KR101156191B1

KR101156191B1 - 화학강화유리를 이용한 플렉시블 디스플레이 기판

Info

Publication number: KR101156191B1
Application number: KR1020090106573A
Authority: KR
Inventors: 지성대; 유상현; 한대만; 백명기; 김지혜
Original assignee: 웅진케미칼 주식회사
Priority date: 2009-11-05
Filing date: 2009-11-05
Publication date: 2012-06-18
Also published as: KR20110049524A

Abstract

본 발명은 플렉시블 디스플레이 기판에 관한 것으로 보다 상세하게는 디스플레이 기판에 있어서, 박판 유리 및 상기 박판 유리 상면, 하면, 또는 상면 및 하면에 지지체가 라미네이트 되되, 상기 박판 유리는 두께가 10 내지 400㎛인 화학강화유리로 이루어진 규산염유리인 것을 특징으로 하는 화학강화유리를 이용한 플렉시블 디스플레이 기판을 제공한다.

플렉시블 디스플레이 기판, 화학강화유리, 박판 유리, 지지체

Description

화학강화유리를 이용한 플렉시블 디스플레이 기판{Flexible display substrate using chemistry strengthening glass}

본 발명은 화학강화유리를 이용한 플렉시블 디스플레이 기판에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 화학강화 처리한 박판 유리를 이용하여 강도가 향상된 플렉시블 디스플레이 기판에 관한 것이다.

현대 산업사회가 고도의 정보화 시대로 발전함에 따라서 각종의 장치로부터 다양한 정보를 시각화하여 인간에게 전달하는 전자 디스플레이 산업의 중요성이 강조됨에 따라 표시 장치에 대한 개발도 활발해지고 있다. 상기 표시장치로는 CRT(Cathod Ray Tube), 유기전계광소자(Electro Luminescence; EL), VFD(Vacuum Fluorescent Display), FED(Field Emission Display), PDP(Plasma Display Panel) 등의 자체가 빛을 내는 발광형과 액정표시장치(Liquid Crystal Display; LCD)와 같이 자체가 빛을 내지 못하는 비발광형의 표시장치로 나눌 수 있다.

최근의 정보화 사회에서 표시장치는 시각정보 전달매체로서 그 중요성이 더 한층 강조되고 있으며, 향후 주요한 위치를 점하기 위해서는 저소비전력화, 경량화, 박형화, 고화질화, 고투명도 등의 요건을 충족시켜야 한다.

액정표시소자는 액정의 광학적 이방성을 이용하여 이미지를 표현하는 장치로서, 기존의 브라운관에 비해 작을 뿐만 아니라 발열량도 작기 때문에 최근에 평판 정보표시장치로서 각광받고 있다.

유기전계발광소자(OLED)는 자기발광형이기 때문에 LCD에 비해서 시야각이 넓고 콘트라스트가 좋으며 또한 백라이트가 필요 없기 때문에 경량화가 가능하며 소비전력 면에서도 TFT-LCD보다 유리하다. 또한 다른 디스플레이에 비해 감성화면 구현 및 응답속도가 빨라 동영상 표시가 용이하며 LCD와는 달리 고체 박막으로 구성되어 있기 때문에 진동에 강하고 사용 온도범위가 상대적으로 넓은 장점이 있어 차세대 디스플레이로 주목받고 있다.

이러한 디스플레이 기판은 가스 배리어 특성으로 대표되는 기판을 통한 산소나 수분 등의 기체 투과성이 중요하다. 이는 표시소자를 구성하는 소재의 내구성이 투과된 산소나 수분에 의해 영향을 받기 때문이며, 특히 유기전계발광소자(OLED)의 경우 발광층의 재료가 산소나 수분에 매우 민감하게 반응하여 열화되는 문제점을 안고 있기 때문에, 이들 침입에 의해 유기전계발광소자의 성능이 저하되고 수명이 단축되어 발광효율이 급격히 저하되는 문제점이 있다.

