KR101402743B1 - 플렉서블 디스플레이를 위한 평탄화 섬유기판의 제조방법 - Google Patents

플렉서블 디스플레이를 위한 평탄화 섬유기판의 제조방법 Download PDF

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박법
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Abstract

본 발명은 플렉서블 디스플레이용 섬유기판의 제조 방법에 있어서, 섬유로 제조되는 섬유기판을 준비하는 준비단계; 상기 섬유기판의 열적안정성, 치수안정성을 위한 캘린더링(Calendering)단계; 상기 캘린더링된 섬유기판의 평탄화를 위해 제 1 평탄화막을 코팅하는 제1 코팅단계; 상기 제1 평탄화막을 상온 플라즈마 처리하는 플라즈마 처리단계; 상기 플라즈마 처리된 제1 평탄화막 위로 제2 평탄화막을 코팅하는 제2 코팅단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이를 위한 평탄화 섬유기판의 제조방법에 관한 것이다.

Description

플렉서블 디스플레이를 위한 평탄화 섬유기판의 제조방법{Method for flexible display in planarization fabric substrate}
본 발명은 섬유조직를 기반으로 하는 플렉서블 디스플레이를 위한 섬유기판의 평탄화 방법에 관한 것으로 소자의 무결성을 확보하기 위한 섬유기판의 평활도, 열적안정성, 치수안정성을 높인 섬유기판의 평탄화 방법에 관한 것이다.
플렉서블 디스플레이(Flexible Display)는 종이처럼 얇고 유연한 기판을 통해 손상 없이 휘거나 구부리거나 말 수 있는 디스플레이를 말한다. 이러한 플렉서블 디스플레이를 구현하기 위한 종래의 기술로는 평판 디스플레이와 마찬가지로 액정을 이용한 LCD(Liquid crystal display), 유기 발광물질을 이용한 OLED (Organic light-emitting diode), Epaper(Electronic papar)등의 형태로 세분화되어 연구개발이 진행되고 있다.
현재에는 플렉서블 디스플레이는 플라스틱 소재ㆍ필름 등을 기판으로 사용하므로 가볍고, 두께가 얇을 뿐만 아니라, 충격에도 깨지지 않은 장점이 있으로 모바일 기기용 디스플레이로의 채택이 검토되고 있으며, 구부리는 등 디스플레이 형상을 변형할 수 있기 때문에 향후 생활용품이나 자동차 분야 등으로 확산될 경우 폭발적인 수요가 기대되는 미래 유망 산업이다.
종래의 기술로는 섬유재질의 입력장치로서 영국 엘렉슨(Eleksen)사의 섬유소재의 두루마리형 키보드를 제조하였으며, 미국 조지아공과대학(Georgia Institute of Technology)의 school of polymer, Textile & Fiber Engineerinng은 광학, 전도성 섬유를 이용한 생체신호 모니터링 및 정보프로세싱을 구현할 수 있는 스마트 셔츠를 주요 R&D 성과로 보유하고 있다.
하지만 플라스틱 소재, 필름을 기판으로 사용할 경우 적용할 수 있는 분야는 제한적이며, 일방으로만 휘어지는 플라스틱 소재, 필름 기판은 드레이프(Drape)특성이 없으며, 유연성의 장점을 살리지 못하는 단점을 가지고 있다. 따라서 플렉서블 디스플레이의 장점을 최대한 활용 가능한 섬유기판을 이용한 플렉서블 디스플레이에 대한 연구가 진행되고 있다.
디스플레이 소자 제작을 위한 기판은 표면의 매끈함 및 평활도가 이후 적용되는 코팅, 예를 들어 전극 전도성 코팅의 무결성을 방지하기 위해서 필요하다.
하지만 현재의 섬유기판은 평활도, 열안정성, 치수안정성에 있어 디스플레이용 기판으로 부족한 문제점을 가지고 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 기술의 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 섬유로 제조되는 섬유기판의 열적안정성, 치수안정성을 확보하고, 평탄화 공정을 통해 평활도를 높인 플렉서블 디스플레이 기판으로서 소자의 무결성을 방지할 수 있는 플렉서블 디스플레이를 위한 평탄화 섬유기판의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 드래프트 특성이 우수한 섬유원단을 사용하여 드래프트 특성을 통해 유연성 및 피부 접촉감이 우수한 플렉서블 디스플레이 표시장치를 제공하는 것이 목적으로 한다.
