KR101457613B1 - 배리어 필름 - Google Patents

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KR101457613B1
KR101457613B1 KR1020130115253A KR20130115253A KR101457613B1 KR 101457613 B1 KR101457613 B1 KR 101457613B1 KR 1020130115253 A KR1020130115253 A KR 1020130115253A KR 20130115253 A KR20130115253 A KR 20130115253A KR 101457613 B1 KR101457613 B1 KR 101457613B1
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film
barrier film
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구은회
현상일
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한국세라믹기술원
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Abstract

본 발명에서는 기재필름과 수분 차단층을 포함하는 디스플레이용 배리어 필름으로서, 상기 수분 차단층이 니오븀(Nb), 테르븀(Tb), 마그네슘(Mg), 알루미늄 (Al), 실리카 (Si) 및 갈륨(Ga)으로 구성된 군으로부터 선택되는 1 종 이상 금속 또는 비금속의 산화물, 질화물 또는 질화산화물로 부터 형성되는 박막층인 것을 특징으로 하는 배리어 필름을 제공한다. 본 발명에 따르는 배리어 필름은 배리어 필름 제조공정 및 모듈제조시 배리어 필름에 가해지는 잔류응력이 적어 이로 인한 결함이 적다. 따라서 수분 차단성이 뛰어나고 연속적인 반복 변형에도 수분 차단성을 유지할 수 있다.

Description

배리어 필름{Barrier Film}
본 발명은 배리어 필름에 관한 것으로, 보다 상세하게는 플라스틱 기재필름 상에 열팽창계수가 큰 금속화합물을 이용하여 형성된 박막을 적층함으로써 수분 차단성이 뛰어나고 연속적인 반복 변형에도 수분 차단성을 유지할 수 있는 디스플레이용 배리어 필름에 관한 것이다.
최근 디스플레이 분야에서 중요하게 부각되고 있는 OLED는 소형 휴대폰에서부터 55인치 TV까지 다양하게 적용되고 있다. OLED 디스플레이에서 중요한 기술 중 하나가 OLED의 수명 및 내구성과 관련 있는 가스 배리어 기술(수분 및 산소 차단기술 혹은 봉지 기술)이다. 즉 OLED는 수분에 매우 민감하여 수분투과도(WVTR, water vapor transmission rate) 허용치가 10-6g/㎡day(기판 1 평방미터당 하루 동안 투과된 수분의 양)이하이다. 현재 OLED는 유리기판을 사용하므로 기판자체의 수분투과도 문제는 없으며, 패키징 소재 및 씰링 소재의 배리어 특성을 향상시켜 수분투과 문제를 중점적으로 해결하고 있다.
한편, 유연한 (Flexible) 형태를 갖는 플렉시블 디스플레이나 전자종이 등의 디바이스는 현재의 딱딱한 (Hard) 전자 제품들과는 달리 가볍고, 휘어지거나 접을 수 있어 향후 시장에서 중요한 위치를 차지할 것으로 예상된다. 다만 이런 형태의 유연 전자제품은 유리가 아닌 플라스틱(폴리머)을 기판으로 사용하기 때문에 큰 문제가 발생한다. 즉, 플라스틱 기판은 분자간의 치밀도가 낮은 공간(free volume)을 갖는 구조로 구성되어 있기 때문에 많은 양의 수분들이 기판자체를 통하여 디바이스 안으로 들어오게 되며, 수분 투과량이 10g/㎡day 이상이 되기도 한다. 이 수치는 OLED 디스플레이에 요구되는 수분투과도 허용치의 107배 값이다. 따라서 플라스틱 기판 위에 다양한 형태의 배리어막을 올려 WVTR을 방지하는 기술들이 개발되고 있으며, 이를 위해 SiOx 나 AlOy와 같은 조성을 갖는 세라믹 가스 차단층을 고분자 필름위에 증착하여 제조한 다층막 구조가 대표적이다 (특허문헌 1).
