 기재면끼리 혹은 복합층 면끼리 접착층(410)에 의해 합지되어 제작된 복합필름(450)의 측면도이다.

도 5는 본 발명에 따른 복합필름의 가스차단성을 평가하기 위해 상기 복합필름을 사용하여 제작한 칼슘셀의 구조의 측면도 및 평면도이다.

도 6은 실시예 3, 비교예 5 및 6에서 제조한 복합필름을 기판재로 사용하여 제작한 칼슘셀의 산화를 시간별로 관찰한 사진이다.

도 7은 실시예 4, 비교예 7 및 8에서 제조한 복합필름을 기판재로 사용하여 제작한 칼슘셀의 산화를 시간별로 관찰한 사진이다.

Claims (28)

1. 제1 무기물층 2층 이상; 및

   상기 제1 무기물층의 2층 사이에 위치하고 두께가 0초과 5nm미만인 제2 무기물층 1층 이상을 포함하며,

   상기 제1 무기물층은 규소산화물, 규소탄화물, 규소질화물, 알루미늄질화물 및 ITO 중에서 선택된 1종 이상의 물질로 형성되고,

   상기 제2 무기물층은 마그네슘, 칼슘, 알루미늄, 갈륨, 인듐, 아연, 주석, 바륨, 이들의 산화물 및 불화물 중에서 선택된 1종 이상의 물질로 형성된 것을 특징으로 하는 복합층.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 제2 무기물층의 두께는, 0.1nm이상 5㎚미만인 것을 특징으로 하는 복합층.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 제2 무기물층의 두께는 0.5nm이상 5㎚미만인 것을 특징으로 하는 복합층.
4. 제1 서브복합층 2층 이상; 및

   제2 서브복합층 1층 이상을 포함하며,

   상기 제2 서브복합층 중 적어도 1층은 각각 상기 제1 서브복합층 2층 사이에 위치하고 두께가 0 초과 5nm 미만이고, 상기 제1 서브복합층은 상기 제2 서브복합층보다 두께가 두꺼우며,

   상기 제1 및 제2 서브복합층은, 규소산화물, 규소탄화물, 규소질화물, 알루미늄질화물 및 ITO 중에서 선택된 1종 이상의 물질과; 마그네슘, 칼슘, 알루미늄, 갈륨, 인듐, 아연, 주석, 바륨, 이들의 산화물 및 불화물 중에서 선택된 1종 이상의 물질과의 혼합물로 형성된 것을 특징으로 하는 복합층.
5. 청구항 4에 있어서, 상기 제2 서브복합층의 두께는, 0.1nm이상 5㎚미만인 것을 특징으로 하는 복합층.
6. 청구항 4에 있어서, 상기 제2 서브복합층의 두께는, 0.5nm이상 5㎚미만인 것을 특징으로 하는 복합층.
7. 청구항 1 또는 청구항 4에 있어서, 상기 복합층의 두께는, 10~ 5000㎚인 것을 특징으로 하는 복합층.
8. 청구항 1 또는 청구항 4에 있어서, 상기 복합층의 두께는, 10~ 5000㎚인 것을 특징으로 하는 복합층.
9. 청구항 1 또는 청구항 4에 있어서, 상기 규소산화물은 SiO_x(x는 1.0 내지 2.5의 실수)이고, 상기 규소탄화물은 SiC이고, 상기 규소질화물은 SiO_aN_b(a과 b의 합은 1.0 내지 2.5의 실수)이고, 상기 알루미늄질화물은 AlO_cN_d (c와 d의 합은 1.0 내지 2.0의 실수)인 것인 복합층.
10. 청구항 1 또는 청구항 4에 따른 복합층을 포함하는 전자소자.
11. 청구항 10에 있어서, 상기 복합층이 보호덮개, 또는 포장재로 사용되는 것을 특징으로 하는 전자소자.
12. 청구항 10에 있어서, 상기 전자소자는, 유기 또는 무기 발광체, 디스플레이 장치, 또는 태양광 발전소자인 것을 특징으로 하는 전자소자.
13. 기재층;

    상기 기재층의 적어도 일면에 구비되는 복합층으로서, 제1 무기물층 2층 이상, 및 상기 제1 무기물층의 2층 사이에 위치하고 두께가 0초과 5nm미만인 제2 무기물층 1층 이상을 포함하는 복합층을 포함하며,