본 발명은 플렉서블 디스플레이용 섬유기판의 제조 방법에 있어서, 섬유로 제조되는 섬유기판을 준비하는 준비단계; 상기 섬유기판의 열적안정성, 치수안정성을 위한 캘린더링(Calendering)단계; 상기 캘린더링된 섬유기판의 평탄화를 위해 제 1 평탄화막을 코팅하는 제1 코팅단계; 상기 제1 평탄화막을 상온 플라즈마 처리하는 플라즈마 처리단계; 상기 플라즈마 처리된 제1 평탄화막 위로 제2 평탄화막을 코팅하는 제2 코팅단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이를 위한 평탄화 섬유기판의 제조방법을 제공한다.
또한, 상기 섬유기판은 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate), 폴리에틸렌(polyethylene), 나일론(nylon), 아크릴(acrylic) 중 어느 하나 또는 2 이상 혼합물로 형성하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이를 위한 평탄화 섬유기판의 제조방법을 제공한다.
또한, 상기 캘린더링 단계는 40℃~180℃, 1.5~3.5Kg/cm2에서 진행하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이를 위한 평탄화 섬유기판의 제조방법을 제공한다.
또한, 상기 캘린더링(Calendering)단계 후, 상기 섬유기판의 열적안정성은 중량감소가 0.2%일 때의 온도가 300℃이상이고, 열팽창계수(CTE)는 10~40ppm/℃인 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이를 위한 평탄화 섬유기판의 제조방법을 제공한다.
또한, 상기 제1 평탄화막은 실란(silane), 폴리우레탄(polyurethane), 폴리카보네이트(polycarbonate)중 어느 하나 또는 2 이상의 혼합물로 형성하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이를 위한 평탄화 섬유기판의 제조방법을 제공한다.
또한, 상기 실란은 모노실란(monosilane, SiH4), 디실란(disilane, Si2H6), 트리실란(torisilane, Si3H8) 및 테트라 실란(tetrasilane, Si4H10) 중 하나 또는 2 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이를 위한 평탄화 섬유기판의 제조방법을 제공한다.
또한, 상기 실란은 에폭시기(epoxy), 알콕시기(alkoxy), 비닐기(vinyl), 페닐기(phenyl), 메타아크록시기(methacryloxy), 아미노기(amino), 크로로실란기(chlorosilane), 크로로프로필기(chloropropyl), 메캅토기(mercapto) 중 어느 하나의 작용기(Function Group)를 가지는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이를 위한 평탄화 섬유기판의 제조방법을 제공한다.
또한, 상기 제1 평탄화막은 금속 산화물, 비금속 산화물, 질화물, 질산염 중 선택되는 하나 또는 2 이상의 무기물의 혼합물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이를 위한 평탄화 섬유기판의 제조방법을 제공한다.
또한, 상기 제1 코팅단계는 스핀코팅, 스롯코팅, 바코팅의 방법 중 어느 하나의 코팅방법으로 제1 평탄화막을 형성시키고, 80~160℃의 저온에서 경화하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이를 위한 평탄화 섬유기판의 제조방법을 제공한다.
또한, 상기 제1 평탄화막의 두께는 1~20㎛이며, 표면은 1~5㎛의 Ra 값을 나타내는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이를 위한 평탄화 섬유기판의 제조방법을 제공한다.
또한, 상기 플라즈마 처리단계는 대기압 상온 플라즈마로 전력 50~300W, 아르고(Ar), 산소(O2)분위기에서 진행된 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이를 위한 평탄화 섬유기판의 제조방법을 제공한다.
또한, 상기 플라즈마 처리단계 후, 상기 제1 평탄화막의 표면 접촉각은 ~60도 이하인 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이를 위한 평탄화 섬유기판의 제조방법을 제공한다.
