KR102621644B1 - 수증기 배리어 필름 및 그의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 수증기 배리어 필름은 기재, 기재의 적어도 일면에 형성되는 프라이머층 및 프라이머층 상에 형성되며 규소화합물을 포함하는 배리어층을 포함하되, 배리어층은 폴리실라잔을 프라이머층 상에 도포한 후 진공자외선 조사 처리하여 형성되는 제1 무기층(A) 및 실리카 입자 및 폴리실라잔을 상기 프라이머층 상에 도포한 후 진공자외선 조사 처리하여 형성되는 제2 무기층(B)으로 형성된 것으로, 개질 영역 사이에 비개질 영역을 위치시켜 우수한 내굴곡성을 가진다.
Description
본 발명은 주로 전자 디바이스 중 패키지, 태양 전지, 유기 EL 소자, 액정 표시 소자 등의 디스플레이 재료에 사용되는 수증기 배리어 필름 및 그의 제조 방법과 수증기 배리어 필름을 사용한 전자 디바이스에 관한 것이다.
종래, 플라스틱 기판이나 플라스틱 필름의 표면에, 산화 알루미늄, 산화 마그네슘, 산화규소 등의 금속 산화물을 포함하는 배리어층을 형성한 수증기 배리어 필름이 다양한 산업분야에서 활용되고 있다. 이와 같은 수증기 배리어 필름은 수증기나 산소 등의 각종 가스에 의한 변질을 방지하기 위해서, 각종 가스의 차단을 필요로 하는 물품을 포장하는 용도로 사용되고 있다. 또한, 상기 포장 용도 외에 태양 전지, 유기 EL 소자, 액정 표시 소자 등에서 널리 사용되고 있다.
이러한 수증기 배리어 필름을 제조하는 방법으로는, 주로 플라즈마 CVD법(chemical vapor deposition: 화학 기상 성장법, 화학 증착법)에 의해 수증기 배리어층을 형성하는 방법이나, 폴리실라잔을 주성분으로 하는 도포액을 도포한 후, 표면 처리 및 개질을 실시하는 방법 등이 있다.
예컨대, 일본 공개특허공보 제2009-255040호는 보다 높은 가스 배리어성을 얻고자 단순히 무기층을 적층 반복하는 것을 기재하고 있다. 그러나 무기층의 적층을 반복하여 가스 배리어성을 확보하는 경우 굴곡성에 문제가 발생하게 된다. 또한, 굴곡 혹은 재단 시, 응력에 의해, 크랙이 발생하여 충분한 배리어성을 나타내지 못하는 문제가 있다.
또한, 한국 공개특허공보 제10-2019-0062270호는 보다 높은 시인성을 얻고자 실리카 입자를 포함하여 배리어층을 형성하는 것을 기재하고 있다. 그러나, 이 또한 내굴곡성을 확보하기 어려운 문제를 가진다.
이와 같이, 종래의 배리어 필름에 관한 특허는 수증기 배리어성을 향상시키기 위한 구성을 기재하고 있으나, 높은 배리어성을 가지면서도 동시에 우수한 내굴곡성과 시인성을 만족시키지 못하는 문제가 있다.
이에, 본 발명자들은 종래 수증기 배리어 필름의 문제점을 개선하여, 높은 수증기 배리어성을 가지면서 동시에 우수한 내굴곡성과 시인성을 만족시키는 구성을 고안하여 본 발명에 따른 수증기 배리어 필름을 완성하였다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 높은 수증기 배리어 성능을 갖고, 시인성 및 내굴곡성도 우수한 수증기 배리어 필름과 그의 제조 방법 및 수증기 배리어 필름을 사용한 전자 디바이스를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 상기 및 다른 목적과 이점은 바람직한 실시예를 설명한 하기의 설명으로부터 분명해질 것이다.
상기 목적은, 기재, 기재의 적어도 일면에 형성되는 프라이머층 및 상기 프라이머층 상에 형성되며 규소화합물을 포함하는 배리어층을 포함하는 수증기 배리어 필름에 의해 달성된다.
바람직하게는, 수증기 배리어 필름은 하기 수학식 1을 만족하는 것일 수 있다.
(수학식 1)
0.2 ≤ (a/b)*100 ≤ 0.32
a: XRF 측정을 통해 분석된 Si 함량 값(단위: g/m2)
b: 배리어층 두께
바람직하게는, 수증기 배리어 필름은 수분투과도가 하기 수학식 2를 만족하는 것일 수 있다.
(수학식 2)
0 ≤ (d-c)/d ≤ 0.5
c: 굴곡 반복을 수행하기 전의 배리어 필름 수분투과도
d: 반경이 5mm의 곡률이 되도록 180° 각도로 100회의 굴곡을 반복한 후의 배리어 필름 수분투과도
바람직하게는, 배리어층은 폴리실라잔을 상기 프라이머층 상에 도포한 후 진공자외선 조사 처리하여 형성되는 제1 무기층(A) 및 실리카 입자 및 폴리실라잔을 상기 프라이머층 상에 도포한 후 진공자외선 조사 처리하여 형성되는 제2 무기층(B)을 포함하는 것일 수 있다.
바람직하게는, 제1 무기층(A)은 제2 무기층(B)과 접촉한 면에 개질 영역이 형성되고, 제2 무기층(B)은 제1 무기층(A)과 접촉한 면에 비개질 영역이 형성되며 제1 무기층(A)과 접촉하지 않은 면에 개질 영역이 형성된 것일 수 있다.