이러한 표시소자의 내구성에 영향을 미치는 기체의 침입을 막고, 미세크기의 표시소자를 형성하기에 적합한 표면평탄성과 기계적 특성 그리고 투광성이 좋은 소재로 유리가 일반적으로 사용되었다. 그러나, 유리의 사용은 자체의 무게로 인한 디스플레이 장치의 고중량화 및 유리의 깨짐성이 문제가 될 수 있다. 이와는 대조적으로 플라스틱은 일반적으로 0.1 내지 0.2mm 두께의 필름형태로 경량이면서도 플렉시블한 디스플레이 장치의 기판으로 사용되고 있다. 이러한 플라스틱 기판은 유리보다 더 유연하고, 깨짐성이 적으며, 밀도가 유리보다 작아서 가벼운 표시소자를 구성할 수 있는 장점들을 가지고 있다. 그러나, 유리에 비해 산소, 수분의 투과성이 높아 유기물로 이루어진 플라스틱 기판, 한층의 무기물로만 구성하거나 유기/무기, 무기/무기의 다층 구조의 적층 구조를 갖는 기판, 얇은 스테인레스 스틸이나 알루미늄과 같은 금속층을 포함하는 기판 등의 형태로 산소 및 수분의 투과도에 따라 다양하게 조절하여 적용되고 있다.

대한민국 등록특허 제300425호는 PET, PEN, PES, PC 및 PAR 등의 폴리머 중 하나가 적용되는 베이스층과, 상기 베이스층의 상부 전면에 적층되며 솔벤트 배리어, 하드 코트, 오버 코트, 및 평활막 중 적어도 하나가 적용되는 제 1보호층과, 상기 제 1보호층의 상부 전면에 적층되며 유기물 또는 무기물의 가스 배리어가 적용되는 제 1가스 배리어층으로 된 다층 구조로 복수의 가스 배리어층을 마련하여 가스의 유입을 차단하는 유기전계발광소자의 플라스틱 기판이 개시되어 있다. 그러나, 이와 같은 다층막 구조의 플라스틱 기판은 제조공정상 제조비용이 많이 들고, 광 투과도가 떨어지는 단점이 있다.

또한, 플렉시블한 기판의 경우, 디스플레이의 제조 공정에서 플렉시블한 기판의 휨 현상으로 인해 기존의 반도체 및 디스플레이 양산 설비를 이용할 수 없는 실정이다. 이에 따라, 기판에 대한 전용 설비를 개발하거나 기존의 양산 설비를 대 폭 변경하여야 한다는 단점이 있다. 또한 디스플레이 기판이 플렉시블한 반면에 강도는 약해 작은 충격에도 깨지는 문제점이 발생했다.

따라서, LCD, OLED 등의 디스플레이 기판을 제조함에 있어서, 수분 및 산소를 차단할 수 있어 내구력이 향상되고 강도가 강한 디스플레이 기판의 개발이 소망되었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 본 발명의 목적은 기판의 강도가 강한 디스플레이 기판을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 수분 및 산소 침투를 방지함으로써 소자의 내구력 및 수명을 향상시킬 수 있는 디스플레이 기판을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 박판 유리를 사용함으로써 플렉시블한 특성을 갖는 디스플레이 기판을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 디스플레이 기판에 있어서, 박판 유리 및 상기 박판 유리 상면 또는 상면, 하면, 또는 상면 및 하면에 지지체가 라미네이트 되되, 상기 박판 유리는 두께가 10 내지 400㎛인 화학강화유리로 이루어진 규산염유리인 것을 특징으로 하는 화학강화유리를 이용한 플렉시블 디스플레이 기판을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 화학강화유리가 이온교환에 의해 유리 표층에 압축응력을 형성시키는 것으로 이온이 들어있는 알카리염 용융액에 침지처리한 후, 상기 침지액 온도보다 50 내지 70℃ 이상 높은 온도에서 10 내지 20분간 유지시키는 것을 특징으로 하는 화학강화유리를 이용한 플렉시블 디스플레이 기판을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 규산염유리가 규산유리 또는 칼륨석회유리인 것을 특징으로 하는 화학강화유리를 이용한 플렉시블 디스플레이 기판을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 지지체가 두께가 10~200㎛인 광학필름으로 된 것을 특징으로 하는 화학강화유리를 이용한 플렉시블 디스플레이 기판을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 광학필름이 폴리에틸렌나트탈레이트(PEN), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌술폰(PES), 투명형 폴리이미드(PI), 폴리아릴레이트(PAR), 폴리싸이클릭올레핀(PCO), 가교형 에폭시, 가교형 우레탄필름으로 이루어진 군에서 1이상 선택되는 것을 특징으로 하는 화학강화유리를 이용한 플렉시블 디스플레이 기판을 제공한다.