또한, 상기 제2 평탄화막은 아크릴레이트(acrylate)계의 고분자, 에폭시(epoxy) 계의 고분자, 아민(amine)계의 올리고머(oligomer), 비닐(vinyl)계의 고분자 중 어느 하나 또는 2 이상이 혼합물로 형성하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이를 위한 평탄화 섬유기판의 제조방법을 제공한다.
또한, 상기 제2 평탄화막은 광흡수제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이를 위한 평탄화 섬유기판의 제조방법을 제공한다.
또한, 상기 제2 평탄화막은 금속 산화물, 비금속 산화물, 질화물, 질산염 중 선택되는 하나 또는 2 이상의 무기물의 혼합물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이를 위한 평탄화 섬유기판의 제조방법을 제공한다.
또한, 상기 제2 코팅단계는 스핀코팅, 스롯코팅, 바코팅의 방법 중 어느 하나의 코팅방법으로 제2 평탄화막을 형성시키고, 80~160℃의 저온에서 경화하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이를 위한 평탄화 섬유기판의 제조방법을 제공한다.
또한, 상기 제2 평탄화막의 두께는 0.01~1㎛이며, 표면은 10~500㎚의 Ra 값을 나타내는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이를 위한 평탄화 섬유기판의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 플렉서블 디스플레이를 위한 평탄화 섬유기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이 표시장치를 제공한다.
이하 본 발명에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 우선, 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 동일한 참조부호를 나타내고 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.
도 1은 본 발명에 따른 플렉서블 디스플레이를 위한 평탄화 섬유기판의 제조방법의 공정도이고, 도 2는 본 발명의 플렉서블 디스플레이를 위한 평탄화 섬유기판의 단면을 나타낸 단면도이며, 도 3은 본 발명의 평탄화 단계 전의 섬유기판 단면의 주사전자 현미경 사진이고, 도 4는 본 발명의 플렉서블 디스플레이를 위한 평탄화 섬유기판의 열팽창계수를 분석한 그래프이며, 도 5는 본 발명의 플렉서블 디스플레이를 위한 평탄화 섬유기판의 열안정성을 나타내는 그래프이고, 도 6은 본 발명의 제1 평탄화막이 형성된 섬유기판 단면의 주사전자 현미경 사진이며, 도 7은 본 발명의 제2 평탄화막이 형성된 섬유기판 단면의 주사전자 현미경 사진이고, 도 8은 본 발명의 플렉서블 디스플레이를 위한 평탄화 섬유기판에 형성된 유기발광 소자의 구조도이며, 도 8는 본 발명의 플렉서블 디스플레이를 위한 평탄화 섬유기판에 형성된 유기발광 소자의 구조도이고, 도 9는 본 발명의 플렉서블 디스플레이를 위한 평탄화 섬유기판에 유기발광 소자가 형설된 실시예이다.
본 발명은 섬유를 사용하여 제조되는 플렉서블 디플레이용 섬유기판에 관한 것으로 도 1에 나타난 바와 같이 준비단계, 캘린더링(Calendering)단계, 제1 코팅단계, 플라즈마 처리단계, 제2 코팅단계를 포함하여 제조되어, 도 2에 나타난 바와 같이 섬유기판 100, 제1 평탄화막 200, 제2 평탄화막 300으로 플렉서블 디스플레이를 위한 평탄화 섬유기판이 형성된다.
본 발명의 섬유기판 300에 사용되는 섬유는 합성수지로 제조되는 섬유를 사용하는 것이 바람직하여, 상기 준비단계는 섬유로 제조되는 섬유기판을 준비하는 단계로, 상기 섬유기판은 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate), 폴리에틸렌(polyethylene), 나일론(nylon), 아크릴(acrylic) 중 어느 하나 또는 2 이상 혼합한 혼합물을 이용하여 제조할 수 있는 것으로, 상기의 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate), 폴리에틸렌(polyethylene), 나일론(nylon), 아크릴(acrylic) 등의 수지로 제조되는 섬유를 이용하여 제직, 편직 등의 직조방법으로 섬유기판을 형성할 수 있다.
상기 합성수지 중 물성이 우수한 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate)를 사용하는 것이 가장 바람직할 것이다.