바람직하게는, 제2 무기층(B)의 실리카 입자의 함량은 실리카 입자의 입경이 10nm인 경우 규소화합물 100 중량부에 대해 5 내지 30 중량부인 것일 수 있다.
바람직하게는, 제2 무기층(B)의 실리카 입자의 함량은 실리카 입자의 입경이 50 내지 60nm인 경우 규소화합물 100 중량부에 대해 5 내지 10 중량부인 것일 수 있다.
바람직하게는, 규소화합물은 산화규소, 산질화규소 및 질화규소 중에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.
바람직하게는, 수증기 배리어 필름은 CIE 평가에 따른 L*a*b 색공간에서의 b* 값이 1 미만인 것일 수 있다.
또한, 상기 목적은, 기재 상의 적어도 일면에 프라이머층을 형성하는 제1 단계, 프라이머층 상에 규소화합물을 포함하는 제1 코팅액을 코팅하고 건조하여 제1 무기층(A)을 형성하는 제2 단계, 제1 무기층(A)의 표면을 진공자외선 조사 처리하여 개질하는 제3 단계, 제1 무기층(A) 상에 규소화합물 및 실리카 입자를 포함하는 제2 코팅액을 코팅하고 건조하여 제2 무기층(B)을 형성하는 제4 단계 및 제2 무기층(B)의 표면을 진공자외선 조사 처리하여 개질하는 제5 단계를 포함하는 수증기 배리어 필름의 제조방법에 의해 달성된다.
바람직하게는, 규소화합물은 산화규소, 산질화규소 및 질화규소 중에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.
바람직하게는, 제3 단계는 제1 무기층(A)의 제2 무기층(B)과 접촉한 면에 개질 영역을 형성하고, 제5 단계는 제2 무기층(B)의 제1 무기층(A)과 접촉한 면에 비개질 영역을 형성하고, 제1 무기층(A)과 접촉하지 않은 면에 개질 영역을 형성하는 것일 수 있다.
바람직하게는, 제1 코팅액 및 제2 코팅액은 대기압 플라즈마 CVD법, 진공 플라즈마 CVD법, 촉매 화학 기상 퇴적법 또는 규소화합물을 통한 습식 코팅 중에서 선택된 어느 하나의 방법으로 코팅되는 것일 수 있다.
또한, 상기 목적은, 상술한 수증기 배리어 필름을 구비한 전자 디바이스에 의해 달성된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 수증기 배리어 필름은 높은 수증기 배리어 성능을 가지면서도, 동시에 우수한 절곡 내성 및 시인성을 달성할 수 있으며, 또한 재단 가공 적합성이 높아 생산성을 높일 수 있는 등의 효과가 있다.
특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 수증기 배리어 필름은 두 개의 무기층에 대한 표면 개질을 통해, 무기층의 개질 영역 사이에 비개질 영역을 존재시킴으로써 절곡 시 응력이 집중되는 것을 억제할 수 있어 굴곡 특성을 현저하게 향상시킬 수 있는 등의 효과가 있다.
다만, 본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수증기 배리어 필름의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수증기 배리어 필름의 제조방법을 나타내는 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수증기 배리어 필름의 제조방법을 나타내는 흐름도이다.
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
달리 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 모든 기술적 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야의 숙련자에 의해 통상적으로 이해되는 바와 동일한 의미를 갖는다. 상충되는 경우, 정의를 포함하는 본 명세서가 우선할 것이다. 또한 본 명세서에서 설명되는 것과 유사하거나 동등한 방법 및 재료가 본 발명의 실시 또는 시험에 사용될 수 있지만, 적합한 방법 및 재료가 본 명세서에 기재된다.
이하, 본 발명의 수증기 배리어 필름의 구성을 도면과 함께 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 수증기 배리어 필름의 구성도인 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 수증기 배리어 필름은 기재(110), 프라이머층(120) 및 배리어층(130)을 포함한다.
보다 구체적으로 본 발명의 일 실시예에 따른 수증기 배리어 필름은, 기재(110) 상의 적어도 일면에 위치하는 프라이머층(120)과 프라이머층(120) 상에 규소화합물 함유액을 도포한 후 개질처리하여 형성된 제1 무기층(A)과 제1 무기층(A) 상에 규소화합물 함유액을 한번 더 코팅 및 개질하여 형성된 제2 무기층(B)으로 구성되는 배리어층(130)을 갖는 구성을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 기재(110)는 투명 가요성 고분자 필름으로, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리아릴레이트, 폴리카보네이트, 폴리에테르이미드, 폴리아미드이미드, 폴리이미드, 폴리벤족사졸로 중에서 선택된 하나 이상의 고분자를 필름인 것이 바람직하며, 폴리에틸렌테레프탈레이트인 것이 더욱 바람직하다. 다만, 기재(110)는 상술한 고분자 물질로 한정되는 것은 아니며, 다양한 고분자 물질이 사용될 수 있다.
또한 기재(110)는 하나의 단일층으로 형성될 수 있으며, 2층 이상의 다층 구조로 형성될 수도 있고, 2층 이상의 다층 구조로 형성될 경우, 각 층을 구성하는 고분자 물질은 모두 동일한 물질이거나 각 층이 서로 다른 고분자 물질로 형성될 수 있다.
이때, 기재(110)의 두께는 50 내지 200 ㎛인 것이 바람직하다. 기재(110)의 두께가 50 ㎛ 미만인 경우 공정상 가공 어려움 등 문제를 가지며, 200 ㎛ 초과인 경우 두께가 두꺼워 충분한 굴곡 특성을 가지기 어려우며 플렉시블(Flexible) 또는 롤러블(Rollable) 전자 디바이스 응용에 사용이 제한되는 문제를 가진다.