또한 본 발명은 박판 유리 및 지지체 사이의 중간 접착층이 자외선 경화형수지 조성물인 우레탄 아크릴레이트계 접착물질인 것을 특징으로 하는 화학강화유리를 이용한 플렉시블 디스플레이 기판을 제공한다.

또한 본 발명은 플렉시블 기판의 휨 방지에 용이한 지지체로 라미네이트 된 화학강화유리를 이용한 플렉시블 디스플레이 기판을 제공한다.

또한 본 발명은 플렉시블한 특성을 갖는 디스플레이 기판의 허용 가능한 곡 률반경이 20mm~80mm인 화학강화유리를 이용한 플렉시블 디스플레이 기판을 제공한다.

상기 본 발명에 따른 디스플레이 기판의 박판 유리는 배리어(Barrier)로 작용하여 외부로부터 수분과 산소에 대한 확산 방지막의 기능을 수행하여 제품의 성능을 유지시키고 수명을 연장시킬 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명의 디스플레이 기판은 강도가 현저히 강하여 충격에도 잘 견디는 디스플레이 기판을 제공하는 효과가 있다.

또한 본 발명의 디스플레이 기판은 박판 유리를 사용함으로써 플렉시블한 특성을 갖는 디스플레이 기판을 제공하는 효과가 있다.

또한 본 발명에 따른 디스플레이 기판은 종래에 사용되는 붕규산유리인 무알카리 유리 가격의 절반에도 미치치 않아 제조 원가가 절감되며, 유리기판의 상하면을 투명한 광학필름으로 지지함으로서 제조과정에서 유리 구성 요소인 규소의 알칼리 성분의 변형을 막을 수 있으며, 공정시 유리강도를 보존하며 쉽게 깨지는 것을 방지하여 생산수율이 증가한다.

이하 본 발명에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 우선, 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호를 나 타내고 있음에 유의하여야 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.

본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 “약”, “실질적으로” 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.

본 발명은 LCD, OLED, LED 등의 디스플레이 기판에 적용되는 것으로 빛이 통과되는 투명한 기판에 비제한적으로 활용될 수 있다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 플렉시블 디스플레이 기판의 단면도를 나타낸 것이다. 도 1에 따른 디스플레이 기판은 한 쌍의 박막 지지체 130 사이에 박판 유리 110이 형성되어 있으며, 상기 지지체 130 및 박판 유리 110 사이에 중간 접착층 120으로서 자외선 경화형수지 조성물인 우레탄아크릴레이트계 접착물질이 라미네이트된 기판을 제공하는 데, 상기 박판 유리는 두께가 10 내지 400㎛인 화학강화유리로 이루어진 규산염유리인 것을 특징으로 한다.

또한 도 2는 본 발명의 다른 일실시예로서 박판 유리 110 상면에 지지체 130이 형성되며, 상기 지지체 130 및 박판 유리 110 사이에 중간 접착층 120이 형성된 기판을 제공한다. 상기 박판 유리 110의 하면에 지지체 130이 형성되며, 상기 지지체 130 및 박판 유리 110 사이에 중간 접착층 120이 형성될 수도 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 디스플레이 기판은 유리를 활용하였는 데, 상기 유리는 우수한 경도 및 화학적으로 매우 안정하여 높은 내열성 및 반응성 물질들에 대한 저항성을 가지며, 빛에 대한 투명성이 우수하다.

또한, 상기 박판 유리는 화학강화처리하여 강도가 일반 유리보다 강한 특성이 있다.

본 발명에 있어서 일반유리를 화학강화 처리하는 방법에는 특별히 제한하지 않는다. 예를 들면, 작은 이온반경의 원자를 큰 이온반경의 원자로 치환하는 방법, 유리의 점성유동을 이용하여 큰 이온반경의 원자를 작은 이온반경의 원자로 치환하는 방법, 열팽창률의 차를 이용하는 방법, 결정을 정출시키는 방법, 상기 방법을 조합하는 방법 등 여러가지 방법이 있다.

