KR20080049120A

KR20080049120A - 점토 박막 기판, 전극부착 점토 박막 기판 및 이들을이용한 표시소자

Info

Publication number: KR20080049120A
Application number: KR1020087009418A
Authority: KR
Inventors: 도모히토 이노우에; 하지메 츠다; 가츠미 모테기; 다케오 에비나; 후지오 미즈카미
Original assignee: 가부시키가이샤 도모에가와 세이시쇼; 독립행정법인 산업기술종합연구소
Priority date: 2005-09-22
Filing date: 2006-09-19
Publication date: 2008-06-03
Also published as: WO2007034775A1; EP1938965A4; US7898636B2; US20090141230A1; KR101018273B1; TW200744837A; EP1938965A1; TWI347887B

Abstract

표면 평탄성과 가스 배리어성이 향상된 점토 박막 기판 및 그 점토 박막 기판을 이용한 표시소자를 제공한다. 점토 박막 기판은, 점토입자가 배향하여 적층된 구조를 갖는 점토 박막(11)의 적어도 한쪽 면에 가스 배리어 무기질층(12)이 적층되어 있다. 또한, 다른 점토 박막 기판에서는, 점토입자가 배향하여 적층된 구조를 갖는 점토 박막의 적어도 한쪽 면에 평탄화 무기질층 또는 유기 폴리머층이 적층되고, 상기 평탄화 무기질층 또는 유기 폴리머층 상에 가스 배리어 무기질층이 적층되어 있다. 가스 배리어 무기질층은 질소를 포함하는 산화 규소막으로 이루어지고, 평탄화 무기질층은 탄소를 포함하는 산화 규소막으로 이루어진다. 이들의 점토 박막 기판은, 일렉트로 루미네선스 표시소자 및 액정표시소자의 기판에 적합하게 사용할 수 있다.

Description

점토 박막 기판, 전극부착 점토 박막 기판 및 이들을 이용한 표시소자{Clay thin film substrate, clay thin film substrate with electrode, and display using those}

본 발명은, 점토 박막에 무기층을 적층한 구조의 점토 박막 기판, 표시소자용의 전극부착 점토 박막 기판 및 이들을 이용한 표시소자에 관한 것이다.

디스플레이는, 모바일성이나 공간절약의 면에서 종래의 브라운관 방식에서 액정방식(LCD)으로 급격하게 변하고 있다. 또, 차세대 디스플레이로서, 자발광 디바이스이고, 밝기, 선명함, 소비전력의 점에서도 우수한 유기EL방식의 것이 생산되기 시작한다. 이들은 종래의 브라운관 방식의 것과 비교하면 모바일성이나 공간절약의 면에서 매우 뛰어나지만, 기판으로서 유리가 사용되고 있기 때문에, 비교적 중량이 있고, 또한 깨진다는 결점도 갖고 있다.

이들의 문제점을 해결하기 위해서, 액정방식의 일부에서는 필름기판(플라셀이라고 불림)이 사용되고 있다. 그러나, 현재 주류가 되고 있는 동영상 대응 가능한 TFT구동방식의 것에 대해서는, 실용할 수 있는 필름기판이 아직 존재하지 않는다. 그 이유는, TFT회로를 형성하는 온도에 견딜 수 있으면서 고투명한 필름기판이 존재하지 않기 때문이다. 또한, 차세대 디스플레이로서 각광을 받고 있는 유기EL 디스플레이의 경우, 유기EL소자를 방호하기 위해서, 상기 특성에 덧붙여 매우 고도의 산소 배리어 성능도 필요하게 된다.

이러한 요구를 만족할 수 있는 재료로서는 점토 박막이 주목받고 있다. 점토 박막은, 우수한 플렉시빌리티를 갖고, 점토입자가 층상으로 치밀하게 배향되어 있는 구조를 가지고 있으므로, 가스 배리어성이 뛰어나고, 내열성이나 난연성도 뛰어난 재료이다(일본특허공개 2005-104133호 공보 참조). 그러나, 액정이나 유기EL 디스플레이용의 필름기판으로서 사용하는 경우, 몇 가지의 문제점이 존재한다.