일 실시예에서, 프라이머층(120)은 기재(110)의 적어도 일면에 위치하는 것으로, 기재(110)와 배리어층(130) 사이에 배치되어, 기재(110) 및 배리어층(130) 사이의 접착성을 향상시키는 기능을 한다. 이러한 프라이머층(120)은 아크릴레이트, 에폭시아크릴레이트, 우레탄아크릴레이트, 폴리에스테르아크릴레이트, 폴리에테르아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜아크릴레이트, 글리세롤메타크릴레이트, 우레탄 수지, 페놀 수지, 에폭시 수지 등 열경화 및 UV경화 타입의 프라이머 중에서 선택된 적어도 하나를 사용하는 것이 바람직하며, 우레탄, 아크릴레이트, 페놀 수지 및 에폭시 수지 중에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것이 더욱 바람직하다. 이와 같이 형성된 프라이머층(120)은 하드 코팅층의 역할을 수행할 수 있으며, 폴리실라잔과의 접착력을 향상시키기 위하여 표면 친수기가 많은 타입을 사용할 수 있다.
이때, 프라이머층(120)의 두께는 0.1 내지 10 ㎛인 것이 바람직하다. 프라이머층(120)의 두께가 0.1㎛ 미만인 경우 기재 표면 입자 혹은 이물 등에 대한 충분한 평활성을 갖지 못하는 문제를 가지며, 10 ㎛ 초과인 경우 광학 특성을 조절하기 어렵고 필름 두께가 두꺼워지는 문제를 가진다.
일 실시예에서, 배리어층(130)은 프라이머층(120) 상에 위치하며, 제1 무기층(A) 및 제2 무기층(B)이 순차적으로 적층된 구조를 가진다.
여기서, 제1 무기층(A)은 기재(110) 상에 도포된 프라이머층(120) 상에 규소화합물을 도포하여 형성된 도막에 개질 처리를 실시하여 형성된다. 보다 구체적으로 제1 무기층(A)은 규소화합물인 폴리실라잔 함유액을 프라이머층(120) 상에 도포한 후 상부로부터 180nm 이하의 파장 성분을 갖는 진공 자외선의 조사 등을 사용하여 개질 처리하여 얻어질 수 있다.
이때, 제1 무기층(A)에 포함되는 규소화합물은 산화규소, 산질화규소 및 질화규소 중에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것이 바람직하다. 본 발명의 실시예에서는 규소화합물로 폴리실라잔인 퍼하이드로폴리실라잔을 사용하나 이에 제한되는 것은 아니다.
또한 제2 무기층(B)은 폴리실라잔 및 실리카 입자를 포함하는 함유액을 제1 무기층(A) 상에 도포한 후 상부로부터 180nm 이하의 파장 성분을 갖는 진공 자외선의 조사 등을 사용하여 개질 처리하여 얻어질 수 있다. 이와 같이, 폴리실라잔 용액으로 습식 코팅하고 개질시킴으로써 제1 무기층(A) 위에 한번 더 폴리실라잔 용액으로 코팅하여, 개질 처리를 실시한 제2 무기층(B)을 형성함으로써 수증기 배리어 특성을 향상시킬 수 있게 된다.
이때, 제2 무기층(B)에 포함된 규소화합물은 상술한 제1 무기층(A)에 포함되는 규소화합물과 동일하거나 다를 수도 있다. 본 발명의 실시예에서는 제1 무기층(A)과 제2 무기층(B)에 포함된 규소화합물로 퍼하이드로폴리실라잔을 동일하게 사용하여 설명하고 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
보다 구체적으로, 도 1에 도시한 바와 같이, 개질 처리된 제2 무기층(B) 내에서 제1 무기층(A)과 접촉하지 않은 표층면 측에서는 개질이 진행되어 개질 영역(B-1)이 형성되고, 제1 무기층(A)과 접촉한 면 측에서는 개질이 진행되지 않거나, 또는 개질이 일어나지 않게 되어, 개질이 이루어지지 않은 비개질 영역(B-2)이 형성된다. 즉, 제2 무기층(B)은 제1 무기층(A)과 접촉한 부분에 비개질 영역(B-2)이 형성되고, 제1 무기층(A)과 접촉하지 않은 부분에 개질 영역(B-1)이 형성되어, 내부에 개질 영역(B-1)과 비개질 영역(B-2)이 함께 형성될 수 있다.
이에 따라, 제1 무기층(A)이 표면 개질되어 개질 영역(A-1)을 가지며, 제1 무기층(A) 상에 형성된 제2 무기층(B)이 제1 무기층(A)과 접촉한 면에 비개질 영역(B-2)을 가지며, 제1 무기층(A)과 접촉하지 않은 면에 개질 영역(B-1)을 가짐으로써, 제1 무기층(A)과 제2 무기층(B)의 개질 영역(A-1, B-1) 사이에 비개질 영역(B-2)이 존재하도록 구성될 수 있다. 이와 같이, 균일한 제1 무기층(A)과 제2 무기층(B)의 개질 영역의 사이에, 비개질 영역을 위치시킴으로써, 절곡 시 응력이 집중되는 것을 억제할 수 있어 굴곡 특성이 향상될 수 있게 된다.