한편, 일반적으로 가스 차단층으로 사용되는 SiOx 및 Al2O3계의 세라믹층은 기판으로 사용되는 플라스틱과 열팽창 계수의 차이로 인하여 박막 증착 공정 및 후속 공정 시 많은 잔류응력이 발생되어 가스 차단층에 쉽게 결함을 유발하므로 수분이나 가스 등의 차단성을 높이는데 한계가 있다. 또한, 배리어 필름을 이용한 모듈제조 공정에서 발생되는 열이력에 따른 기판의 수축/팽창에 따른 응력 변화는 공정성 및 양품 수율에 직접적인 영향을 미치고 있다.
따라서 배리어 필름이 우수한 수분차단성을 확보하기 위해서는 플라스틱 기판과 가스 차단 세라믹 층의 열팽창계수의 차이를 줄여 계면에서 발생되는 잔류응력을 최소화할 수 있도록 하고, 박막 제조공정에서 공정 온도를 가능한 낮게 설정하여 열이력에 의해 발생되는 잔류응력을 최소화 하여야 한다. 본 발명자들은 이를 위하여 노력한 결과 배리어 막의 차단층으로 사용되는 무기막의 조성물이 높은 열팽창 계수를 갖고, 결정구조를 갖지 않으며 가능한 한 큰 밴드갭 특성을 나타내는 소재로 제조된 배리어 필름의 경우 수분 차단성뿐만 아니라 내굴곡성이 뛰어남을 확인하고, 이를 통하여 본 발명을 완성하게 되었다.
대한민국 공개특허공보 제2013-0046681호
본 발명의 목적은 수분 차단성이 뛰어나고 연속적인 반복 변형에도 수분 차단성을 유지할 수 있는 디스플레이용 배리어 필름을 제공하는 것이다.
본 발명에서는 기재필름과 수분 차단층을 포함하는 디스플레이용 배리어 필름으로서, 상기 수분 차단층이 니오븀(Nb), 테르븀(Tb), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 실리콘(Si) 및 갈륨(Ga)으로 구성된 군으로부터 선택되는 1 종 이상 금속 또는 비금속의 산화물, 질화물 또는 질화산화물로부터 형성되는 박막층인 것을 특징으로 하는 배리어 필름을 제공한다.
상기 배리어 필름은 기재필름과 수분 차단층 사이에는 평탄화 프라이머 코팅층이 형성되고, 수분 차단층 상에는 보호층이 형성되어, 기재필름, 평탄화 프라이머 코팅층, 수분 차단층 및 보호층이 순서대로 적층된 구조를 갖는 것일 수 있다.
상기 배리어 필름은 기재필름과 보호층 사이에는 평탄화 프라이머 코팅층 및 수분 차단층으로 구성된 반복단위가 2 이상 구비되어 있는 것일 수 있다.
상기 수분 차단층의 선팽창계수(Coefficients of Linear Thermal Expansion)는 5.7 ~ 6.3 x 10-6 ℃-1 범위인 것이 바람직하다.
상기 금속화합물은 바람직하게는 니오븀(Nb)의 산화물, 질화물 또는 질화산화물이고, 더욱 바람직하게는 니오븀 오산화물(Nb2O5)이다.
상기 금속화합물의 에너지 밴드갭은 3.3eV 이상인 것이 바람직하다.
상기 금속화합물로 형성된 박막 두께는 50~200nm인 것이 바람직하다.
본 발명의 배리어 필름은 열팽창계수가 큰 금속 또는 비금속 산화물 등을 기재필름상에 증착하여 형성된 것이다. 따라서, 배리어 필름 제조공정 및 모듈제조시 배리어 필름에 가해지는 잔류응력이 적어 이로 인한 결함이 적다. 따라서 수분 차단성이 뛰어나고 연속적인 반복 변형에도 수분 차단성을 유지할 수 있다.
도1은 본 발명에 따른 배리어 필름의 제1 실시형태에 대한 모식도이고,
도2는 제2 실시형태에 대한 모식도이며,
도3은 제3 실시형태에 대한 모식도이고,
도4는 제4 실시형태에 대한 모식도이다.
도5는 본 발명의 배리어 필름을 대상으로 수분측정을 실시한 장치의 구성을 개략적으로 설명하는 모식도이다.
본 발명에서는 필름은 기재필름과 수분 차단층을 포함하는 배리어 필름에 있어서, 상기 수분층이 금속 또는 비금속의 산화물, 질화물 또는 질화산화물로부터 형성되는 박막층인 것을 특징으로 한다.