일반적으로 작은 이온반경의 원자를 큰 이온반경의 원자로 치환하는 방법이 많이 사용되고, 그 중에서도 대부분의 화학강화유리는 화학강화처리조 중에 침지하는 침지법으로 제조된다. 알카리염 용융액 속에 유리를 수 시간 담궈 두면, 유리 내부에 있는 알카리 이온과 용융액 내의 알카리 이온 간의 교환이 이루어져 유리 표면에 압축응력을 형성시키는 방법으로 제조된다.

화학강화 메커니즘은 유리 구조 내에 들어 있는 Na+(sodium)이온과 알카리염 용융액에 들어 있는 K+(potassium) 이온 간의 이온반경의 차로 발생된다. 알카리염 용융액 중의 이온반경이 큰 K+ 이온이 유리 표면의 이온반경이 작은 Na+ 이온과 교환되어 들어가면 유리 표면에는 압축응력이 형성된다. 따라서 상기 유리표면은 강도가 강화된 유리가 형성된다.

즉, 유리를 고온의 화학강화처리액, 예를 들면 초산칼륨용액 내에 침지시켜 유리 중의 나트륨이온을 초산칼륨 내의 칼륨이온과 치환함으로써 표층에 압축응력층을 형성한다. 또한, 유리 내에 리튬을 포함하는 경우의 화학강화처리액으로는 초산나트륨 또는 초산나트륨과 초산칼륨의 혼합염을 사용할 수 있다.

본 발명에 있어서 화학강화처리를 위해 약 450℃가 되는 상기 K+(potassium) 이온이 들어있는 알카리염 용융액에 침지처리한 후, 상기 침지액 온도보다 50 내지 70℃ 이상 높은 온도에서 10 내지 20분간 유지시키는 것이 바람직하다. 침지처리한 후에 침지액에서 꺼내어 50 내지 70℃ 이상 높은 온도에서 처리하는 경우 강도면에서 우수한 효과가 있다.

기체 투과성에 있어서 수분과 산소는 모든 종류의 유기 물질을 공격해서 디스플레이 내부의 화학적 변화를 유발하여 수명을 단축시키는 데, 유리는 디스플레이 기술에서 중요한 요소 중의 하나인 공기와 습도에 대한 투과성이 매우 낮다. 상기 유리는 산소, 물과 매우 강한 결합을 하기 때문에 낮은 투과율을 보인다. 유리판이 갖는 산소와 물에 대한 투과율 값은 매우 낮아서 측정하기도 힘들다. 따라서 산소와 물은 유리판을 거의 통과하지 않는다고 볼 수 있다.

상기 유리를 이용해 평판디스플레이에 사용하는 경우, 높은 내열성, 투명성, 투과성 때문에 디스플레이산업에서 유용한 장점이 있는바, 이런 유리를 이용하여 디스플레이 기판으로 활용한다.

본 발명에 사용된 박판 유리 110는 비제한적인 예로 규산염유리를 활용하였으며, 상기 규산염유리의 구조는 매우 높은 밀도를 갖고, 산소 및 물과 매우 강한 결합을 하기 때문에 낮은 투과율을 보인다. 또한, 상기 규산염유리는 규사 형태로 천연으로 존재하는 무수규산(실리카)을 주체로 하는 유리로서, 상기 규산염유리의 종류로는 비제한적인 예로 규산유리, 칼륨석회유리, 나트륨석회유리, 납유리, 바륨유리 등이 있으며, 본 발명의 박판 유리 110는 규산유리, 칼륨석회유리가 사용하는 것이 더 바람직하다. 상기 규산유리는 석영유리라고도 하는데, 규산 SiO₂를 99.5% 함유하고 있으며, 열팽창률이 매우 작고(선팽창계수가 약 0.5×10^-6), 내열성과 내산성이 우수한 특징이 있다. 또한 상기 칼륨석회유리는 소다석회유리에 있는 나트륨의 일부를 칼륨으로 치환한 것으로 투명도가 높은 특징이 있다.

상기 규산염유리는 종래에 사용되는 붕규산유리인 무알카리 유리 가격의 절반에도 미치지 못해 제조 원가를 절감하는 데 효과적이다. 상기 규산염유리는 붕규산유리와 비교할 때 충격성이 약한 단점이 있으나, 본 발명에서는 박판 유리 110의 상면 및/또는 하면에 투명한 지지체 130으로 지지함으로서 규산염유리가 외부충격을 받더라도 깨지지 않도록 보완하였다.