이때, 제1 무기층(A) 및 제2 무기층(B)의 개질 영역과 비개질 영역을 확인하는 방법으로는 초박 절편을 제작한 후, 닛본 덴시제 JEM2000FX 등의 장비를 이용하여 TEM(Transmission Electron Microscope) 관찰을 행하여, 시료에 전자선을 계속해서 조사하여 전자선에 의해 데미지를 받는 부분(비개질 영역)과 데미지를 받지 않는 부분(개질 영역)에 발생되는 콘트라스트 차를 통해 개질 영역과 비개질 영역의 두께를 산출한다.
또한, 제2 무기층(B)에 함유된 실리카 입자는 실리카 입자가 일정 함량 존재 시 굴곡 특성에 영향을 주지 않으면서 시인성을 향상시킬 수 있다.
일 실시예에서, 제2 무기층(B)에 포함된 실리카 입자의 평균입경은 10 내지 60 nm인 것이 바람직하다. 이때, 실리카 입자의 평균입경이 60nm 초과인 경우 얇은 두께를 갖는 배리어 필름은 굴곡 시, 실리카 입자 부분으로 인해 응력이 집중되어 배리어층에 크랙 및 핀홀 등 문제가 발생할 수 있기 때문에 충분한 내굴곡성을 갖기 어려운 문제를 가질 수 있다.
이때, 제2 무기층(B)에 포함된 실리카 입자의 함량은 실리카 입자의 입경에 의해 결정된다. 일 실시예에서, 제2 무기층(B)에 포함된 실리카 입자의 입경이 10nm일 경우 실리카 입자의 함량은 규소화합물 100 중량부에 대해 5 내지 30 중량부인 것이 바람직하다. 또한, 제2 무기층(B)에 포함된 실리카 입자의 입경이 50 내지 60nm일 경우 실리카 입자의 함량은 규소화합물 100 중량부에 대해 5 내지 10 중량부인 것이 바람직하다. 실리카 입자의 함량이 상기 함량 미만인 경우 시인성 향상이 미비하고, 상기 함량 초과인 경우 굴곡성을 저하시켜 굴곡 시 수분투과도를 증가시킨다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수증기 배리어 필름의 제조방법을 나타내는 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 수증기 배리어 필름의 제조방법은 기재 상의 적어도 일면에 프라이머층을 형성하는 제1 단계(S101), 프라이머층 상에 규소화합물을 포함하는 제1 코팅액을 코팅하고 건조하여 제1 무기층(A)을 형성하는 제2 단계(S102), 제1 무기층(A)의 표면을 진공자외선 조사 처리하여 개질하는 제3 단계(S103), 제1 무기층(A) 상에 규소화합물 및 실리카 입자를 포함하는 제2 코팅액을 코팅하고 건조하여 제2 무기층(B)을 형성하는 제4 단계(S104) 및 제2 무기층(B)의 표면을 진공자외선 조사 처리하여 개질하는 제5 단계(S105)를 포함한다.
먼저, 제1 단계(S101)에서는 기재 필름의 표면에 프라이머 조성물을 도포하여 프라이머층을 형성하는 단계로서, 기재와 배리어층 사이의 접착성을 향상시킬 수 있다.
다음으로, 제2 단계(S102)에서는 규소화합물을 포함하는 제1 코팅액을 코팅하고 건조하여 제1 무기층(A)을 형성한다. 제1 무기층(A)을 형성하는 제1 코팅액은 규소화합물로 폴리실라잔을 포함하는 것이 바람직하다. 이때, 제2 단계(S102)에서 규소화합물(폴리실라잔)을 코팅하는 방법은 대기압 플라즈마 CVD법, 진공 플라즈마 CVD법, 촉매 화학 기상 퇴적법 또는 규소화합물을 통한 습식 코팅(바코팅) 중에서 선택된 어느 하나의 방법을 통해 코팅하는 것이 바람직하다.
다음으로, 제3 단계(S103)에서는 제1 무기층(A) 표면을 진공자외선 조사 처리를 통해 개질하여, 제1 무기층(A)에 개질 영역을 형성한다. 이때, 제1 무기층(A)의 개질 영역은 이후 제4 단계(S104)에서 형성되는 제2 무기층(B)과 접촉하도록 한다.
다음으로, 제4 단계(S104)에서는 제1 무기층(A) 상에 규소화합물 및 실리카 입자를 포함하는 제2 코팅액을 코팅하고 건조하여 제2 무기층(B)을 형성한다. 제2 무기층(B)을 형성하는 제2 코팅액은 규소화합물로 폴리실라잔을 포함하는 것이 바람직하다. 이때, 제4 단계(S104)에서 규소화합물(폴리실라잔)을 코팅하는 방법은 대기압 플라즈마 CVD법, 진공 플라즈마 CVD법, 촉매 화학 기상 퇴적법 또는 규소화합물을 통한 습식 코팅(바코팅)을 통해 코팅하는 것이 바람직하다.
다음으로, 제5 단계(S105)에서는 제2 무기층(B)의 표면을 진공자외선 조사 처리를 통해 개질하여 제2 무기층(B) 내에 제1 무기층(A)과 접촉하는 면에 비개질 영역을 형성하고, 제1 무기층(A)과 접촉하지 않는 면에 개질 영역을 형성한다.
상술한 도 2의 제조방법에 관한 설명에서 도 1과 중복되는 설명을 생략하였으며, 기재되지 않은 내용은 도 1의 설명에 따른다.
본 발명의 일 실시예에 따른 수증기 배리어 필름은 하기 수학식 1을 만족하는 것이 바람직하다.
