KR101846321B1 - 폴리에스테르-나노복합체 기판을 포함하는 배리어 필름 및 이를 구비한 플렉시블 디스플레이 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 폴리에스테르 수지와 층상 점토를 포함하는 폴리에스테르-나노복합체 기판; 상기 기판 상에 도포된 접착제; 및 상기 접착제가 도포된 기판 상에 형성된 박판 유리를 포함하는 배리어 필름 및 이를 구비한 플렉시블 디스플레이에 관한 것으로, 폴리에스테르-나노복합체를 기판으로 사용함으로써 수분 및 산소를 근본적으로 차단할 수 있고, 이에 박판 유리를 접착제로 접합함으로써 수분 및 산소의 배리어성을 더욱 향상시킬 수 있으며, 플렉시블 디스플레이용으로 유용하다.

Description

폴리에스테르-나노복합체 기판을 포함하는 배리어 필름 및 이를 구비한 플렉시블 디스플레이{Barrier film comprising polyester-nanocomposite substrate and flexible display having the same}
본 발명은 폴리에스테르-나노복합체 기판을 포함하는 배리어 필름 및 이를 구비한 플렉시블 디스플레이에 관한 것이다.
액정 디스플레이로 대표되는 화상 표시 장치에는, 종래 유리 기판이 사용되어 왔다. 최근, 화상 표시 장치는, 한층 더 박형화, 경량화, 대화면화, 형상의 자유도, 곡면 표시 등이 요구되고 있고, 무겁고 깨지기 쉬운 유리 기판을 대신하여, 고투명한 고분자 필름 기판이 검토되어 왔다.
또한, 액정 디스플레이는 백라이트를 채용하지 않을 수 없기 때문에, 많은 부재를 사용할 필요가 있는 데 반하여, 유기 EL로 대표되는 자발광 소자는 보다 적은 부재로 대응할 수 있기 때문에 적극적으로 개발이 진행되고 있다. 이러한 유기 EL 디스플레이 용도에 있어서도, 유리 결점의 하나인 깨지기 쉬움이나 무게를 개량하고, 또한 플렉시블화의 요구가 높아져 오고 있다. 그래서, 고분자 필름 기판으로서 폴리프로필렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌-2,6-나프탈레이트, 폴리카보네이트를 함유하는 다양한 열가소성 수지가 검토되고 있다. 이들 고분자 필름 기판은, 유리 기판에 비하여 일반적으로 가스나 수증기를 투과하기 쉽다. 그 때문에, 높은 가스 배리어성이 필요로 되는 유기 EL 을 포함하는 각종 화상 표시 장치에 있어서, 고분자 필름 기판을 적용하기 위해서, 고분자 필름 기판 상에 추가로 가스 배리어성을 높이는 층을 적층하는 것이 검토되고 있고, 구체적으로는 재질이나 막 두께, 적층 구성 등이 다양하게 검토되고 있다.
한편 폴리에스테르 필름, 특히 폴리에틸렌테레프탈레이트나 폴리에틸렌나프탈레이트의 2 축 연신 필름은, 우수한 기계적 성질, 내열성, 내약품성을 갖기 때문에, 자기 테이프, 강자성 박막 테이프, 사진 필름, 포장용 필름, 전자 부품용 필름, 전기 절연 필름, 금속 라미네이트용 필름, 유리 디스플레이 등의 표면에 부착하는 필름, 각종 부재의 보호용 필름 등의 소재로서 널리 사용되고 있다.
그러나 유기 EL 디스플레이나 전자 페이퍼 등과 같은, 수분이나 산소에 의해서 소자에 열화가 생기기 쉬운 화상 표시 장치에 사용함에 있어, 폴리에스테르 수지 기판의 경우, 유기 EL 디스플레이나 전자 페이퍼에 필요로 되는 고도의 배리어성이 얻어지지 않은 것이 현 상황이다.
본 발명은 폴리에스테르 수지와 층상 점토를 포함하는 폴리에스테르-나노복합체 기판; 상기 기판 상에 도포된 접착제; 및 상기 접착제가 도포된 기판 상에 형성된 박판 유리를 포함하는 배리어 필름 등을 제공하고자 한다.