본 발명의 비제한적인 예로 상기 박판 유리는 플렉시블한 특성을 구현하여 디스플레이 기판으로 활용할 수 있는 데, 현재, 유리의 식각 기술은 두께를 10㎛까지 식각하여 제조할 수 있는 기술이 개발되었는 바, 본 발명은 이러한 초박판 유리를 이용하여 플렉시블한 디스플레이 기판을 제조할 수도 있다.

따라서, 플렉시블한 디스플레이 기판을 제조하기 위해서는 상기 박판 유리 110가 두께 10~400㎛인 것이 바람직하며, 기존의 유리와는 달리 플렉시블한 특징이 있어 휘거나 구부려도 깨지지 않는 특징이 있다. 유리의 두께가 작으면 작을수록 플렉시블한 느낌은 더하나 깨지기 쉬우며 현재의 기술로는 10㎛의 박판 유리를 식각할 수 있는 기술이 개발되었다. 보다 얇은 두께의 유리를 현재로써는 얻을 수 없으며, 또한 너무 얇은 박판 유리는 공정과정 중에 파단되기 쉬운 문제점이 있다. 따라서 플렉시블한 디스플레이 기판을 제조하기 위한 상기 박판 유리 110의 두께는 10~400㎛인 것이 바람직하며, 30 내지 300㎛인 것이 더 바람직하다.

또한 상기 박판 유리 110은 투명도가 우수할 뿐만 아니라 배리어층(barrier)을 형성하여 산소나 수분 등을 외부로 부터 차단한다. 배리어 특성과 관련하여 기판을 통한 산소나 수분 등의 기체 투과성이 높은 경우에는 표시소자를 구성하는 소재가 투과된 산소나 수분에 의해 영향을 받기 때문에 수명이 단축되며 발광효율이 떨어지는 문제점이 있으므로 배리어 특성이 얼마나 좋은지에 따라 제품의 품질이 좌우될 수 있다. 상기 박판 유리를 평판표시장치로 활용되는 것으로써 산소 및 수증기 투과도를 측정한 결과 배리어(Barrier)특성과 광투과성이 우수한 결과를 얻을 수 있다.

본 발명의 기판에 있어서 박판 유리 110에 라미네이트 되는 지지체 130은 투명한 광학필름이 바람직하다. 상기 광학필름은 박판 유리 110의 상면 및 하면의 양쪽(도 1 참조)에 구현될 수 있다. 상기 광학필름을 지지체로 지지함으로써 기판의 강도가 강해져 유리가 외부충격을 받더라도 잘 깨지지 않게 되며, 또한, 공정시 유리의 90%이상이 모서리 부분에서 손상이 발생하는 데 광학필름으로 표면을 라미네이팅한 기판을 제조함으로써 유리강도를 보존하게 된다. 상기 지지체 130의 두께는 10 내지 200㎛로 하는 것이 바람직하다. 상기 범위 내로 지지체를 제조할 경우 기판의 박판 유리의 깨짐을 방지할 수 있으며, 투명성 및 플렉시블한 기판을 구현할 경우에 플렉시블한 성질을 그대로 유지할 수 있다.

본 발명에 사용되는 상기 지지체로는 폴리에틸렌나트탈레이트(PEN), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌술폰(PES), 투명형 폴리이미드(PI), 폴리아릴레이트(PAR), 폴리싸이클릭올레핀(PCO), 가교형 에폭시, 가교형 우레탄필름으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 사용할 수 있다.

한편, 상기 박판 유리 110와 상기 지지체 130의 사이에 접착층(adhesion layer) 120을 형성하는 데, 상기 접착층 120으로 사용된 물질은 자외선 경화형 수지 조성물로서 우레탄 아크릴레이트계 접착물질로 표면을 사용하여 처리하는 것이 바람직하다.