(수학식 1)
0.2 ≤ (a/b)*100 ≤ 0.32
a: XRF 측정을 통해 분석된 Si 함량 값(단위: g/m2)
b: 배리어층 두께(제1 무기층 두께+제2 무기층 두께)
이때, 수학식 1의 값이 0.2 미만인 경우 충분한 시인성을 확보하기 어려운 문제를 가지며, 0.32 초과인 경우 우수한 내굴곡성을 갖기 어려운 문제를 가진다.
본 발명의 일 실시예에 따른 수증기 배리어 필름은 수분투과도(WVTR)이 하기 수학식 2를 만족하는 것이 바람직하다.
(수학식 2)
0 ≤ (d-c)/d ≤ 0.5
c: 굴곡 반복을 수행하기 전의 배리어 필름 수분투과도
d: 반경이 5mm의 곡률이 되도록 180° 각도로 100회의 굴곡을 반복한 후의 배리어 필름 수분투과도
이와 같이 수학식 2의 d-c/d의 값은 0 내지 0.5를 만족하는 것이 바람직하고, 0.01 내지 0.2인 것이 더욱 바람직하다. 이때, 수학식 2의 값이 0.5 초과인 경우 내굴곡성이 떨어져 굴곡 반복 후 수분투과도가 과도하게 증가하게 된다.
한편, CIE(International Commission on Illumination)의 L*a*b* 색공간에서 b* 값이 높다는 것은 노란색을 더 띤다는 것을 의미한다. 일반적으로 디스플레이와 같은 전자 장치에 사용되는 배리어 필름의 경우 b* 값이 작은 것이 투명성 확보에 유리하다. 그러나 제품이 실제 사용되는 용도에 따라서, 또는 소정 용도에서 필름과 접하는 인접 부재의 특성이나 구성에 따라서, 필름에 요구되는 b*값은 달라질 수 있다. 이러한 점을 고려할 때, 배리어 필름의 b*값 크지 않은 것이 바람직하다. 특히, 진공 자외선 조사 처리 등을 통해 경화된 폴리실라잔층은 SiOxNy 성분을 포함하는데, 일부구조 형태에 따라 b*값이 높아질 수 있다. 상기 성분 중 일부 SiN 구조에서 SiO 구조로 변화할 경우, 굴절률 차이가 발생하며, 내부 경화층 및 미경화층의 굴절률 차이로 인해 b*값이 높게 형성될 수 있다. 그러나 본 발명의 일 실시예와 같이, 실리카 입자를 포함하는 경우에는, 실리카 입자로 인해 굴절률 차이가 좁아져 b* 값이 1 미만을 만족하여 시인성이 향상한 결과를 나타낸다.
일례로서, 본 발명의 수증기 배리어 필름은 CIE 평가에 따른 L*a*b 색공간에서의 b* 값이 1 미만인 것이 바람직하고, 0.8 이하, 0.6 이하, 0.4 이하, 0.2 이하, 0.1 이하, 또는 0.05 이하인 것이 더욱 바람직하며, 0(zero)인 것이 더욱 더 바람직하다.
상술한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 수증기 배리어 필름의 제조방법에 의해 제조된 수증기 배리어 필름은 기재의 적어도 한쪽 면 측에 규소화합물(폴리실라잔)을 도포하여 형성된 도막에 개질 처리가 실시된 제1 무기층(A) 및 제2 무기층(B)이 순차적으로 형성된다. 또한 제1 무기층(A)과 기재 사이에 프라이머층을 가짐으로써, 배리어층과 기재의 접착성이 향상되고, 높은 배리어 성능을 구비하며, 제1 무기층(A) 위에 실리카 입자를 포함하는 규소화합물(폴리실라잔)을 한번 더 도포 및 개질 처리하여 제2 무기층(B)을 형성함으로서 내굴곡성, 시인성이 우수하며, 또한 높은 배리어성을 나타내는 수증기 배리어 필름을 제공할 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 본 실시예는 본 설명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
[실시예 1]
단계 1) 제1 무기층(A) 형성
125㎛ 두께의 PET(polyethylene terephthalate) 기재 필름의 표면에 우레탄 수지 성분의 프라이머를 사용하여 300nm 두께의 프라이머층을 형성하였다.
이어서, 프라이머층 상에 퍼하이드로폴리실라잔(DHC-10A, 무촉매 타입, 디엔에프(주)제) 20중량%를 크실렌 용액에 희석하여 바코팅하고, 이를 100℃ 1분간 건조하여 100nm 두께의 무기층을 형성하였다.
<개질 처리 A>
단계 1에서 형성된 무기층에 대하여 하기의 조건으로 개질 처리를 실시하여 제1 무기층(A)을 형성하였다.
장치: 한국우시오 엑시머 조사 장치 Model: STN3-314
파장: 172nm
엑시머 광 강도: 130mW/cm3(172nm)
시료와 광원의 거리: 5mm
조사 장치 내의 산소 농도: 1.5%
엑시머 조사 시간: 5초
단계 2) 제2 무기층(B) 형성
상기 단계 1에 따라서 형성된 제1 무기층(A) 상에 퍼하이드로폴리실라잔(DHC-10A, 무촉매 타입, 디엔에프(주)제) 20중량%를 크실렌 용액에 희석한 다음, 퍼하이드로폴리실라잔 100 중량부 대비 실리카 입자(TOL-ST, Nissan chemical corporation, 평균입경 10nm) 10 중량부 포함하는 조성물로 바코팅하고, 이를 100℃ 1분간 건조하여 450nm 두께의 무기층을 형성하였다. 이때, 실리카 입자의 입자 크기 및 함량은 표 1과 같다.