이하 도면을 참조하여 본 발명에 따르는 배리어 필름을 설명한다.
도1 내지 도4는 발명에 따르는 배리어 필름의 실시형태들에 대한 모식도들이다. 도면들에서 각 층의 두께들은 예시적인 것들로서, 실제에서 각 층의 두께비는 예시된 것과 다를 수 있다.
도1의 제1 실시형태에 따르는 배리어 필름(10)은 기재필름(12)상에 적층된 수분 차단층(14)으로 구성된 것이다.
도2의 제2 실시형태에 따르는 배리어 필름(20)은 기재필름(22)과 수분 차단층(24) 사이에, 평탄화 프라이머 코팅층(23)이 개재된 것이다.
도3의 제3 실시형태에 따르는 배리어 필름(30)은 기재필름(32), 평탄화 프라이머 코팅층(33), 수분 차단층(34)이 순서대로 적층된 다음, 상기 수분 차단층(34) 상에 보호층(35)이 추가로 형성된 것이다.
도4의 제4 실시형태에 따르는 배리어 필름(40)은 기재필름(42)과 보호층(45) 사이에 제1 평탄화 프라이머 코팅층(43), 제1 수분 차단층(44), 제2 평탄화 프라이머 코팅층(43`), 제2 수분 차단층(44`)이 구비되어, 하나의 배리어 필름 내에 2 이상의 수분 차단층이 형성된 것이다. 도시되지는 않았지만, 본 발명에 따르는 배리어 필름의 다른 실시형태에서는 수분 차단층이 3 이상으로 구비될 수 있다.
[기재필름]
기재필름은 복층으로 구성된 배리어 필름의 지지체 역할을 한다. 상기 기재필름으로는 내열성과 유연성이 있으면서도 광투과성을 가지는 플라스틱필름이면 제한 없이 사용될 수 있다. 기재필름으로 사용되기 위하여 필요한 광투과도는 가시광선 영역에서의 투과율이 80%이상, 바람직하게는 85% 이상이어야 한다.
상기 기재필름으로 사용 가능한 플라스틱 필름의 재질은 예를 들어, 폴리에틸렌 수지, 폴리프로필렌 수지 등의 폴리올레핀계 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트 등의 폴리에스테르, 디아세틸셀룰로오스, 트리아세틸셀룰로오스, 아세틸셀룰로오스부틸레이트 등의 셀룰로오스계 수지, 폴리에테르설폰, 폴리카보네이트, 폴리이미드, 폴리아릴레이트 및 에폭시 수지 중에서 선택된 1종 이상의 중합체 일 수 있다. 특히, 고강도이며 염가이기 때문에, 폴리에틸렌테레프탈레이트 등으로 형성된 필름이 바람직하다.
상기 중합체에는 상기 플라스틱 필름의 기계적 물성 및 열적 물성을 증가시키기 위하여 충진재 혹은 섬유 형태의 충진재, 및 이들 의 혼합물 중에서 선택된 1 종 이상을 더 첨가할 수 있다. 상기 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 1 종 이상을 사용할 수 있다. 그리고, 상기 섬유 형태의 충진재로는 유리섬 유 또는 직조된 유리섬유를 사용할 수 있다.
한편, 상기 기재필름은 후술하는 수분 차단층이나 평탄화 프라이머 코팅층과의 접착력향상을 위하여 미리 자외선, 코로나, 화염, 플라즈마, 스퍼터링, 이온빔, 화학약품 등을 이용하여 표면처리된 것을 사용할 수도 있다. 상기 기재필름의 두께는 유연성과 광투과성을 고려하여 각 소재에 따라 적절하게 조절될 수 있다. 예를 들어, 기재필름이 폴리에틸렌테레프탈레이트나 폴리에틸렌나프탈레이트 같은 폴리에스테르 계열의 중합체로 형성되는 경우 20~200㎛ 두께의 것을 사용할 수 있다.
[수분 차단층]
본 발명의 배리어 필름은 기재필름 상에 적층된 금속화합물 박막이 니오븀(Nb), 테르븀(Tb), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 실리콘(Si) 및 갈륨(Ga)으로 구성된 군으로부터 선택되는 1 종 이상 금속 또는 비금속의 산화물, 질화물 또는 질화산화물로부터 형성된 박막이라는 점이다.