상기 캘린더링(Calendering)단계는 상기 섬유기판의 열적안정성, 치수안정성을 위한 단계로 2이상의 롤러(roller)를 이용하여 압연하는 것으로 상기 캘린더링 단계는 상기 섬유기판의 열적안정성, 치수안정성을 위해 40℃~180℃, 1.5~3.5㎏/cm2에서 진행하는 것이 바람직하다.
상기 캘린더링(Calendering)단계 후, 상기 섬유기판의 열적안정성은 중량감소가 0.2%일 때의 온도가 300℃이상이고, 열팽창계수(CTE)는 10~40ppm/℃인 값을 가져야 섬유기판의 열적안정성, 치수안정성을 가질 수 있다.
상기 제1 코팅단계는 상기 캘린더링된 섬유기판의 평탄화를 위해 제 1 평탄화막 200을 코팅하는 단계이다.
상기 제1 코팅단계는 스핀코팅, 스롯코팅, 바코팅의 방법 등 다양한 코팅방법으로 상기 제1 평탄화막 200을 형성시킬 수 있으며, 상기 제1 평탄화막이 섬유기판에 견고하게 부착되고 제1 평탄화막에 균열을 방지하고, 제1 평탄화막이 유동되어 평활성을 높이기 위해 80~160℃의 저온에서 경화하는 것이 바람직할 것이다.
상기 제1 평탄화막 200의 두께는 1~20㎛로 형성시키는 것이 바람직하며, 상기 제2 평탄화막의 평활성을 높이기 위해 제1 평탄화막의 표면은 1~5㎛의 Ra 값을 나타내는 것이 바람직하다.
상기 제1 평탄화막 200은 실란(silane), 폴리우레탄(polyurethane), 폴리카보네이트(polycarbonate) 등 합성수지 중 어느 하나 또는 2 이상의 혼합물로 형성하는 것이 바람직할 것이다.
상기 실란은 모노실란(monosilane, SiH4), 디실란(disilane, Si2H6), 트리실란(torisilane, Si3H8) 및 테트라 실란(tetrasilane, Si4H10) 등의 실란계 수지 중 하나 또는 2 이상의 혼합물을 사용할 수 있다.
또한, 상기 실란은 에폭시기(epoxy), 알콕시기(alkoxy), 비닐기(vinyl), 페닐기(phenyl), 메타아크록시기(methacryloxy), 아미노기(amino), 크로로실란기(chlorosilane), 크로로프로필기(chloropropyl), 메캅토기(mercapto) 중 어느 하나의 작용기(Function Group)를 가지는 실란을 사용하여 제1 평탄화막의 작용성을 높일 수 있다.
또한, 상기 제1 평탄화막은 금속 산화물, 비금속 산화물, 질화물 및 염 중에서 선택되는 하나 또는 2 이상의 무기물의 혼합물을 포함할 수 있다. 상기 무기물의 혼합물 중 바람직하게는 알루미늄 산화물(일예로 Al2O3), 실리콘 산화물(일예로 SiO2), 실리콘 질화물(일예로 SiNx), 실리콘 산화질화물(일예로 SiON), 마그네슘 산화물(일예로 MgO), 인듐 산화물(일예로 In2O3), 마그네슘 불화물(일예로 MgF2) 등이 사용될 수 있다.
상기 무기물의 혼합물은 무기 박막 보호층을 형성하여 상기 제1 평탄화막의 미세구멍(pinhole), 그레인 경계(grain boundary), 틈(crack)과 같은 결함으로 인해 형성될 수 있는 표면거칠기를 줄여주고 추가적 역할로 수분 및 산소 투과 통로를 차단함으로써 섬유기판이 이들에 대한 저항 특성을 향상시킬 수 있다.
상기 플라즈마 처리단계는 상기 제1 평탄화막을 상온 플라즈마 처리하여 제1 평탄화막의 표면 장력을 변화시켜 제1 평탄화막 위로 코팅되는 제2 평탄화막이 제1 평탄화막과 견고히 부착되도록 하는 준비단계로 대기압 상온 플라즈마로 전력 50~300W, 아르고(Ar)/질소(N2), 아르고(Ar)/산소(O2)분위기에서 진행하는 것이 바람직할 것이다.