그 중 하나는, 표면 평탄성의 문제이다. 유기EL 디스플레이를 예로 들면, 기판 표면이 평탄하지 않은 경우는, 투명 도전막을 균일하게 제막할 수 없어 결점부분에서 도전성의 저하를 초래한다. 또, 유기EL소자에 손상을 주는 경우도 있다. 이 문제를 방지하기 위해서는, 투명 도전막이나 유기EL소자가 수십nm~수백nm로 매우 얇은 박막층이기 때문에, 그 기재에는 수nm 내지 수십nm의 낮은 표면조도가 요구되고 있다. 그러나, 종래의 점토 박막은 이 요구를 만족할 수 없다. 그 원인은 점토 박막의 제조방법에 있다. 종래부터, 점토 박막은, 물을 주성분으로 하는 분산매에 분산시킨 점토의 분산액을 수평으로 정치(靜置)하고, 점토입자를 천천히 침적시킴과 동시에 분산매를 증발시킴으로써 제작되고 있다. 그 경우, 막 표면은 말하자면 자연히 형성되기 때문에, 현재로는 표면조도(Ra)를 서브 미크론 이하로 억제하기 어렵다.

다른 하나의 문제점은, 수증기 배리어성의 문제이다. 점토는 친수성의 재료이기 때문에, 흡습성이고, 수증기를 투과시키기 쉬운 성질을 가진다. 점토 박막이 수증기를 많이 포함하면, 점토 박막이 갖는 점토입자의 치밀한 층상 배향구조가 무너지기 때문에, 점토 박막이 갖고 있는 가스 배리어성이 저하됨과 동시에 내열성이나 기계적 강도도 저하된다. 이는, 점토가 갖는 성질 그 자체에 기인하고 있으므로, 개량하기 어렵다.

상기한 바와 같이, 우수한 가스 배리어성, 내열성, 난연성, 투명성, 플렉시블성을 갖는 점토 박막을 액정이나 유기EL 디스플레이용의 필름기판으로서 이용하기 위해서는, 표면 평탄성과 수증기 배리어성을 매우 향상시킬 필요가 있다. 따라서, 본 발명의 목적은, 점토 박막에 이들의 특성을 부여하여, EL디스플레이용의 필름기판으로서 이용이 가능한 점토 박막 기판을 제공하는 것에 있다. 본 발명의 다른 목적은, 이러한 점토 박막 기판을 이용한 표시소자를 제공하는 데에 있다.

본 발명의 점토 박막 기판의 제1 태양은, 점토입자가 배향하여 적층된 구조를 갖는 점토 박막의 적어도 한쪽 면에 가스 배리어 무기질층이 적층되어 이루어진 것을 특징으로 한다. 본 발명의 점토 박막 기판의 제2 태양은, 점토입자가 배향하여 적층된 구조를 갖는 점토 박막의 적어도 한쪽 면에 평탄화 무기질층이 적층되고, 상기 평탄화 무기질층 상에 가스 배리어 무기질층이 적층되어 이루어진 것을 특징으로 한다. 본 발명의 점토 박막 기판의 제3 태양은, 점토입자가 배향하여 적층된 구조를 갖는 점토 박막의 적어도 한쪽 면에 복수의 가스 배리어 무기질층과 복수의 평탄화 무기질층이 교대로 적층되어 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명의 점토 박막 기판의 제4 태양은, 점토입자가 배향하여 적층된 구조를 갖는 점토 박막의 적어도 한쪽 면에 유기 폴리머층 및 가스 배리어 무기질층이 적층되어 이루어진 것을 특징으로 한다. 본 발명의 점토 박막 기판의 제5 태양은, 점토입자가 배향하여 적층된 구조를 갖는 점토 박막의 적어도 한쪽 면에 복수의 유기 폴리머층과 복수의 가스 배리어 무기질층이 교대로 적층되어 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 제1 내지 제5 태양의 점토 박막 기판에서의 가스 배리어 무기질층은, 질소를 포함하는 산화 규소막 또는 규소의 질화막으로 이루어지고, 그 막두께는 10~200nm인 것이 바람직하다. 또한, 가스 배리어 무기질층은, 스퍼터링법에 의해 형성할 수 있다.

본 발명의 상기 제2 및 제3 태양의 점토 박막 기판에서의 평탄화 무기질층은, 탄소를 포함하는 산화 규소막으로 이루어지고, 그 막두께는 100~5000nm인 것이 바람직하다. 또한, 평탄화 무기질층은 CVD법에 의해 형성할 수 있다.