<개질 처리 B>
단계 2에서 형성된 무기층에 대하여 하기의 조건으로 개질 처리를 실시하여 제2 무기층(B)를 형성하여 수증기 배리어 필름을 제조하였다.
장치: 한국우시오 엑시머 조사 장치 Model: STN3-314
파장: 172nm
엑시머 광 광도: 130mW/cm3(172nm)
시료와 광원의 거리: 5mm
조사 장치 내의 산소 농도: 1.5%
엑시머 조사 시간: 20초
[
실시예
2]
실리카 입자(MEK-ST-L, Nissan chemical corporation, 평균입경 50nm)를 10중량부 포함하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 수증기 배리어 필름을 제조하였다.
[실시예 3]
실리카 입자(TOL-ST, Nissan chemical corporation, 평균입경 10nm)를 15중량부 포함하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 수증기 배리어 필름을 제조하였다.
[실시예 4]
실리카 입자(TOL-ST, Nissan chemical corporation, 평균입경 10nm)를 20중량부 포함하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 수증기 배리어 필름을 제조하였다.
[실시예 5]
실리카 입자(TOL-ST, Nissan chemical corporation, 평균입경 10nm)를 30중량부 포함하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 수증기 배리어 필름을 제조하였다.
[실시예 6]
실리카 입자(TOL-ST, Nissan chemical corporation, 평균입경 10nm)를 5중량부 포함하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 수증기 배리어 필름을 제조하였다.
[실시예 7]
실리카 입자(MEK-ST-L, Nissan chemical corporation, 평균입경 50nm)를 5중량부 포함하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 수증기 배리어 필름을 제조하였다.
[
비교예
]
[비교예 1]
실리카 입자(MEK-ST-ZL, Nissan chemical corporation, 평균입경 70nm)를 10중량부 포함하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 수증기 배리어 필름을 제조하였다.
[비교예 2]
실리카 입자(MEK-ST-L, Nissan chemical corporation, 평균입경 50nm)를 20중량부 포함하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 수증기 배리어 필름을 제조하였다.
[비교예 3]
실리카 입자(MEK-ST-L, Nissan chemical corporation, 평균입경 50nm)를 30중량부 포함하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 수증기 배리어 필름을 제조하였다.
[비교예 4]
제2 무기층(B)에 실리카 입자를 포함하지 않는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 수증기 배리어 필름을 제조하였다.
[비교예 5]
개질 처리 A 및 개질 처리 B를 수행하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 수증기 배리어 필름을 제조하였다.
[비교예 6]
개질 처리 A를 수행하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 수증기 배리어 필름을 제조하였다.
[비교예 7]
개질 처리 B를 수행하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 수증기 배리어 필름을 제조하였다.
[
비교예
8]
실리카 입자(TOL-ST, Nissan chemical corporation, 평균입경 10nm)를 4중량부 포함하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 수증기 배리어 필름을 제조하였다.
[비교예 9]
실리카 입자(TOL-ST, Nissan chemical corporation, 평균입경 10nm)를 31중량부 포함하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 수증기 배리어 필름을 제조하였다.
[비교예 10]
실리카 입자(MEK-ST-L, Nissan chemical corporation, 평균입경 50nm)를 4중량부 포함하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 수증기 배리어 필름을 제조하였다.
[비교예 11]
실리카 입자(MEK-ST-L, Nissan chemical corporation, 평균입경 50nm)를 11중량부 포함하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 수증기 배리어 필름을 제조하였다.
| 제1 무기층(A) | 제2 무기층(B) | |||||
| 성분 | 두께(nm) | 성분 | 두께(nm) | 실리카 평균입경 (nm) |
실리카 함량 (중량부) |
|
| 실시예1 | PHPS | 100 | PHPS | 450 | 10 | 10 |
| 실시예2 | PHPS | 100 | PHPS | 450 | 50 | 10 |
| 실시예3 | PHPS | 100 | PHPS | 450 | 10 | 15 |
| 실시예4 | PHPS | 100 | PHPS | 450 | 10 | 20 |
| 실시예5 | PHPS | 100 | PHPS | 450 | 10 | 30 |
| 실시예6 | PHPS | 100 | PHPS | 450 | 10 | 5 |
| 실시예7 | PHPS | 100 | PHPS | 450 | 50 | 5 |
| 비교예1 | PHPS | 100 | PHPS | 450 | 70 | 10 |
| 비교예2 | PHPS | 100 | PHPS | 450 | 50 | 20 |
| 비교예3 | PHPS | 100 | PHPS | 450 | 50 | 30 |
| 비교예4 | PHPS | 100 | PHPS | 450 | 미첨가 | |
| 비교예5 | PHPS | 100 | PHPS | 450 | 10 | 10 |
| 비교예6 | PHPS | 100 | PHPS | 450 | 10 | 10 |
| 비교예7 | PHPS | 100 | PHPS | 450 | 10 | 10 |
| 비교예8 | PHPS | 100 | PHPS | 450 | 10 | 4 |
| 비교예9 | PHPS | 100 | PHPS | 450 | 10 | 31 |
| 비교예10 | PHPS | 100 | PHPS | 450 | 50 | 4 |
| 비교예11 | PHPS | 100 | PHPS | 450 | 50 | 11 |
실시예 1 내지 7 및 비교예 1 내지 11에서 제조된 수증기 배리어 필름에 대하여, 하기 실험예를 통해 물성을 평가하여, 그 결과를 표 3에 기재하였다.