상기와 같은 플라즈마 처리단계 후, 상기 제1 평탄화막의 표면 접촉각은 10~60도인 것이 바람직할 것이다.
상기 제2 코팅단계는 상기 플라즈마 처리된 제1 평탄화막 200 위로 제2 평탄화막 300을 코팅하는 단계이다.
상기 제2 코팅단계는 상기 제1 코팅단계와 같이 스핀코팅, 스롯코팅, 바코팅의 방법들 중 선택되는 코팅방법으로 제2 평탄화막을 형성시킬 수 있으며, 제2 평탄화막의 평활성 향상, 균열을 방지하기 위해 80~160℃의 저온에서 경화하는 것이 바람직하다.
상기 제2 평탄화막의 두께는 0.01~1㎛가 바람직하며, 높은 평활성을 위해 표면은 10~500㎚의 Ra 값을 나타내어야 한다.
상기 제2 평탄화막 300은 아크릴레이트(acrylate)계의 고분자, 에폭시(epoxy) 계의 고분자, 아민(amine)계의 올리고머(oligomer), 비닐(vinyl)계의 고분자 중 어느 하나 또는 2 이상이 혼합물의 합성수지로 형성되는 것이 바람직할 것이다.
상기 제2 평탄화막은 광흡수제를 더 포함할 수 있다. 상기 광흡수제는 광분해성 경로에 의해 개시되는 자유 라디칼 반응에 의해 광경화가 가능하도록 하며, 특정 배합 비율은 목적하는 최종 특성에 따라 변화할 수 있다.
또한 광경화방식을 이용하여 기존의 열경화방식에 비해 평탄화막의 표면 에너지를 향상시키고 반복적인 평탄화 막의 형성도 가능케 하며, 고밀도 경화효과(highly crosslinking effect)를 기대할 수 있어 소자의 안정성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 제2 평탄화막은 상기 제1 평탄화막과 같이 무기 박막 보호층을 형성하여 저항 특성을 향상시킬 수 있도록 금속 산화물, 비금속 산화물, 질화물 및 염 중에서 선택되는 하나 또는 2 이상의 무기물의 혼합물을 포함할 수 있으며, 상기 무기물의 혼합물은 바람직하게는 알루미늄 산화물(일예로 Al2O3), 실리콘 산화물(일예로 SiO2), 실리콘 질화물(일예로 SiNx), 실리콘 산화질화물(일예로 SiON), 마그네슘 산화물(일예로 MgO), 인듐 산화물(일예로 In2O3), 마그네슘 불화물(일예로 MgF2) 등이 사용될 수 있다.
본 발명의 열적안정성과 치수안정성, 평활도가 우수한 플렉서블 디스플레이를 위한 평탄화 섬유기판은 전자, 광자 및 광학 어셈블리 또는 구조를 포함하는 전자 소자, 바람직하게는 디스플레이 소자(웨어러블 디스플레이 포함), 광기전 전지 및 반도체 소자의 제조에 적합하다.
본 발명에서 사용된 용어 "전자 소자" 는 필수 특징부로 적어도 중합체 기판 및 전자 회로를 포함하는 소자를 가리킨다. 또한 디스플레이 소자는 전도성 중합체를 포함할 수 있다.
바람직하게는 디스플레이 소자는 전자발광(EL) 소자(특히, 유기발광디스플레이(OLED)), 전기영동 디스플레이(전자종이), 액정 디스플레이 소자 또는 전기습윤 디스플레이 소자, 광기전 전지, 또는 반도체 소자(예를 들어 , 일반적으로 유기 전계 효과 트랜지스터 , 박막 트랜지스터 및 집적회로)를 비롯한 전자 디스플레이 소자이다.
상기 유기발광디스플레이(OLED) 소자는 각 층이 전극을 포함하는 2개의 층 사이에 배치된 전자발광 물질의 층을 포함하는 디스플레이 소자로, 상기의 유기발광디스플레이(OLED) 소자를 본 발명의 플렉서블 디스플레이를 위한 평탄화 섬유기판에 연결하고 커버기판을 결합하여 플렉서블 디스플레이 표시장치를 형성할 수 있을 것이다.