본 발명의 전극부착 점토 박막 기판은, 상기 제1 내지 제5 태양의 점토 박막 기판의 어느 일면에 투명 도전층이 적층되어 이루어진 것을 특징으로 한다. 전극부착 점토 박막 기판에 있어서, 투명 도전층이 적층되어 있는 면과는 반대측의 면에 방현층(防眩層)이 설치되어 있어도 된다. 또한, 투명 도전층이 적층되어 있는 면과는 반대측의 면에 반사 방지층이 설치되어 있어도 된다. 또, 투명 도전층이 적층되어 있는 면과는 반대측의 면에 하드 코트층이 설치되어 있어도 된다.

본 발명의 표시소자의 제1 태양의 것은, 기판 상에 적어도 투명 전극층, 발광층 및 음극층이 순차적으로 적층된 적층체를 갖는 일렉트로 루미네선스 표시소자로서, 기판으로서 상기 제1 내지 제5 태양의 점토 박막 기판이 이용된 것을 특징으로 한다. 또한, 표시소자의 제2 태양의 것은, 적어도 전극층이 적층된 2장의 기판 사이에 액정이 협지된 액정표시소자로서, 기판으로서 상기 제1 내지 제5 태양의 점토 박막 기판이 이용된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 점토 박막 기판은, 배향한 점토입자가 적층된 구조를 갖는 점토 박막의 적어도 한쪽 면에 가스 배리어 무기질층이 설치되어 있으므로, 가스 배리어성이 향상되고, 수증기 투과성을 억제하는 것이 가능하게 된다. 또한, 표면 평탄화·응력 완화를 목적으로 하는 평탄화 무기질층을 설치한 경우에는, 가스 배리어성이 향상됨과 동시에, 점토 박막의 표면 평탄성이 개선된다. 또한, 표면 평탄화, 응력 완화, 투명성 향상을 목적으로 하는 유기 폴리머층을 설치한 경우에도, 마찬가지로 점토 박막의 표면 평활성이 개선된다. 또한, 본 발명의 점토 박막 기판은, 디스플레이용의 필름기판으로서 이용되는 플라스틱 기판과 동등한 광학특성을 갖고, 또한 플라스틱 기판과 비교하여 난연성이나 내열성도 뛰어나다. 따라서, 본 발명의 점토 박막은, 액정이나 유기EL 디스플레이용의 필름기판으로서 적합하게 사용할 수 있다.

또, 본 발명의 점토 박막 기판은, 그것이 갖는 여러가지 특성에 의해 많은 제품에 이용할 수 있다. 예를 들어 전자 페이퍼용 기판, 전자 디바이스용 봉지필름, 렌즈필름, 도광판용 필름, 프리즘 필름, 위상차판·편광판용 필름, 시야각 보정필름, PDP용 필름, LED용 필름, 광통신용 부재, 터치패널용 필름, 각종 기능성 필름의 기판, 내부가 들여다보이는 구조의 전자기기용 필름, 비디오 디스크·CD/CD-R/CD-RW/DVD/MO/MD·상변화 디스크·광 카드를 포함하는 광기록 미디어용 필름, 연료전지용 봉지필름, 태양전지용 필름 등에 사용할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 태양의 점토 박막 기판의 모식적 단면도이다.

도 2는 본 발명의 제2 태양의 점토 박막 기판의 모식적 단면도이다.

도 3은 본 발명의 제3 태양의 점토 박막 기판의 모식적 단면도이다.

도 4는 본 발명의 제4 태양의 점토 박막 기판의 모식적 단면도이다.

도 5는 본 발명의 제5 태양의 점토 박막 기판의 모식적 단면도이다.

도 6은 본 발명의 일렉트로 루미네선스 소자의 일례의 모식적 단면도이다.

도 7은 본 발명의 일렉트로 루미네선스 소자의 일례의 모식적 단면도이다.

도 8은 TN액정을 이용한 본 발명의 액정표시소자의 일례의 모식적 단면도이다.