[실험예]
(1) 실리콘 코팅 중량 (Silicon coating weight) 분석
X선 형광 분석기(X-ray Fluorescence Analyzer)(모델 Epsilon 4, Malvern Panalytical)를 이용하여 실리콘 코팅 중량을 측정하였다. 측정은 필름 샘플을 형광 X선 분석으로 하기 조건에 의해 측정한 X선 강도로부터, 미리 표준 시료를 이용하여 작성한 검량선에 의해 실리콘 코팅 중량(g/m2)을 구하였다. 하기 표 2는 검량선 작성을 위한 표준시료 데이터를 나타낸다.
(2) 코팅 두께 측정
엘립소미터(elipsometer) 장치를 사용하여 제1 무기층(A) 및 제2 무기층(B)의 두께를 측정하였다.
(3) 수분 투과도(투습도) 측정
38℃ 온도 및 100% 상대습도에서 Mocon AQUATRAN model 1을 이용하여 수분투과도(WVTR)을 측정하였다.
(4) 내굴곡성 평가
수증기 배리어 필름을 반경이 5mm의 곡률이 되도록, 180도 각도로 100회의 굴곡을 반복한 후 측정된 WVTR 값(d)과 굴곡 반복을 수행하기 전의 배리어 필름(굴곡 반복하지 않은 배리어 필름)의 WVTR 값(c)을 하기 수학식 2를 통해 평가하였다.
(수학식 2)
O: 0 ≤ (d-c)/d ≤ 0.2
Δ: 0.2 < (d-c)/d ≤ 0.5
X: 0.5 < (d-c)/d
(5) CIE b* 평가
배리어 필름이 갖는 CIE(International Commission on Illumination)의 L*a*b* 색공간에서의 b* 값을 Konica Minolta CM-3600A 모델을 이용하여 측정하였다. 이때, 평가기준은 다음과 같다.
O: b* < 1
X: b* ≥ 1
| Si 함량 | CIE | 수분투과도(mg/m2-day) | 수학식 1 | |||
| g/m2 | b* | 굴곡시험 전 (c) |
굴곡시험 후 (d) |
내굴곡성 | (a/b)*100 | |
| 실시예1 | 1.23 | O | 6.13 | 6.27 | O | 0.224 |
| 실시예2 | 1.48 | O | 8.33 | 9.63 | O | 0.269 |
| 실시예3 | 1.42 | O | 7.31 | 8.67 | O | 0.258 |
| 실시예4 | 1.46 | O | 7.86 | 10.26 | △ | 0.265 |
| 실시예5 | 1.61 | O | 11.32 | 14.68 | △ | 0.292 |
| 실시예6 | 1.10 | O | 7.78 | 7.91 | O | 0.200 |
| 실시예7 | 1.32 | O | 10.47 | 11.23 | O | 0.240 |
| 비교예1 | 2.14 | O | 12.21 | 50.65 | X | 0.389 |
| 비교예2 | 1.78 | O | 10.58 | 41.84 | X | 0.324 |
| 비교예3 | 1.93 | O | 12.58 | 65.66 | X | 0.350 |
| 비교예4 | 0.91 | X | 6.89 | 7.02 | O | 0.165 |
| 비교예5 | 1.23 | O | 6000 | 6100 | O | 0.224 |
| 비교예6 | 1.23 | O | 6000 | 6100 | O | 0.224 |
| 비교예7 | 1.23 | O | 6000 | 6100 | O | 0.224 |
| 비교예8 | 1.06 | X | 6.78 | 7.21 | O | 0.193 |
| 비교예9 | 1.64 | O | 10.48 | 112.6 | X | 0.298 |
| 비교예10 | 1.28 | X | 10.23 | 11.33 | O | 0.233 |
| 비교예11 | 1.51 | O | 9.03 | 107.4 | X | 0.275 |
본 발명의 구성을 만족하는 실시예 1 내지 7은 수학식 1과 수학식 2(내굴곡성)을 모두 만족하여, 굴곡시험에도 수분투과도 증가가 작은 것을 알 수 있다.
반면에, 비교예 1 내지 3은 수학식 1 및 수학식 2를 모두 만족하지 못하여 굴곡시험 전후의 수분투과도가 크게 증가함으로써 내굴곡성이 떨어지는 것을 알 수 있다.
또한, 제2 무기층(B)에 실리카 입자를 사용하지 않은 비교예 4는 내굴곡성은 우수하지만, 시인성이 떨어지고 수학식 1을 만족하지 못하여 높은 시인성을 요구하는 디스플레이에 응용하기 어려운 문제를 가지는 것을 알 수 있다.
또한, 제1 무기층(A) 및 제2 무기층(B) 모두에 표면 개질 처리를 하지 않은 비교예 5는 표면 개질을 실시하지 않았으므로 무기층이 치밀하게 형성되지 않아 수분을 막아주기 어려우며 단순 폴리실라잔을 코팅한 배리어 필름의 경우는 수증기 배리어성을 나타내기 어려운 것을 알 수 있다.
또한, 제1 무기층(A)에 표면 개질 처리를 하지 않은 비교예 6과 제2 무기층(B)에 표면 개질 처리를 하지 않은 비교예 7은 우수한 시인성과 내굴곡성을 보이지만, 두 번의 개질 처리를 한 실시예 1에 비해 표면 개질을 1회만 실시했기 때문에 상대적으로 수분이 투과할 수 있는 경로가 많아짐에 따라 배리어성이 저하된 것을 알 수 있다.
특히, 비교예 5 내지 7의 경우 수분투과도가 6000 mg/m2-day이고, 이는 일반적인 PET의 수분투과도와 유사하므로 배리어성이 전혀 개선되지 않은 것을 알 수 있다.