상기 금속 또는 비금속 화합물(산화물, 질화물 또는 질화산화물)은 바람직하게는 박막으로 형성되는 경우 20℃에서 측정되는 선팽창계수(Coefficients of Linear Thermal Expansion)가 5.7 ~ 6.3 x 10-6 ℃-1 범위의 값을 가지는 것을 사용한다. 상기 선팽창계수 값은 알루미나(Al2O3)의 선챙창계수 5.4 x 10-6 ℃-1에 비하여 큰 값이다. 따라서, 플라스틱 재질의 기재필름과의 상대적인 선팽창계수의 차이가 작아 필름 제조공정 또는 모듈제조시 배리어 필름에 남는 잔류응력이 적어진다는 장점이 있다. 이와 같은 잔류응력의 감소에 따라 본 발명에 따르는 본 발명의 배리어 필름은 가공시에 발생하는 박막의 크랙과 같은 결함이 적을 뿐만이 아니라, 배리어 필름을 포함하는 모듈의 완성 후 연속적인 반복변형에 의하여 발생하는 결함도 감소된다. 따라서, 배리어 필름의 수분 투과성을 현저히 줄일 수 있다.
금속 또는 비금속 화합물로서 보다 바람직하게는, 500℃ 이하의 온도에서는 결정구조를 갖지 않으며, 3.3eV의 이상 큰 에너지 밴드갭 특성을 나타내는 소재인, 니오븀(Nb) 금속이나, 그 산화물, 질화물 또는 질화산화물이다. 결정구조를 갖거나 또는 3.3eV 이하의 에너지 밴드갭 특성을 갖는 금속 또는 비금속 산화물은 빛의 산란 또는 흡수에 의해 광학 특성(투과도)의 심각한 저하를 초래할 수 있다.
상기 수분 차단층은 기재필름상에 직접 형성되거나 또는 평탄화 프라이머 코팅층 상에 형성될 수 있다. 기재필름 또는 평탄화 프라이머 코팅층 상에 금속 또는 비금속 화합물의 박막을 형성하는 방법은 당업계 공지의 방법을 채용할 수 있다. 예를 들어, 화학증착법(CVD), 스퍼터링법(sputtering), 증발법(evaporation), 원자층 증착법(atomiclayer deposition) 또는 이온도금법(ion plating)에 의해 수분 차단층이 박막으로 형성될 수 있다.
상기 수분 차단층의 두께는 바람직하게는 20~500nm, 보다 바람직하게는 30~300nm, 더욱 바람직하게는 50~200nm이다. 상기 수분 차단층의 두께가 상기 20nm에 이르지 못하면 수분 차단층의 연속성을 얻기 어려워지므로 원하는 수준의 가스차단 성능을 달성하기 용이하지 않을 수 있다. 한편, 500nm를 초과하는 경우에는 층의 유연성이 저하되고 내부에 잔류 응력이 증가하여, 층의 균열 등 결합발생의 가능성이 높아지고, 연속적인 반복변형에 의한 수분 차단성의 유지가 어렵게 된다.
한편, 본 발명에 따르는 배리어 필름의 실시태양에서, 상기 수분 차단층은 단일의 층으로 형성될 수도 있고(제1 실시형태 ~ 제3 실시형태), 복층의 형태일 수도 있다. 수분 차단층이 복층으로 구성된 경우, 각각의 수분 차단층은 동일한 금속화합물 조성으로 형성되거나 또는 조성을 달리할 수도 있으며, 각 층의 두께는 전체 두께의 합이 20~500nm인 범위에서 임의로 조절될 수 있다. 상기 복수의 수분 차단층 사이에는 도4로 예시된 제4 실시형태에서와 같이 평탄화 프라이머 코팅층이 개재될 수 있다.
발명자들의 실험에 따르면, 수분 차단층이 복층으로 형성된 경우는, 동일 두께의 수분 차단층이 단일 층으로 형성되는 경우에 비하여 수분 차단성이 더욱더 향상되는 것으로 확인되었다. 비제한적 의도로서 이를 설명하자면, 단일층으로 형성되는 경우에 비하여 형성되는 복층의 박막 각각은 개별적으로 유연성을 가지므로, 막의 결함가능성이 그만큼 저하되기 때문으로 추정된다.