<부호의 설명>

11 : 점토 박막 12 : 가스 배리어 무기질층

13 : 평탄화 무기질층 14 : 유기 폴리머층

21 : 점토 박막 기판 22 : 투명 전극층

23 : 발광층 24 : 음극층

25a : 봉지재 25b : 봉지재

31, 32 : 전극부착 점토 박막 기판

31a, 32a : 점토 박막

33, 34 : 투명 전극층

35 : 네마틱 액정 36 : 편광필름

37 : 편광필름 38 : 반사 방지층

(점토 박막 기판)

우선, 본 발명의 점토 박막 기판에 대해서 상세하게 설명한다. 도 1 내지 도 5는, 본 발명의 점토 박막 기판의 모식적 단면도이다. 도 1은, 점토 박막(11)의 한쪽 면에 가스 배리어 무기질층(12)이 설치된 본 발명의 제1 태양의 점토 박막 기판을 나타내고, 도 2는, 점토 박막(11)의 한쪽 면에 평탄화 무기질층(13) 및 가스 배리어 무기질층(12)이 적층된 본 발명의 제2 태양의 점토 박막 기판을 나타내고 있다. 도 3은, 점토 박막(11)의 한쪽 면에 복수(도면에서는 2개)의 평탄화 무기질층(13a, 13b) 및 복수(도면에서는 2개)의 가스 배리어 무기질층(12a, 12b)이 교대로 적층된 본 발명의 제3 태양의 점토 박막 기판을 나타내고 있다. 또한, 도 4는, 점토 박막(11)의 한쪽 면에 유기 폴리머층(14) 및 가스 배리어 무기질층(12)이 적층된 본 발명의 제4 태양의 점토 박막 기판을 나타내고 있다. 또한, 도 5는, 점토 박막(11)의 한쪽 면에 복수(도면에서는 2개)의 유기 폴리머(14a, 14b) 및 복수(도면에서는 2개)의 가스 배리어 무기질층(12a, 12b)이 교대로 적층된 본 발명의 제5 태양의 점토 박막 기판을 나타내고 있다.

본 발명의 점토 박막 기판에 사용하는 점토 박막이란, 점토입자가 배향하여 적층된 구조를 갖는 막두께 10~2000㎛의 막형상물로서, 주성분의 점토의 비율이 전 체의 70~100중량%인 내열성이 뛰어난 플렉시블성을 가진 것이고, 공지의 방법에 의해 제작할 수 있다. 예를 들어, 다음과 같은 방법에 의해 얻을 수 있다. (1) 점토 또는 점토와 첨가제를 물, 유기용제 또는 물과 유기용제의 혼합용매로 이루어진 분산매에 분산시켜 균일한 점토 분산액을 조제한다, (2) 이 분산액을 정치하고, 점토입자를 침적시킴과 동시에 분산매인 액체성분을 고액분리수단으로 분리하여 점토 박막을 형성한다, (3) 또, 임의로 110 내지 300℃의 온도조건 하에서 건조하여 자립막으로서 얻는다.

점토로서는, 천연 혹은 합성물, 바람직하게는, 예를 들어 운모, 버미큘라이트, 몽모릴로나이트, 철 몽모릴로나이트, 바이델라이트, 사포나이트, 헥토라이트, 스티븐사이트 및 논트로나이트 중에서 1종 이상, 더 바람직하게는 천연 스멕타이트 및 합성 스멕타이트의 어느 하나 또는 그들의 혼합물이 예시된다. 또한, 첨가제로서는, 특히 한정되는 것은 아니지만, 바람직하게는, 예를 들어 엡실론 카프로락탐, 덱스트린, 전분, 셀룰로오스계 수지, 젤라틴, 한천, 소맥분, 글루텐, 알키드 수지, 폴리우레탄 수지, 에폭시 수지, 불소 수지, 아크릴 수지, 메타크릴 수지, 페놀 수지, 폴리아미드 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리이미드 수지, 폴리비닐 수지, 폴리에틸렌글리콜, 폴리아크릴아마이드, 폴리에틸렌옥사이드, 단백질, 디옥시리보핵산, 리보핵산, 폴리아미노산, 다가 페놀, 안식향산류 등을 들 수 있다.

상기 점토 분산액은 수성 분산액이어도 되지만, 점토를 유기화하여 소수성으로 하고, 그 유기화된 점토를 유기용제에 분산한 유기용제계 점토 분산액으로서도 적합하게 이용할 수 있다. 점토를 유기화하는 방법으로서는, 이온교환에 의해 점토 광물의 층간에 유기화제를 도입하는 방법을 들 수 있다. 예를 들어, 유기화제로서 디메틸디스테아릴암모늄염이나 트리메틸스테아릴암모늄염 등의 제4급 암모늄염이나, 벤질기나 폴리옥시에틸렌기를 갖는 암모늄염을 사용하거나, 포스포늄염이나 이미다졸륨염을 사용하여, 점토의 이온교환성, 예를 들어 몬모릴로나이트의 양이온 교환성을 이용하여 유기화할 수 있다. 이 유기화에 의해, 점토의 유기용제에의 분산이 용이하게 된다.