상기 접착층 120으로 사용될 수 있는 물질은 아크릴레이트계 접착 물질, 실리콘계 접착 물질, 에폭시계 접착 물질 등이 있으나, 실리콘계 및 에폭시계 접착 물질은 완전경화에 이르는 데 까지 장시간이 필요하여 생산성이 떨어지며, 박판 유리와 광학 필름간의 접착력이 떨어지는 단점이 있다. 또한 계면을 통한 수분 침투가 용이하여 본 발명에서 사용하는 자외선 경화형 수지 조성물보다 가교밀도가 낮아 접착제의 수분 투과도 또한 떨어지는 단점이 있다.

이에 본 발명의 접착층으로 사용한 자외선 경화형 수지 조성물인 우레탄 아크릴레이트계 접착물질은 우레탄 특유의 응집력과 강인성으로 인해 접착력이 우수하며, 고온 및 고습 조건 하에 있어서도 우수한 접착력을 유지할 수 있고, 경화 후 접착제의 저수분 투과율의 물성도 갖추고 있으며, 또한 투명성이 우수하고 고굴절률을 가져 각종 광학 부재로서 사용되는 플라스틱 필름 등의 박층 피착체의 접착에 유효하고, 특히 액정 표시 장치 등에 이용하는 광학 필름간의 접착력을 향상시켜 보다 안정적인 플렉시블 기판을 제조할 수 있다.

또한, 자외선 경화형수지 조성물인 상기 우레탄아크릴레이트계 접착물질은 무용제 타입으로서 기판의 열적 변형이나 아웃게싱(outgasing)에 의해 형성되는 공간전하(dimensional charge)의 문제점을 해결할 수 있다.

상기 접착층 120은 박판 유리 110 및/또는 지지체 130 에 도포될 수 있으며, 박판 유리 110과 지지체 130을 접합하는 데 있어 수동으로 수행할 수 있으나 본 발명의 비제한적인 예로 라미네이팅법을 이용하여 접합한다. 대표적인 라미네이터는 조정 가능한 압력을 가지며 고정속도 또는 조정가능 속도로 움직이는 한 쌍의 가열 가능한 롤러들을 구비하며, 접착제는 양 재료들 즉, 박판 유리 및 지지체 사이에서 도포될 수 있으며, 도포 후 라미네이터의 롤러 사이를 통과하게 된다. 이와 같이 상기 라미네이팅법을 이용하면 고가의 장비 없이 간편하게 박판 유리 110과 지지체 130 을 적층시킬 수 있다.

상기와 같이 제조된 기판을 자외선 램프의 광량을 1.5J/㎠~2.0J/㎠으로 조사하여 제작한다.

본 발명의 일실시예 따른 플렉시블 디스플레이 기판은 박판 유리의 특성으로 인해 광투과도가 87 내지 93%이며, 산소 투과도가 3×10^-3 내지 3×10^-2 cc/㎡/day이 며, 그리고, 수증기 투과도가 1×10^-7내지 5×10^-2g/㎡/day 인 것이 바람직하다. 이는 하기의 실시예를 통해 확인할 수 있는 데, 본 발명은 산소 및 수분의 투과가 거의 일어나지 않는다고 볼 수 있으며 광투광성이 매우 우수하다는 것을 알 수 있다. 현재 산소투과도 및 수증기 투과도를 측정하는 장비 중에서 가장 감도가 좋은 장비의 측정한도는 각각 1일에 5×10^-3cc/㎡와 5×10^-4g/㎡이다. 본 발명에서는 수증기투과도 및 산소 투과도를 측정하기 위해 아래의 실시예에서 모콘(MOCON)사의 장비를 사용하여 측정하였다. 일반적으로 사용하는 방법은 Ca 테스트이다(Nisato et al. 2001). 상기 테스트 방법에는 다소 변수가 있지만 금속층이 산화되어 감에 따른 광학적 변화까지 모두 포함하며, 상기 테스트를 정량화하기 위한 노력이 계속 이루어졌는 데 장벽막에 대한 수증기투과도는 이 기술을 이용해 4×10^-7g/㎡/day정도의 낮은 값도 측정된 것으로 보고되었다. 따라서 감도가 좋은 장비가 개발된다면, 본 발명의 일실시예로 제조된 플렉시블 디스플레이 기판은 OLED 등에 요구되는 매우 낮은 투과를 보일 것이다.

또한 본 발명은 기존의 반도체 및 디스플레이 양산 설비를 사용하는 플렉시블 디스플레이의 제조 공정에서 플렉시블 기판의 휨 방지에도 용이한 지지체로서 라미네이트 된 플렉시블 기판을 제공할 수 있다.