그러나, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 폴리에스테르 수지와 층상 점토를 포함하는 폴리에스테르-나노복합체 기판; 상기 기판 상에 도포된 접착제; 및 상기 접착제가 도포된 기판 상에 형성된 박판 유리를 포함하는 배리어 필름을 제공한다.
본 발명의 일 구현예로, 상기 배리어 필름을 구비한 플렉시블 디스플레이를 제공한다.
본 발명에 따른 폴리에스테르-나노복합체 기판을 포함하는 배리어 필름은 폴리에스테르-나노복합체를 기판으로 사용함으로써 수분 및 산소를 근본적으로 차단할 수 있으며, 이에 박판 유리를 접착제로 접합함으로써 수분 및 산소의 배리어성을 더욱 향상시킬 수 있으며, 플렉시블 디스플레이용으로 유용하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배리어 필름을 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배리어 필름을 도시한 것이다.
종래 배리어 필름에 있어서, 폴리에스테르-나노복합체를 기판으로 적용한 예는 없다. 이에, 본 발명자들은 폴리에스테르-나노복합체 기판을 포함하는 배리어 필름에 대하여 연구하던 중, 본 발명에 따른 배리어 필름은 수분 및 산소의 배리어성이 우수할 뿐만 아니라, 플렉시블 디스플레이용으로 응용가능함을 확인하고 본 발명을 완성하였다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
구체적으로, 본 발명은 폴리에스테르 수지와 층상 점토를 포함하는 폴리에스테르-나노복합체 기판; 상기 기판 상에 도포된 접착제; 및 상기 접착제가 도포된 기판 상에 형성된 박판 유리를 포함하는 배리어 필름을 제공한다.
상기 폴리에스테르 수지는 디카르복실산과 디올을 혼합해 가열하고, 생성되는 물을 감압하여 날려서 중합한 것으로, 고분자 수지 중에서 무색투명한 성질을 가질 뿐만 아니라, 우수한 기계적 성질, 내열성, 및 내약품성을 가진다. 이때, 폴리에스테르 수지 중 폴리에틸렌나프탈레이트(polyethylene napthalate; PEN) 수지인 것이 더욱 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.
특히 본 발명의 배리어 필름의 기판에 적용함에 있어, 폴리에스테르 수지를 사용하는 경우, 기존의 폴리이미드 수지를 사용하는 경우에 비해 무색투명한 성질을 유지시킬 수 있어 보다 바람직하다. 또한, 폴리에스테르 수지 중 폴리에틸렌나프탈레이트(polyethylene napthalate; PEN) 수지는 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terepthalate; PET) 수지 등 다른 폴리에스테르 수지에 비해 특히 우수한 기계적 성질, 내열성, 내가수분해성, 및 가스배리어성을 가진다.
상기 층상 점토는 약 10Å의 두께를 갖는 판상형 층들로 이루어진 천연 또는 합성의 층상 점토를 사용할 수 있고, 마이카, 몬모릴로나이트, 벤토나이트, 헥토라이트, 불화헥토라이트, 사포나이트, 베이델라이트, 논트로나이트, 스티븐사이트, 버미큘라이트, 볼콘스코이트, 마가다이트, 케냐라이트 및 이들의 유도체로 이루어지는 점토 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.
상기 폴리에스테르-나노복합체 기판은 폴리에스테르 수지의 연신 공정 전에 층상 점토를 투입하여 제조함으로써, 난연성, 수분 및 산소 배리어성 등의 폴리에스테르의 취약한 물성을 현저히 향상시킬 수 있으므로, 수분 및 산소를 근본적으로 차단하는 역할을 할 수 있다.
상기 폴리에스테르-나노복합체 기판은 폴리에스테르 수지 90~99 중량%와 층상 점토 1~10 중량%를 포함하는 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다. 이때, 폴리에스테르-나노복합체 기판의 층상 점토가 1 중량% 미만을 포함하는 경우 수분 및 산소 배리어성 효과가 유효적으로 나타나지 않으며, 폴리에스테르-나노복합체 기판의 층상 점토가 10 중량%를 초과하여 포함하는 경우에는 분산에 문제가 있다.