점토 박막의 두께는, 점토 분산액의 고액비나 점토입자를 침적시키는 조건 등에 의해 임의의 두께로 제어할 수 있지만, 본 발명의 점토 박막 기판에 이용하는 점토 박막은 막두께가 10~2000㎛의 범위의 것이다. 10㎛보다 얇으면, 막의 강도가 약해져서 안정된 자립막을 얻기 어렵게 된다. 또한, 2000㎛을 넘으면, 막이 구부러지기 어렵게 되어 충분한 플렉시블성을 발휘할 수 없다. 특히 바람직한 막두께의 범위는 25~200㎛이다.

본 발명의 점토 박막 기판의 제1 내지 제3 태양의 것은, 상기 점토 박막의 적어도 한쪽 면에 가스 배리어 무기질층 또는 가스 배리어 무기질층과 평탄화 무기질층이 1층 또는 2층 이상 적층되어 이루어진 것을 특징으로 한다. 점토는 내열성, 가스 배리어성이 뛰어난 물질이지만, 팽윤성을 갖기 때문에 고습도 분위기 하에서는 급격하게 배리어 성능이 악화된다. 그러나, 점토 박막 상에 가스 배리어 무기질층을 설치하면, 팽윤성을 억제하고, 고습도 하에서도 높은 가스 배리어성을 유지한 점토 박막 기판이 된다.

플라스틱 기판을 이용한 경우, 평탄성의 향상, 응력을 완화하고, 가스 배리 어 무기질층의 파괴를 회피하는 것을 목적으로 하여 가스 배리어 무기질층과 기판의 사이에 수지 앵커 코트층(열가교성 수지)을 설치하는 방법이 보고되어 있다. 그러나, 점토 박막에 수지 앵커 코트층을 형성하면, 점토가 가진 내열성을 충분히 발휘시킬 수 없다. 그래서, 본 발명의 제2 태양의 점토 박막 기판에 있어서는, 가스 배리어성의 향상을 목적으로 하는 가스 배리어 무기질층과 점토 박막의 사이에 표면 평탄화, 응력의 완화를 목적으로 한 가스 배리어 무기질층과는 기능이 다른 평탄화 무기질층을 설치한다. 이에 의해, 열에 약한 유기물질을 이용하지 않고 고성능의 플렉시블 점토 박막 기판을 제공할 수 있다. 수지와 산화 규소는 밀착력이 떨어지지만, 산화 규소끼리의 밀착성은 매우 높다. 본 발명에 있어서는, 가스 배리어 무기질층과 평탄화 무기질층은 함께 산화 규소가 주체가 되어 있기 때문에, 양자의 밀착성은 매우 높다는 이점이 있고, 이것도 가스 배리어성의 향상에 기여하고 있다. 또한, 종래기술에서는, 수지 앵커 코트층의 형성은 대기 중에서, 가스 배리어 무기질층의 형성은 진공 중에서 행해지기 때문에, 제조공정이 복잡해지는 것에 비해, 본 발명에서는 가스 배리어 무기질층과 평탄화 무기질층은 진공 중에서 연속적으로 형성하여 적층되기 때문에, 제조를 효율적으로 행할 수 있고, 저렴하게 점토 박막 기판을 얻을 수 있다.

가스 배리어성의 향상을 목적으로 하는 가스 배리어 무기질층은, 치밀성이 높은 것이 요구된다. 따라서, 제막방법으로서는 스퍼터링법, 예를 들어 마그네트론 스퍼터링법을 이용하고, 구성물질로서는 질소를 포함하는 산화 규소 또는 규소의 질화물로 이루어진 막두께 10 내지 200nm의 범위의 것으로 하는 것이 바람직하다. 제막법으로서 CVD나 증착법을 이용하면, 치밀성이 떨어져 충분한 가스 배리어성을 얻기 어렵게 된다. 또한, 막두께를 10nm이하로 하면, 충분한 가스 배리어성을 얻을 수 없고, 200nm을 넘으면 크랙 등을 발생하여 가스 배리어 성능이 저하된다.