또한 본 발명에서 플렉시블한 특성을 갖는 디스플레이 기판의 허용 가능한 곡률반경은 20mm 이상인 것이 바람직하며, 20 ~ 80mm인 것이 더 바람직하다. 본 발명의 일실시예에 따른 플렉시블 디스플레이 기판은 20mm 이상에서는 파손되지 않는 것이 바람직하며, 기판이 플렉시블한 특성상 80mm이하의 곡률반경을 활용하는 하는 것이 바람직하다.

도 3은 디스플레이 기판의 곡률반경을 측정하기 위한 플렉스 테스팅기의 사진 및 개략도를 나타낸 것으로, 플렉시블 디스플레이 기판 100 을 링크 210의 양끝에 연결한 후에 링크가 일정한 각도로만 반복적으로 움직인다.

상기 링크 210가 반복적으로 움직임에 따라 플렉시블 디스플레이 기판 100의 이동거리는 링크 210이 일정한 각도 내에서 1분당 약 70 내지 80회 반복적으로 움직임으로서 상기 기판 100이 상하로 약 250㎜를 이동한다. 이에 따라 롤러 트랜스퍼220 또한 상기 기판 100과 함께 움직이는 데, 시계 방향 또는 시계 반대 방향으로 회전한다. 플렉스 테스팅기 200에 의해 곡률반경은 롤러 트랜스퍼 220의 반지름에 의해 결정되는 것으로 약 1분정도 플렉스 테스팅기를 작동하였을 때 기판이 파손되지 않는 경우 곡률반경이 통과하게 되는 것이다. 예를 들면, 롤러의 반지름은 30mm 하여 플렉시블 디스플레이 기판 100을 링크의 양끝에 연결한 뒤 1분간 작동하였을 때, 플렉시블 디스플레이 기판이 파손되지 않으면 상기 기판의 곡률반경은 30mm 이하가 되며 롤러의 지름을 계속 줄여서 파손될 때까지 실험하여 기판의 곡률반경을 측정할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다.

실시예 1

박판 유리로는 규산염유리 중 규산유리를 50㎛ 두께로 하여 약 450℃가 되는 초산칼륨 용융염액에 약 10시간 처리한 후, 상기 침지액에서 꺼내어 510℃ 온도에서 20분간 유지시켜 화학강화유리를 제조하였다. 상기 화학강화 처리한 박판유리를 100mm×100mm의 크기로 규격화하였으며, 지지체로는 두께 50㎛의 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)에 자외선 경화형수지 조성물인 우레탄아크릴레이트계 접착물질로 도포하여, 상기 박판 유리의 상하 양면에 지지체를 라미네이팅법을 이용해 접합하여 플렉시블한 디스플레이 기판을 제조하였다. 제조된 기판을 자외선 램프의 광량을 1.5J/㎠~2.0J/㎠으로 조사하여 제조하였다.

실시예 2 및 3

실시예 1과 동일하게 실시하되, 박판 유리 두께를 각각 200㎛, 300㎛한 화학강화유리를 제조하였으며, 지지체로는 두께 80㎛의 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름을 이용하여 플렉시블 디스플레이 기판을 제조하였다.

실시예 4

실시예 1과 동일하게 실시하되, 화학강화 처리한 박판 유리의 상면에만 지지체를 라미네이팅법을 이용해 접합하여 플렉시블 디스플레이 기판을 제조하였다.

실시예 5 및 6

실시예 1과 동일하게 실시하되, 박판 유리 두께를 각각 200㎛, 300㎛로 하고, 지지체로는 두께 100㎛의 폴리에틸렌나트탈레이트(PEN)의 광학필름을 사용하여 플렉시블 디스플레이 기판을 제조하였다.

비교예 1 내지 6

실시예 1 내지 6과 각각 동일하게 실시하되, 박판 유리에 화학강화처리하지 않고 플렉시블 디스플레이 기판을 제조하였다.

※ 분석방법

(1) 광투과도 : 투과도는 JASCO사의 측정기[모델 : V-7100 UV/VIS/NIR Spectrophotometer]로 측정.