또한, 상기 광기전 전지는 각 층이 전극을 포함하는 2개 층 사이에 배치된 전도성 중합체 물질의 층을 포함하는 소자를 상기의 광기전 전지를 를 본 발명의 플렉서블 디스플레이를 위한 평탄화 섬유기판에 연결하고 커버기판을 결합하여 광기전 전지장치를 형성할 수도 있을 것이다.
상기와 같이 본 발명에 따른 플렉서블 디스플레이를 위한 평탄화 섬유기판의 제조방법은 섬유기판의 평탄화 공정을 통해 평활도, 열적안정성, 치수안정성을 높혀 플렉서블 디스플레이 섬유기판으로 종래의 디스플레이 기판소재를 대체함으로 디자인 자유도가 증가하여, 다양한 분야 적용이 가능한 효과가 있다.
특히, 섬유기판의 드레이프(Drape) 특성으로 유연성과 신축성, 피부 접촉감이 우수하여 의류용 디스플레이로 적용이 효과적이다.
또한, 플렉서블 디스플레이를 위한 평탄화 섬유기판의 높은 평활도는 화소 형성시 단차에 의한 무결성 및 합선을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 플렉서블 디스플레이를 위한 평탄화 섬유기판의 제조방법의 공정도이다.
도 2는 본 발명의 플렉서블 디스플레이를 위한 평탄화 섬유기판의 단면을 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 평탄화 단계 전의 섬유기판 단면의 주사전자 현미경 사진이다.
도 4는 본 발명의 플렉서블 디스플레이를 위한 평탄화 섬유기판의 열팽창계수를 분석한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 플렉서블 디스플레이를 위한 평탄화 섬유기판의 열안정성을 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 제1 평탄화막이 형성된 섬유기판 단면의 주사전자 현미경 사진이다.
도 7은 본 발명의 제2 평탄화막이 형성된 섬유기판 단면의 주사전자 현미경 사진이다.
도 8은 본 발명의 플렉서블 디스플레이를 위한 평탄화 섬유기판에 형성된 유기발광 소자의 구조도이다.
도 8는 본 발명의 플렉서블 디스플레이를 위한 평탄화 섬유기판에 형성된 유기발광 소자의 구조도이다.
도 9는 본 발명의 플렉서블 디스플레이를 위한 평탄화 섬유기판에 유기발광 소자가 형성된 실시예이다.
이하, 본 발명에 따른 의 플렉서블 디스플레이를 위한 평탄화 섬유기판의 제조방법의 실시예에 대하여 상세히 설명한다.
실시예
폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate)으로 이루어진 섬유기판을 150℃, 3.0Kg/㎠의 조건에서 캘린더링(Calendering) 단계를 진행하였다.
상기 캘린더링(Calendering) 단계 후, 섬유기판의 측정된 치수안정성(CTE)은 도 3, 열적안정성 결과는 도 4와 같다.
이후 섬유기판의 일면에 에폭시(epoxy)의 기능기가 있는 실란을 상온에서 슬롯코팅 진행하였으며, 150℃에서 3분의 조건에서 경화 건조하는 제1 코팅단계를 진행하였으며, 경화 조건을 진행하면서 제1 평탄화막은 섬유기판의 굴골을 메우기 위한 유동을 진행하게 된다.
제1 평탄화막을 형성한 이후 평활도(Ra) 값과 박막 두께, SEM(Scanning Electron Microscope) 단면 이미지는 도 5와 같다.
상기 제1 평탄화막의 상온 플라즈마 처리단계는 대기압 상온 플라즈마로 전력 200W, 아르곤 7Lpm, 산소 30 scm 분위기에서 속도 30 mm/s로 진행되었으며, 처리 후 접촉각은 60도 미만의 값을 보이고 있다.