또한, 표면 평탄화·응력 완화를 목적으로 하는 평탄화 무기질층은, CVD법을 이용하여, 탄소를 포함하는 산화 규소막으로 이루어진 막두께 100 내지 5000nm의 범위의 것으로 하는 것이 바람직하다. 스퍼터링법을 이용하면, 크랙이 없는 두꺼운 막을 형성하기 어렵고, 응력의 완화층으로서의 기능을 다하는 막이 되기 어렵다. 또한, 평탄화 무기질층의 구성성분으로서, 탄소를 포함하는 산화 규소를 이용함으로써, 막에 유연성이 갖춰져서 응력 완화에 적합한 막을 얻을 수 있다.

가스 배리어성의 향상을 목적으로 하는 가스 배리어 무기질층은 점토 박막의 한쪽 면에 설치하는 것만으로도 가스 배리어성의 효력을 발휘하지만, 양면에 설치함으로써 고습도 하에서의 더 높은 가스 배리어성을 발휘시킬 수 있다. 또한, 표면 평탄화·응력 완화를 목적으로 하는 평탄화 무기질층과 가스 배리어 무기질층을 교대로 복수층 적층함으로써 더욱 특성향상을 도모할 수 있다.

점토 박막 기판을 디스플레이에 이용하기 위해서는, 투명성도 중요한 특성 중 하나이다. 점토 박막은 비교적 표면이 거칠기 때문에, 광의 난반사 등에 의해 본래 점토 광물이 가진 투명성을 발휘할 수 없다. 따라서, 점토 박막은, 유리나 수지필름과 비교하여 디스플레이 용도로서 불가결한 투명성이 뒤떨어진다는 결점이 있다. 그러나, 본 발명의 점토 박막 기판에 있어서는, 가스 배리어 무기질층 또는 가스 배리어 무기질층과 평탄화 무기질층의 형성이 표면을 평탄화하는 작용도 갖기 때문에, 보다 고투명한 점토기판을 제공할 수 있다는 이점도 갖고 있다. 또한, 더 투명성을 향상시키기 위해서는, 불순물이 적은 합성 점토 광물을 이용하여 점토 박막을 형성하는 것이 바람직하다.

본 발명의 제4 및 제5 태양의 점토 박막 기판은, 상기 점토 박막의 적어도 한쪽 면에 유기 폴리머층과 가스 배리어 무기질층이 1층 또는 2층 이상 적층된 것을 특징으로 하지만, 그 적층순서는 도 4와 같이 점토 박막/유기 폴리머층/가스 배리어 무기질층 외에 점토 박막/가스 배리어 무기질층/유기 폴리머층의 순서이어도 된다. 또한, 상기 유기 폴리머층과 가스 배리어 무기질층은 1층이어도 되고 2층 이상이어도 된다. 점토 박막 상에 가스 배리어 무기질층과 유기 폴리머층을 설치하면, 고습도 분위기 하에서의 점토의 팽윤성을 억제하여 높은 가스 배리어성, 특히 높은 수증기 배리어성을 유지한 점토 박막 기판이 된다.

유기 폴리머층으로서는, 투명도가 높은 것이 요구되고, 예를 들어 아크릴계 수지, 우레탄계 수지, 에폭시 수지, 폴리에스테르계 수지, 올레핀계 수지, 불소계 수지, 실리콘 수지 등의 수지를 이용하여 형성할 수 있다. 유기 폴리머층은 표면 평탄화, 응력 완화, 투명성 향상을 목적으로서 형성된다. 점토 표면은 요철의 차가 커서, 가스 배리어 무기질층을 직접 제막한 것만으로는, 점토 표면을 가스 배리어 무기질층으로 충분히 다 덮기 어렵고, 막 결함에 따른 가스 배리어성의 저하가 발생하기 쉽다. 점토 박막 상에 유기 폴리머층을 형성함으로써, 표면을 평탄화시킨 후에 가스 배리어 무기질층의 제막을 할 수 있어 가스 배리어성이 향상한다. 또한, 표면이 평탄화되기 때문에 점토 표면에서의 광산란이 억제되고, 헤이즈가 비약적으 로 향상한다. 또, 유기 폴리머층이 표면에 있는 경우는, 치밀한 가스 배리어 무기질층이 갖는 응력을 완화함으로써 굴곡성도 뛰어난 점토 박막 기판을 제공하는 것이 가능하게 된다는 효과가 생긴다.