또한, 실리카 함량이 부족한 비교예 8 및 10은 시인성이 떨어지는 것을 알 수 있으며, 실리카 함량이 과도한 비교예 9 및 11은 굴곡성이 저하되어 수분투과도가 크게 증가된 것을 알 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
110: 기재
120: 프라이머층
130: 배리어층
A: 제1 무기층
A-1: 제1 무기층 개질 영역
B: 제2 무기층
B-1: 제2 무기층 개질 영역
B-2: 제2 무기층 비개질 영역
120: 프라이머층
130: 배리어층
A: 제1 무기층
A-1: 제1 무기층 개질 영역
B: 제2 무기층
B-1: 제2 무기층 개질 영역
B-2: 제2 무기층 비개질 영역
Claims (14)
- 기재;
상기 기재의 적어도 일면에 형성되는 프라이머층; 및
상기 프라이머층 상에 형성되며 규소화합물을 포함하는 배리어층;
을 포함하며,
상기 배리어층은, 상기 프라이머층 상에 폴리실라잔을 도포한 후 진공자외선 조사 처리하여 형성된 제1 무기층(A); 및 상기 제1 무기층(A) 상에 폴리실라잔 및 실리카 입자를 도포한 후 진공자외선 조사 처리하여 형성된 제2 무기층(B);을 포함하고,
하기 수학식 1을 만족하는, 수증기 배리어 필름.
(수학식 1)
0.2 ≤ (a/b)*100 ≤ 0.32
a: XRF 측정을 통해 분석된 Si 함량 값(단위: g/m2)
b: 배리어층 두께(단위: nm) - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 수증기 배리어 필름은 수분투과도가 하기 수학식 2를 만족하는, 수증기 배리어 필름.
(수학식 2)
0 ≤ (d-c)/d ≤ 0.5
c: 굴곡 반복을 수행하기 전의 배리어 필름 수분투과도
d: 반경이 5mm의 곡률이 되도록 180° 각도로 100회의 굴곡을 반복한 후의 배리어 필름 수분투과도 - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 제1 무기층(A)은 상기 제2 무기층(B)과 접촉한 면에 개질 영역이 형성되고,
상기 제2 무기층(B)은 상기 제1 무기층(A)과 접촉한 면에 비개질 영역이 형성되며 제1 무기층(A)과 접촉하지 않은 면에 개질 영역이 형성된, 수증기 배리어 필름. - 제1항에 있어서,
제2 무기층(B)의 실리카 입자의 함량은 실리카 입자의 입경이 10nm인 경우 규소화합물 100 중량부에 대해 5 내지 30 중량부인, 수증기 배리어 필름. - 제1항에 있어서,
제2 무기층(B)의 실리카 입자의 함량은 실리카 입자의 입경이 50 내지 60nm인 경우 규소화합물 100 중량부에 대해 5 내지 10 중량부인, 수증기 배리어 필름. - 제1항에 있어서,
상기 규소화합물은 산화규소, 산질화규소 및 질화규소 중에서 선택된 적어도 하나를 포함하는, 수증기 배리어 필름. - 제1항에 있어서,
상기 수증기 배리어 필름은 CIE 평가에 따른 L*a*b 색공간에서의 b* 값이 1 미만인, 수증기 배리어 필름. - 기재 상의 적어도 일면에 프라이머층을 형성하는 제1 단계;
상기 프라이머층 상에 규소화합물을 포함하는 제1 코팅액을 코팅하고 건조하여 제1 무기층(A)을 형성하는 제2 단계;
상기 제1 무기층(A)의 표면을 진공자외선 조사 처리하여 개질하는 제3 단계;
상기 제1 무기층(A) 상에 규소화합물 및 실리카 입자를 포함하는 제2 코팅액을 코팅하고 건조하여 제2 무기층(B)을 형성하는 제4 단계; 및
상기 제2 무기층(B)의 표면을 진공자외선 조사 처리하여 개질하는 제5 단계;
를 포함하는, 수증기 배리어 필름의 제조방법으로,
상기 수증기 배리어 필름은 하기 수학식 1을 만족하는, 수증기 배리어 필름의 제조방법.
(수학식 1)
0.2 ≤ (a/b)*100 ≤ 0.32
a: XRF 측정을 통해 분석된 Si 함량 값(단위: g/m2)
b: 배리어층 두께(단위: nm) - 제10항에 있어서,
상기 규소화합물은 산화규소, 산질화규소 및 질화규소 중에서 선택된 적어도 하나를 포함하는, 수증기 배리어 필름의 제조방법. - 제10항에 있어서,
상기 제3 단계는 상기 제1 무기층(A)의 상기 제2 무기층(B)과 접촉한 면에 개질 영역을 형성하고,
상기 제5 단계는 상기 제2 무기층(B)의 상기 제1 무기층(A)과 접촉한 면에 비개질 영역을 형성하고, 상기 제1 무기층(A)과 접촉하지 않은 면에 개질 영역을 형성하는, 수증기 배리어 필름의 제조방법. - 제10항에 있어서,
상기 제1 코팅액 및 상기 제2 코팅액은 대기압 플라즈마 CVD법, 진공 플라즈마 CVD법, 촉매 화학 기상 퇴적법 및 규소화합물을 통한 습식 코팅 중에서 선택된 어느 하나의 방법으로 코팅되는, 수증기 배리어 필름의 제조방법. - 제1항에 따른 수증기 배리어 필름을 구비한 전자 디바이스.
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Family Cites Families (5)
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- 2021-07-26 KR KR1020210097876A patent/KR102621644B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (1)
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