또한, 상기 폴리에스테르-나노복합체 기판은 기타의 첨가제를 더 사용할 수 있는데, 예를 들면, 내마모성 향상제로서 실리카 분말, 몰르브덴디설파이드, 불소계 수지 등과 보강제로서 유리섬유, 열전도도 향상제, 유리비드, 착색제, 및 이형제 등이 있다.
상기 폴리에스테르-나노복합체 기판은 5~35 ㎛의 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다. 이때, 폴리에스테르-나노복합체 기판의 두께가 5 ㎛ 미만인 경우에는 수분 및 산소 배리어성 효과가 유효적으로 나타나지 않고, 폴리에스테르-나노복합체 기판의 두께가 35 ㎛를 초과하는 경우 배리어 필름의 두께가 너무 두꺼워져 유기 EL 디스플레이나 전자 페이퍼 등에 적용이 어려워지는 문제점이 있다.
상기 접착제는 폴리에스테르-나노복합체 기판 상에 도포되어, 폴리에스테르-나노복합체 기판과 박판 유리를 접착시키기 위한 용도로 사용된다. 이때, 상기 접착제는 접착용으로 사용되거나 스페이서용으로 사용될 수 있으면 특별히 한정하지 않으나, 에틸렌과 메타크릴산의 랜덤 공중합체의 카복실기를 금속으로 부분적 중화한 수지 또는 이방성 도전 필름(anisotropic conductive film; ACF)인 것이 보다 바람직하다. 본 발명에서는 에틸렌과 메타크릴산의 랜덤 공중합체의 카복실기를 금속으로 부분적 중화한 수지로 듀폰사의 썰린(Surlyn®)을 사용하였는데, 이는 에틸렌과 메타크릴산의 랜덤 공중합체의 카복실기를 아연 또는 나트륨 등의 금속으로 부분적 중화한 수지로, 금속, 나일론, 폴리올레핀, 에폭시 그리고 우레탄 완제품에 쉽게 접착되고, 저온에서도 유연하며 충격을 잘 견디는 성질을 갖고 있다.
상기 박판 유리는 두께가 15 내지 200㎛이며 기존의 유리와는 달리 플렉시블한 특징이 있어 종이처럼 말아도 깨지지 않는 특징이 있다. 또한, 상기 박판 유리는 투명도가 우수할 뿐만 아니라 배리어층을 형성하여 수분 및 산소 등을 외부로부터 차단하여 배리어 필름의 성능이 저하되거나 수명이 단축되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 박판 유리는 폴리에스테르-나노복합체 기판과의 부착력을 향상시키기 위해 실란계 커플링제등으로 표면 처리될 수 있다. 실란계 커플링제로 표면을 처리한 경우 박판 유리와 폴리에스테르-나노복합체 기판 간 접착력을 향상시켜 보다 안정적인 배리어 필름을 제조할 수 있다.
상기 박판 유리는 15~200 ㎛의 두께로 접착되는 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다. 이때, 박판 유리의 두께가 15 ㎛ 미만인 경우에는 수분 및 산소 배리어성 효과가 미흡하고, 폴리에스테르-나노복합체 기판의 두께가 200 ㎛를 초과하는 경우 배리어 필름의 두께가 너무 두꺼워져 유기 EL 디스플레이나 전자 페이퍼 등에 적용이 어려워지는 문제점이 있다.
상기 박판 유리 상에 코팅층을 더 포함함으로써, 박판 유리의 플렉시블한 특성으로 인한 배리어 필름의 내구성이 떨어지는 것을 방지하는 역할을 한다.
상기 코팅층은 고분자 수지로 이루어질 수 있고, 고분자 수지는 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate; PET), 폴리에터술폰(polyethersulfone; PES), 폴리에틸렌나프탈레이트(Polyethylenenaphthalate; PEN), 폴리이미드(polyimide; PI), 및 폴리카보네이트(polycarbonate; PC) 중에서 선택된 1종 이상의 수지인 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.