상기 플라즈마 처리단계 후 아크릴레이트(acrylate) 계열의 고분자를 스핀코팅하여 제2 평탄화 막을 형성하는 제2 코팅단계를 진행하였으며, 150℃, 30분 경화조건으로 건조하였다. 제2 평탄화막을 형성한 이후 평활도(Ra) 값과 박막 두께, SEM(Scanning Electron Microscope) 단면 이미지는 도 6과 같다.
상기와 같이 제조된 본 발명의 플렉서블 디스플레이를 위한 평탄화 섬유기판상에 유기전계발광소자를 형성하였다. 상기 유기전계발광소자의 구조는 도 7과 같으며, 상기에서 제조된 섬유기판에 상기 유기전계발광소자를 결합한 그 실시예는 도 8과 같다.
<평가 방법>
1) 열팽창계수(CTE)
열팽창 계수(CTE)에 의해 측정되는 상기에서 제조된 섬유기판의 치수 안정성을 다음과 같이 측정한다. 열기계적 분석기 PE-TMA-7(퍼킨 엘머 (Perkin Elmer))을 온도, 변위, 힘, 고유 변형(eigendeformation), 기준 및 온도 조정에 대한 공지된 절차에 따라 보정하고 점검한다. 신장 분석 클램프를 사용하여 섬유를 검사한다. 매우 낮은 계수의 팽창 시편(석영)을 사용하여 신장 클램프에 요구되는 기준을 얻고, CTE 값이 널리 공지되어 있는 표준 물질, 예를 들어 순수 알루미늄 포일을 사용하여 CTE 정밀도 및 정확도를 평가한다.
원 필름 샘플 내의 공지된 배향 축으로부터 선택되는 시편을 대략 12mm의 클램프 분리를 사용 하여 시스템에 탑재하고, 5mm 폭에 대해 75mN의 인가력을 가한다. 일관된 장력을 확보하기 위해서 섬유 두께의 변화에 대해 인가력이 조정되고, 섬유는 분석 축을 따라 구부르지 않는다. 시편 길이를 23℃의 온도에서 측정한 길이에 대해 표준화한다. 시편을 안정화시킨 후, 5℃/분으로 30℃에서 180℃로 가열한다. CTE 값(α)은 하기 식으로부터 유도된다:
α= L / (L x (T2 -T1))
상기 식 중, L은 온도 범위 (T 2 -T1)에 대해 측정한 시편 길이의 변화이고, L은 23℃에서의 원 시편 길이이다.
CTE 값은 Tg 온도까지 신뢰성이 있는 것으로 간주되어, 언급된 온도 범위의 상한은 시험 샘플의 Tg의 바로 아래이나 열적안정성이 확보되는 온도 범위까지 측정 가능하다. 23℃로 표준화된 온도와 표본 길이의 변화 (%)의 함수로 데이타를 플롯팅할 수 있다.
2) 열적안정성
열적안정성은 TGA(Thermogravimetry analysis, 열중량 분석법)를 이용하여 0.2% 감량 개시온도를 가리킨다.
<평가 결과>
상기에서의 열적안정성, 열팽창계수, 열적안정성의 평가방법으로 상기 실시예에서 제조된 본 발명의 열팽창계수 및 열적안정성을 평가하였다.
본 발명의 열팽창계수는 도 4에 도시된 바와 같이 30.63ppm/℃로 평가되었으며, 열적안정성은 섬유기판의 중량감소가 0.2%일때의 온도가 331.37℃임을 알 수 있다. 따라서 본 발명의 따른 플렉서블 디스플레이를 위한 평탄화 섬유기판은 열팽창계수 및 열적안정성이 매우 우수한 것을 알 수 있다.