가스 배리어성의 향상을 목적으로 하는 가스 배리어 무기질층은, 상기의 경우와 같이 치밀성이 높은 것이 요구된다. 따라서, 제막방법으로서는 스퍼터링법, 예를 들어 마그네트론 스퍼터링법을 이용하고, 구성물질로서는 산화 규소, 질화 규소, 탄화 규소, 산화 알루미늄, 질화 알루미늄 및 이들의 복합체 등을 들 수 있다. 이 중에서도 특히 가스 배리어성이 양호한 질소를 포함하는 산화 규소 또는 규소의 질화막이 바람직하다. 또한, 가스 배리어 무기질층의 막두께는 10~200nm의 범위의 것으로 하는 것이 바람직하다. 제막법으로서 CVD나 증착법을 이용하면, 치밀성이 떨어져 충분한 가스 배리어성을 얻기 어렵게 된다. 또한, 막두께를 10nm보다 작은 경우는 충분한 가스 배리어성을 얻기 어렵고, 200nm을 넘으면 크랙 등을 발생하여 가스 배리어 성능이 저하되기 쉽다. 또한, 가스 배리어 무기질층은 점토 박막의 한쪽 면에 설치하는 것만으로도 가스 배리어성의 효력을 발휘하지만, 양면에 설치함으로써 고습도 하에서의 보다 높은 가스 배리어성을 발휘시킬 수 있다. 또한, 표면 평탄화·응력 완화를 목적으로 하는 유기 폴리머층과 가스 배리어 무기질층을 교대로 복수층 적층함으로써, 더욱 특성향상을 도모할 수 있다.

(전극부착 점토 박막 기판)

본 발명의 상기 점토 박막 기판의 어느 일면에 투명 도전층을 더 적층하여 표시소자용의 전극부착 점토 박막 기판을 제작할 수 있다. 구체적으로는, 상기한 점토 박막 기판 상에 인듐, 주석, 아연 중에서 적어도 하나를 포함하는 산화물을 주성분으로 하는 투명도전성 물질을 CVD, PVD, 졸겔법 등을 이용하여 제막함으로써, 투명 도전층을 형성하여 플렉시블성, 높은 투명성, 높은 가스 배리어성, 평탄성, 내열성, 난연성을 갖는 유기EL이나 LCD로 대표되는 디스플레이용의 전극부착 점토 박막 기판을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 전극부착 점토 박막 기판을 디스플레이에 이용하기 위해서, 점토 박막 기판의 투명 도전층과는 반대의 면에 방현층, 반사 방지층, 하드 코트층을 형성할 수 있다. 이들의 층은 단독으로 설치해도 되고, 복수의 층을 적층하여 설치해도 된다.

방현층은, 통상 결착제로서 사용되는 수지, 바람직하게는 하기 하드 코트층을 구성하는 수지에 필러를 함유시켜 형성되는 것으로서, 층 표면을 조면화함으로써 광을 산란 또는 확산시켜 방현성을 부여하는 것이다. 필러로서는 무기 필러, 예를 들어 실리카, 탄산 칼슘, 수산화 알루미늄, 수산화 마그네슘, 클레이, 탈크, 이산화 티탄 등의 무기계 백색안료 및 유기 필러, 예를 들어 아크릴 수지, 폴리스틸렌 수지, 폴리에틸렌 수지, 에폭시 수지, 실리콘 수지 등의 유기계의 투명 또는 백색 비즈 등을 들 수 있다. 특히, 구상으로 흡유성을 나타내지 않는 유기 필러가 바람직하다. 구상의 필러를 이용함으로써, 방현층의 표면으로부터 돌출되는 부분이 완만하게 되고, 유분 등의 오물이 쉽게 부착되지 않음과 동시에 부착된 오물을 닦기 쉬워진다.

또한, 필러의 입자경(D)(JIS B9921)은 0.5㎛≤D≤50㎛의 범위가 바람직하다. 필러의 배합량에 대해서는, 방현층의 전체고형분에 대해 0.5~30중량%의 범위가 바람직하다. 배합량이 0.5중량% 이하인 경우는, 반사방지효과가 불충분하게 되고, 30중량% 이상인 경우는, 투명성, 화상의 콘트라스트가 떨어질 뿐만 아니라, 내마모성이나 내환경성 등의 내구성이 나빠진다.