[평탄화 프라이머 코팅층]
평탄화 프라이머 코팅층은 기재층과 수분 차단층의 층간 접착력을 향상시키기 위하여 상기 두 층 사이에 형성될 수 있다. 추가적으로, 수분 차단층이 적층되는 표면을 평탄하게 하고, 접착후 기계적 변형이 일어날 때 베리어 필름이 받게 되는 응력을 완화시키는 기능을 할 수 있다.
평탄화 프라이머 코팅층은, 수지와 필요에 따라 첨가되는 첨가제로 된다. 접착층을 구성하는 수지로서는 가열 및/또는 전리방사선 조사 등에 의해 가교경화되는 열경화형 수지나 전리방사선 경화형 수지가 매우 적합하게 사용된다. 이들 수지는, 가교경화함으로써 기재필름과 금속 화합물 박막 사이의 접착성이 향상된다.
열경화형 수지는, 열경화형 수지를 함유하는 도포액을 플라스틱 필름 상에 도포한 후, 열에 의해 가교경화시킨다는 제법상의 요청으로부터, 플라스틱 필름의 내열온도 이하의 열에 의해 가교경화할 수 있는 열경화형 수지가 바람직하다. 구체적으로는, 멜라민계, 에폭시계, 에폭시 실란계, 아미노알키드계, 우레탄계, 아크릴계, 폴리에스테르계, 페놀계 등의 가교성 수지를 열에 의해 가교경화시키는 것을 사용할 수 있다.
이들은 단독으로도 사용 가능하나, 가교성, 가교경화 도막의 경도를 보다 향상시키기 위해서는, 경화제를 첨가하는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명에 있어서, 열경화형 수지에는, 상온(5~35℃)에서 경화되는 상온 경화형 수지도 포함되는 것이다.
경화제로서는, 폴리이소시아네이트, 아미노 수지, 에폭시 수지, 카르복실산 등의 화합물을 적합한 수지에 맞추어 적절히 사용할 수 있다.
전리방사선 경화형 수지로서는, 적어도 전리방사선(자외선 또는 전자선)의 조사에 의해 가교경화할 수 있는 도료로부터 형성되는 것을 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 전리방사선 경화 도료로서는, 광양이온 중합 가능한 광양이온 중합성 수지나, 광라디칼 중합 가능한 광중합성 프리폴리머 또는 광중합성 모노머 등의 1종 또는 2종 이상을 혼합한 것을 사용할 수 있다. 이러한 전리방사선 경화 도료에는, 각종 첨가제를 첨가할 수 있으나, 경화시에 자외선을 사용하는 경우에는, 광중합개시제, 자외선 증감제 등을 첨가하는 것이 바람직하다.
평탄화 프라이머 코팅층은 전술한 경화성 수지 외에, 아크릴계 점착성 수지 등의 열가소성 수지를 포함하고 있어도 된다. 수지 외에, 수분 차단 및 층간 접착이라는 본래의 기능을 해하지 않는 범위 내에서 레벨링제, 자외선 흡수제, 산화방지제, 대전방지제, 안료, 염료 등의 첨가제를 첨가해도 된다. 또한, 접착층 중에는, 첨가제를 첨가하거나 하여 별도의 기능을 부여해도 된다. 예를 들면, 평탄화 프라이머 코팅층 중에 수분 흡수제를 추가로 함유시킬 수 있다.
평탄화 프라이머 코팅층은 접착층은, 전술한 열경화형 수지나 전리방사선 경화 도료를 가열 및/또는 전리방사선 조사함으로써 전조, 경화하여 형성된다.
상기 평탄화 프라이머 코팅층의 두께는 바람직하게는 0.1~5㎛, 보다 바람직하게는 0.3~3㎛이다. 코팅 두께가 0.1㎛보다 얇으면 투명성은 양호해지나 접착력이 떨어지며, 5㎛보다 두꺼울 경우 접착 특성은 우수하나 막 두께의 균일성이 나빠져, 그에 증착 또는 스퍼터링 등의 방법으로 형성되는 박막의 균일성, 연속성이 저하된다.