    상기 제1 무기물층은 규소산화물, 규소탄화물, 규소질화물, 알루미늄질화물 및 ITO 중에서 선택된 1종 이상의 물질로 형성되고,

    상기 제2 무기물층은 마그네슘, 칼슘, 알루미늄, 갈륨, 인듐, 아연, 주석, 바륨, 이들의 산화물 및 불화물 중에서 선택된 1종 이상의 물질로 형성된 것을 특징으로 하는 복합필름.
14. 청구항 13에 있어서, 상기 제2 무기물층의 두께는, 0.1nm이상 5㎚미만인 것을 특징으로 하는 복합필름.
15. 청구항 13에 있어서, 상기 제2 무기물층의 두께는 0.5nm이상 5㎚미만인 것을 특징으로 하는 복합필름.
16. 기재층; 및

    상기 기재층의 적어도 일면에 구비되고, 제1 서브복합층 2층 이상 및 제2 서브복합층 1층 이상을 포함하는 복합층으로서, 상기 제2 서브복합층 중 적어도 1층은 각각 상기 제1 서브복합층 2층 사이에 위치하고 두께가 0 초과 5nm 미만이며, 상기 제1 서브복합층은 상기 제2 서브복합층보다 두께가 두꺼운 것인 복합층을 포함하며,

    상기 제1 및 제2 서브복합층은, 규소산화물, 규소탄화물, 규소질화물, 알루미늄질화물 및 ITO 중에서 선택된 1종 이상의 물질과; 마그네슘, 칼슘, 알루미늄, 갈륨, 인듐, 아연, 주석, 바륨, 이들의 산화물 및 불화물 중에서 선택된 1종 이상의 물질과의 혼합물로 형성된 것을 특징으로 하는 복합필름.
17. 청구항 16에 있어서, 상기 제2 서브복합층의 두께는, 0.1nm이상 5㎚미만인 것을 특징으로 하는 복합필름.
18. 청구항 16에 있어서, 상기 제2 서브복합층의 두께는, 0.5nm이상 5㎚미만인 것을 특징으로 하는 복합필름.
19. 청구항 13 또는 청구항 16에 있어서, 상기 복합층의 두께는, 10~ 5000㎚인 것을 특징으로 하는 복합필름.
20. 청구항 13 또는 청구항 16에 있어서, 상기 복합층의 두께는, 10~ 300㎚인 것을 특징으로 하는 복합필름.
21. 청구항 13 또는 청구항 16에 있어서, 상기 규소산화물은 SiO_x(x는 1.0 내지 2.5의 실수)이고, 상기 규소탄화물은 SiC이고, 상기 규소질화물은 SiO_aN_b(a과 b의 합은 1.0 내지 2.5의 실수)이고, 상기 알루미늄질화물은 AlO_cN_d (c와 d의 합은 1.0 내지 2.0의 실수)인 것인 복합필름.
22. 청구항 13 또는 청구항 16에 있어서, 상기 기재층은, 폴리에틸렌테레프탈레 이트(polyethyleneterephthalate, PET), 폴리에테르설폰(polyethersulfone, PES), 폴리카보네이트(polycarbonate, PC), 폴리에틸렌나프탈레이트(polyethylenenaphthalate, PEN), 폴리이미드(polyimide, PI), 폴리아릴레이트 (polyarylate) 및 에폭시 수지 중에서 선택된 1종 이상의 물질로 형성된 것을 특징으로 하는 복합필름.
23. 청구항 13 또는 청구항 16에 있어서, 상기 기재층은, 충진재, 유-무기복합물 및 이들의 혼합물 중 선택된 1종 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합필름.
24. 청구항 13 또는 청구항 16에 있어서, 상기 복합층의 일면 또는 양면에 구비된 코팅층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합필름.
25. 청구항 24에 있어서, 상기 코팅층은, 졸-겔계 코팅액 조성물, 아크릴 계 코팅액 조성물, 에폭시계 코팅액 조성물 및 우레탄계 코팅액 조성물 중에서 선택된 1종 이상의 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 복합필름.
26. 청구항 13 또는 청구항 16에 따른 복합필름을 포함하는 전자소자.
27. 청구항 26에 있어서, 상기 복합필름이 기판재, 보호덮개, 또는 포장재로 사 용되는 것을 특징으로 하는 전자소자.
28. 청구항 26에 있어서, 상기 전자소자는, 유기 또는 무기 발광체, 디스플레이 장치, 또는 태양광 발전소자인 것을 특징으로 하는 전자소자.

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