<도면의 주요부분에 대한 부호설명>
100 : 섬유기판 200 : 제1 평탄화막
300 : 제2 평탄화막

Claims (18)

  1. 플렉서블 디스플레이용 섬유기판의 제조 방법에 있어서,
    폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate), 폴리에틸렌(polyethylene), 나일론(nylon), 아크릴(acrylic) 중 어느 하나 또는 2 이상 섬유를 이용하여 제직 또는 편직으로 제조되는 섬유기판을 준비하는 준비단계;
    상기 섬유기판의 열적안정성, 치수안정성을 위한 캘린더링(Calendering)단계;
    상기 캘린더링된 섬유기판의 평탄화를 위해 제 1 평탄화막을 코팅하는 제1 코팅단계;
    상기 제1 평탄화막을 상온 플라즈마 처리하는 플라즈마 처리단계;
    상기 플라즈마 처리된 제1 평탄화막 위로 제2 평탄화막을 코팅하는 제2 코팅단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이를 위한 평탄화 섬유기판의 제조방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 캘린더링 단계는 40℃~180℃, 1.5~3.5㎏/cm2에서 진행하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이를 위한 평탄화 섬유기판의 제조방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 캘린더링(Calendering)단계 후, 상기 섬유기판의 열적안정성은 중량감소가 0.2%일 때의 온도가 300℃이상이고, 열팽창계수(CTE)는 10~40ppm/℃인 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이를 위한 평탄화 섬유기판의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 평탄화막은 실란(silane), 폴리우레탄(polyurethane), 폴리카보네이트(polycarbonate)중 어느 하나 또는 2 이상의 혼합물로 형성하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이를 위한 평탄화 섬유기판의 제조방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 실란은 모노실란(monosilane, SiH4), 디실란(disilane, Si2H6), 트리실란(torisilane, Si3H8) 및 테트라 실란(tetrasilane, Si4H10) 중 하나 또는 2 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이를 위한 평탄화 섬유기판의 제조방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 실란은 에폭시기(epoxy), 알콕시기(alkoxy), 비닐기(vinyl), 페닐기(phenyl), 메타아크록시기(methacryloxy), 아미노기(amino), 크로로실란기(chlorosilane), 크로로프로필기(chloropropyl), 메캅토기(mercapto) 중 어느 하나의 작용기(Function Group)를 가지는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이를 위한 평탄화 섬유기판의 제조방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 제1 평탄화막은 금속 산화물, 비금속 산화물, 질화물, 질산염 중 선택되는 하나 또는 2 이상의 무기물의 혼합물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이를 위한 평탄화 섬유기판의 제조방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 코팅단계는 스핀코팅, 스롯코팅, 바코팅의 방법 중 어느 하나의 코팅방법으로 제1 평탄화막을 형성시키고, 80~160℃의 저온에서 경화하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이를 위한 평탄화 섬유기판의 제조방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 평탄화막의 두께는 10~60㎛이며, 표면은 1~5㎛의 Ra 값을 나타내는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이를 위한 평탄화 섬유기판의 제조방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 플라즈마 처리단계는 대기압 상온 플라즈마로 전력 50~300W, 아르고(Ar), 산소(O2)분위기에서 진행된 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이를 위한 평탄화 섬유기판의 제조방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 플라즈마 처리단계 후, 상기 제1 평탄화막의 표면 접촉각은 10~60도 이하인 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이를 위한 평탄화 섬유기판의 제조방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제2 평탄화막은 아크릴레이트(acrylate)계의 고분자, 에폭시(epoxy) 계의 고분자, 아민(amine)계의 올리고머(oligomer), 비닐(vinyl)계의 고분자 중 어느 하나 또는 2 이상이 혼합물로 형성하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이를 위한 평탄화 섬유기판의 제조방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제2 평탄화막은 광흡수제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이를 위한 평탄화 섬유기판의 제조방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 제2 평탄화막은 금속 산화물, 비금속 산화물, 질화물, 질산염 중 선택되는 하나 또는 2 이상의 무기물의 혼합물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이를 위한 평탄화 섬유기판의 제조방법.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 제2 코팅단계는 스핀코팅, 스롯코팅, 바코팅의 방법 중 어느 하나의 코팅방법으로 제2 평탄화막을 형성시키고, 80~160℃의 저온에서 경화하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이를 위한 평탄화 섬유기판의 제조방법.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 제2 평탄화막의 두께는 0.01~1㎛이며, 표면은 10~500㎚의 Ra 값을 나타내는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이를 위한 평탄화 섬유기판의 제조방법.
  18. 제1항, 제3항 내지 제16항 중 어느 한 항에 기재된 제조방법으로 제조된 플렉서블 디스플레이를 위한 평탄화 섬유기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이 표시장치.
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