[보호층]
한편, 보호층은 금속화합물의 박막형태로 형태로 제조되는 수분 차단층을, 예를 들어 취급시 발생하는 스크래치와 같은 외부의 물리적 충격으로부터 보호하는 기능을 한다.
본 발명에 따르는 배리어 필름에서 보호층을 구성하는 고분자 조성 및 그 형성 방법은 질적으로 평탄화 프라이머 코팅층의 그것들과 유사하다. 다만, 그 구체적 조성에 변화를 주는 등의 다양한 방법으로 형성되는 층의 표면경도를 연필경도를 기준으로 바람직하게는 2H 이상, 보다 바람직하게는 3H 이상으로 조절함으로서 보호층을 형성할 수 있다.
예를 들어, 상기 경도를 조절하는 한가지 방법으로, 보호층에 사용하는 수지를 구성하는 모노머나 올리고머의 배합이나, 추가로 첨가되는 수지나 첨가제의 배합을 조정하는 수단을 들 수 있다. 이 방법은 특히 광중합성 모노머로서 히드록시기나 아미노기를 갖는 아크릴레이트계 모노머를 사용하는 경우에 특히 효과적일 수 있다.
보호층의 표면경도를 조절하는 또 다른 방법은 예를 들어, 전리선 방사형 경화수지인 경우 전리선의 조사량을 조절하는 방법일 수 있다. 그 밖에, 다양한 공지의 방법이 적용될 수 있다.
상기 보호필름의 두께는 특별한 제한은 없으나, 바람직하게는 0.1~5㎛으로 형성한다.
이하, 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허 청구 범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
<실시예 1>
다음의 단계를 거쳐 도4의 층구조를 갖는, `기재필름/평탄화 프라이머 코팅층/수분 차단층/보호층`으로 구성된 배리어 필름을 제조하였다.
첫 번째 단계로서, 100㎛ 두께의 PET 필름(A4300, Toyobo)에 에폭시 실록산계 폴리머를 코팅하였다. 메이버 바 코팅방법으로 코팅액을 도포한 다음 건조하여, 건조후 두께 1㎛ 의 평탄화 프라이머 코팅층을 형성하였다.
두 번째 단계로서, 상기 평탄화 프라이머 코팅층 상에 니오븀 옥사이드(Nb2O5)를 증착하여 수분 차단층을 형성하였다. 증착을 위한 스퍼터링은 Power 500W, Ar 가스를 30 cm3/분씩 흘려보내면서 수행되었다. 공정압력 2×10-3 Torr에서 68Å/min.의 증착속도로 박막두께 100nm의 수분 차단층을 적층하였다.
세 번째 단계로, 아크릴계 폴리머를 포함하는 코팅액을 도포한 다음 이를 건조, 경화하여 1㎛의 보호층을 형성하였다.
<실시예 2>
상기 실시예 1에서 두 번째 단계 후, 다시 첫 번째 단계와 두 번째 단계를 반복하여 평탄화 프라이머 코팅층과 수분 차단층을 반복하여 형성한 다음, 다시 두 번째로 형성된 수분 차단층 상에 실시예 1에서의 세 번째 단계를 수행하여, 도4의 층구조를 갖는, `기재필름/평탄화 프라이머 코팅층/수분 차단층/평탄화 프라이머 코팅층/수분 차단층/보호층`으로 구성된 배리어 필름을 제조하였다. 실시예 2에서, 형성된 수분 차단층 각각의 두께는 50nm 이었다.
<비교예 1>
상기 실시예 1의 두 번째 단계에서 수분 차단층을 형성함에 있어, 니오븀 옥사이드(Nb2O5)를 대신하여 알루미나 (Al2O3)를 증착한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 배리어 필름을 제조하였다.
<비교예 2>
상기 실시예 1의 두 번째 단계에서 수분 차단층을 형성함에 있어, 니오븀 옥사이드(Nb2O5)를 대신하여 실리카(SiOx)를 증착한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 배리어 필름을 제조하였다.
<평가>
제조된 배리어 필름에 대하여 광학특성 및 수분투과도를 측정하였다.
광학특성은 KONICA MINOLTA 사의 CM-5 모델 기기를 이용하여, 광투과도(transmittance)와 황색도를 측정하였다.