(2) 산소 투과도의 측정 : 산소 투과도의 측정은 온도 23℃, 습도 90%RH의 조건으로 미국, 모콘(MOCON)사제의 측정기[모델 : OX-TRAN Model 2/21]로 측정.

(3) 수증기 투과도의 측정 : 수증기 투과도의 측정은 온도 40℃, 습도 90%RH의 조건으로 미국, 모콘(MOCON)사제의 측정기[ AQUATRAN W Model 1]로 측정.

(4) 경도 측정 : 비커스 경도 측정장비를 이용하여 기판의 경도를 측정.

디스플레이 기판의 물성 측정결과는 하기의 [표 1]에 나타내는 바와 같다.

	투명성 (%)	산소투과도 (cc/㎡/day)	수증기투과도 (g/㎡/day)	경도 (Kgf/㎠)
실시예 1	90.9	0.005	0.0005	46.4
실시예 2	90.7	0.003	0.0004	52.3
실시예 3	90.5	0.002	0.0005	56.2
실시예 4	90.8	0.004	0.0004	45.5
실시예 5	89.1	0.004	0.0003	53.3
실시예 6	89.0	0.002	0.0002	57.1
비교예 1	90.7	0.004	0.0005	12.7
비교예 2	90.8	0.004	0.0005	13.6
비교예 3	90.4	0.003	0.0004	15.7
비교예 4	90.8	0.004	0.0004	12.3
비교예 5	89.1	0.005	0.0004	14.5
비교예 6	89.0	0.003	0.0003	16.4

실험결과 실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 6의 디스플레이 기판의 투명성, 산소투과도 및 수증기투과도는 화학강화처리한 여부와 관계없이 투명성이 우수하며, 산소 및 수증기가 거의 투과되지 않는다는 것을 확인할 수 있다. 그러나, 강도 측정 결과를 보면 화학강화처리한 디스플레이 기판의 강도가 현저히 개선된 것을 확인할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 디스플레이 기판의 구성을 나타내는 단면도이다.

도 2는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 디스플레이 기판의 구성을 나타내는 단면도이다.

도 3은 디스플레이 기판의 곡률반경을 측정하기 위한 플렉스 테스팅기의 사진 및 개략도를 나타낸 것이다.

Claims

디스플레이 기판에 있어서,

박판 유리 및 상기 박판 유리 상면, 하면, 또는 상면 및 하면에 지지체가 라미네이트 되되, 상기 박판 유리는 두께가 10 내지 400㎛인 화학강화유리로 이루어진 규산염유리이며,

상기 지지체는 두께가 10~200㎛인 광학필름이며,

상기 화학강화유리는 이온교환에 의해 유리 표층에 압축응력을 형성시키는 것으로 이온이 들어있는 알카리염 용융액에 침지처리한 후, 상기 용융액 온도보다 50 내지 70℃ 이상 높은 온도에서 10 내지 20분간 유지시키는 것을 특징으로 하는 화학강화유리를 이용한 플렉시블 디스플레이 기판.
삭제
제1항에 있어서,

상기 규산염유리는 규산유리 또는 칼륨석회유리인 것을 특징으로 하는 화학강화유리를 이용한 플렉시블 디스플레이 기판.
삭제
제1항에 있어서,

상기 광학필름은 폴리에틸렌나트탈레이트(PEN), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌술폰(PES), 투명형 폴리이미드(PI), 폴리아릴레이트(PAR), 폴리싸이클릭올레핀(PCO), 가교형 에폭시, 가교형 우레탄필름으로 이루어진 군에서 1이상 선택되는 것을 특징으로 하는 화학강화유리를 이용한 플렉시블 디스플레이 기판.
제1항에 있어서,

박판 유리 및 지지체 사이의 중간 접착층은 자외선 경화형수지 조성물인 우레탄 아크릴레이트계 접착물질인 것을 특징으로 하는 화학강화유리를 이용한 플렉시블 디스플레이 기판.
제1항에 있어서,

플렉시블 기판의 휨 방지에 용이한 지지체로 라미네이트 된 화학강화유리를 이용한 플렉시블 디스플레이 기판.
제1항에 있어서,

플렉시블한 특성을 갖는 디스플레이 기판의 허용 가능한 곡률반경이 20mm~80mm인 화학강화유리를 이용한 플렉시블 디스플레이 기판.