상기 코팅층은 5~10 ㎛의 두께로 코팅되는 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다. 이때, 코팅층의 두께가 5 ㎛ 미만인 경우에는 박판 유리의 플렉시블한 특성으로 말미암은 배리어 필름의 내구성을 방지하기 위한 효과가 유효적으로 나타나지 않고, 코팅층의 두께가 10 ㎛를 초과하는 경우 코팅층의 두께가 너무 두꺼워져 배리어 필름의 플렉시블한 특성을 저해시키는 문제점이 있다.
또한, 본 발명은 상기 배리어 필름을 구비한 플렉시블 디스플레이를 제공한다.
상기 플렉시블 디스플레이는 재료가 유연하여 접거나 말을 수 있는 디스플레이 장치인 것으로, TFT LCD, 유기 EL, 및 전기 영동(electrophoretic), LITI(Laser Induced Thermal Image) 기술 등이 이용될 수 있다.
본 발명에 따른 폴리에스테르-나노복합체 기판을 포함하는 배리어 필름은 폴리에스테르-나노복합체를 기판으로 사용함으로써 수분 및 산소를 근본적으로 차단할 수 있으며, 이에 박판 유리를 접착제로 접합함으로써 수분 및 산소의 배리어성을 더욱 향상시킬 수 있으며, 플렉시블 디스플레이용으로 유용하다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 실시예를 상세히 설명하고자 한다. 본 발명이 여러 가지 수정 및 변형을 허용하면서도, 그 특정 실시예들이 도면들로 예시되어 나타내어지며, 이하에서 상세히 설명될 것이다. 그러나 본 발명을 개시된 특별한 형태로 한정하려는 의도는 아니며, 오히려 본 발명은 청구항들에 의해 정의된 본 발명의 사상과 합치되는 모든 수정, 균등 및 대용을 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배리어 필름을 도시한 것이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 배리어 필름(100)은 폴리에스테르 수지와 층상 점토를 포함하는 폴리에스테르-나노복합체 기판(110); 상기 기판(110) 상에 도포된 접착제(120); 및 상기 접착제(120)가 도포된 기판(110) 상에 형성된 박판 유리(130)를 포함하여 형성된다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배리어 필름을 도시한 것이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배리어 필름은 도 1에 도시한 배리어 필름(100); 상기 배리어 필름(100)의 박판 유리(130) 상에 코팅층(140)을 더 포함하여 형성된다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100: 배리어 필름
110: 폴리에스테르-나노복합체 기판
120: 접착제
130: 박판 유리
140: 코팅층

Claims (9)

  1. 폴리에틸렌나프탈레이트(polyethylene napthalate; PEN) 수지와 층상 점토를 포함하고 5㎛ 내지 35 ㎛의 두께로 형성되는 폴리에스테르-나노복합체 기판;
    상기 기판 상에 도포된 에틸렌과 메타크릴산의 랜덤 공중합체의 카복실기를 금속으로 부분적 중화한 수지 또는 이방성 도전 필름(anisotropic conductive film; ACF)을 포함하는 접착제;
    상기 접착제가 도포된 상기 기판 상에 형성된실란계 커플링제로 표면처리되고 15 내지 200㎛의 두께로 형성되는 박판 유리; 및
    상기 박판 유리 상에 형성되고 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate; PET), 폴리에터술폰(polyethersulfone; PES), 폴리에틸렌나프탈레이트(Polyethylenenaphthalate; PEN), 폴리이미드(polyimide; PI), 및 폴리카보네이트(polycarbonate; PC) 중 선택된 1종 이상의 수지이며 5 내지 10 ㎛의 두께로 코팅된 코팅층을 포함하는 배리어 필름.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 층상 점토는 마이카, 몬모릴로나이트, 벤토나이트, 헥토라이트, 불화헥토라이트, 사포나이트, 베이델라이트, 논트로나이트, 스티븐사이트, 버미큘라이트, 볼콘스코이트, 마가다이트, 케냐라이트 및 이들의 유도체로 이루어지는 점토 군으로부터 선택된 1종 이상인 배리어 필름.

  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
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