한편, 수분투과도는 자체 제작한 수분 투과도 측정기를 사용하였으며 자체 제작한 수분투과도의 모식도는 도 5와 같다. 배리어필름의 수분투과도는 필름의 위 탑챔버와 아래의 바텀 챔버사이의 일정하게 수분의 분압차를 유지할 경우 필름을 통하여 아래의 높은 수분 분압을 유지하는 바텀 챔버에서 낮은 수증기 분압을 갖는 탑 챔버로 단위시간당 단위면적당 투과하는 수분의 양으로 정의되며, 도 5의 측정장비를 통해 시간에 따른 압력을 모니터링한 결과로부터 측정되었다.
측정조건은 상대습도 100%와 온도 38℃인 조건에서 수분 투과 전 후의 압력을 측정하여 수분 투과도를 평가하였다. 제조된 배리어 필름의 수분투과도 및 광학특성 결과는 표 1에 나타내었다.
이상의 평과 결과를 아래의 표1에 정리하였다.
수분 차단층
재료		 광학특성 수분 투과도
(g/㎡·day)
T(%), 550nm 황색도
실시예 1 Nb2O5 86 3.2 0.0001
실시예 2 Nb2O5 85 3.5 0.00007
비교예 1 Al2O3 87 3.0 0.001
비교예 2 SiOx 88 3.5 0.002
상기 표 1에서, 니오븀 옥사이드를 증착하여 형성된 박막을 수분 차단층으로 갖는 본 발명에 따르는 배리어 필름은, 알루미나 또는 실리카를 증착하여 형성된 박막을 수분 차단층으로 갖는 종래의 배리어 필름에 비하여 수분 투과도가 1/10 이하임을 확인할 수 있다. 뿐만 아니라, 동일한 두께의 수분 차단층을 갖는 경우에도, 단일의 수분 차단층으로 형성된 경우보다(실시예 1), 2겹으로 수분 차단층이 형성된 경우에(실시예 2) 추가적인 수분 차단의 효과가 있는 것으로 확인되었다.
따라서, 본 발명의 배리어 필름은 수분에 의해 열화되기 쉬운 제품, 예컨대 LCD 또는 OLED 등의 디스플레이 소자용 보호필름으로 사용될 수 있다. 그 밖에 태양전지 등의 태양광 발전 소자 등의 보호필름으로 사용될 수 있다.
10, 20, 30, 40.. 배리어 필름
12, 22, 32, 42.. 기재필름
14, 24, 34, 44, 44`.. 수분 차단층
23, 33, 43, 43`.. 평탄화 프라이머 코팅층
35, 45.. 보호층

Claims (8)

  1. 기재필름과 수분 차단층을 포함하는 디스플레이용 배리어 필름으로서,
    상기 수분 차단층이 니오븀(Nb), 테르븀(Tb), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 실리콘(Si) 및 갈륨(Ga)으로 구성된 군으로부터 선택되는 1 종 이상 금속 또는 비금속의 산화물, 질화물 또는 질화산화물로부터 형성되는 박막층이고,
    상기 기재필름과 수분 차단층 사이에는 평탄화 프라이머 코팅층이 형성되고, 수분 차단층 상에는 보호층이 형성되어, 기재필름, 평탄화 프라이머 코팅층, 수분 차단층 및 보호층이 순서대로 적층된 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 배리어 필름.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 기재필름과 보호층 사이에는 평탄화 프라이머 코팅층 및 수분 차단층으로 구성된 반복단위가 2 이상 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 배리어 필름.
  4. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 수분 차단층의 선팽창계수(Coefficients of Linear Thermal Expansion)는 5.7 ~ 6.3 x 10-6 ℃-1 범위인 것을 특징으로 하는 상기 배리어 필름.
  5. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 산화물, 질화물 또는 질화산화물은 니오븀(Nb)의 산화물, 질화물 또는 질화산화물인 것을 특징으로 하는 배리어 필름.
  6. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 산화물은 니오븀 오산화물(Nb2O5)인 것을 특징으로 하는 배리어 필름.
  7. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 산화물, 질화물 또는 질화산화물의 에너지 밴드갭은 3.3eV 이상인 것을 특징으로 하는 배리어 필름.
  8. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 박막층의 두께는 50~200nm인 것을 특징으로 하는 배리어 필름.
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