반사 방지층은, 투명전극부착 점토 박막 기판 상에 그 기체(基體)의 굴절률보다도 낮은 굴절률을 갖는 재료로 이루어진 저굴절률층을 한층 설치하거나, 또는 고굴절률층 상에 그 고굴절률층보다도 낮은 굴절률의 저굴절률층을 설치하여 2층 구성으로 하거나, 또는 이 2층 구성을 2세트 이상 적층하여 설치하면 되고, 이에 의해 반사방지효과를 얻을 수 있다. 또, 본 발명에서 말하는 고굴절률 및 저굴절률이란, 서로 인접하는 층간의 상대적인 굴절률의 고저를 말한다.

고굴절률층은, 통상 결착제로서 사용되는, 예를 들어 아크릴계 수지, 염화 비닐계 수지, 초산 비닐계 수지, 스틸렌계 수지, 에폭시계 수지, 폴리에스테르계 수지, 우레탄계 수지 등의 수지, 또는 이들의 수지에 고굴절률 재료로서 방향환이나 Br, I, Cl 등의 할로겐화 원소를 포함하는 수지, 또는 TiO₂, CeO₂, ZrO₂ 등의 무기화합물 미립자를 포함시켜 형성할 수 있다.

또한, 저굴절률층은, 예를 들어 SiO₂, LiF, MgF₂ 등의 무기재료를 미립자화하여, 아크릴계 수지나 에폭시계 수지 등에 함유시킨 무기계 저굴절률 재료, 불소계 및 실리콘계의 유기화합물, 열가소성 수지, 열경화형 수지, 방사선 경화형 수지 등의 유기 저굴절률 재료로 형성할 수 있으며, 그 굴절률은 1.45 이하인 것이 바람 직하다. 이들의 재료 중에서, 특히 불소함유 재료가 더러워짐 방지의 점에서 바람직하다. 또, 반사 방지층으로서는, 유기재료 이외에도 무기재료의 증착막이나 스퍼터링막을 이용할 수 있다.

저굴절률층이 양호한 반사방지기능을 발휘하기 위한 두께에 대해서는, 공지의 계산식으로 산출할 수 있다. 주지의 문헌(사이언스 라이브러리, 물리학 9 「광학」70~72쪽)에 의하면, 입사광이 저굴절률층에 수직으로 입사하는 경우에, 저굴절률층이 광을 반사하지 않고 100% 투과하기 위한 조건은 다음의 관계식 (1) 및 (2)를 만족하면 된다고 되어 있다. 또, 식 중, N은 저굴절률층의 굴절률, Ns는 고굴절률층의 굴절률, h는 저굴절률층의 두께, λ는 광의 파장을 나타낸다. 실제로는 이 수학식을 완전히 만족하는 재료는 발견하기 어려워 한없이 가까운 재료와 막두께를 선택하게 된다.

N=Ns¹ ^/2(1)

Nh=λ/4 (2)

하드 코트층은, 연필경도가 H이상의 층을 의미한다. 하드 코트층을 구성하는 수지로서는, 광, 열의 어느 하나 또는 그 조합에 의해 경화하는 수지를 들 수 있다. 광경화형 수지로서는 아크릴로일기, 메타크릴로일기, 아크릴로일옥시기, 메타크릴로일옥시기 등 중합성 불포화결합을 갖는 모노머, 올리고머, 프레폴리머를 적 절히 혼합한 조성물 또는 자외선에 의해 경화하는 에폭시계 화합물 등이 사용된다. 열경화형 수지로서는 페놀 수지, 프란 수지, 자일렌·포름알데히드 수지, 케톤·포름알데히드 수지, 우레아 수지, 멜라민 수지, 아닐린 수지, 알키드 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 에폭시 수지 등을 들 수 있다. 이들은 단독 또는 복수 혼합하여 사용해도 된다.

하드 코트층에 사용되는 경화형 수지는, 투명성이 높을수록 바람직하고, 광선투과율로서는 80%이상, 특히 90%이상의 것이 바람직하다. 하드 코트층의 두께는 0.5~10㎛의 범위, 바람직하게는 1~5㎛의 범위로 설정된다. 하드 코트층이 0.5㎛보다도 얇은 경우는, 하드 코트층의 내마모성이 열화된다. 한편, 10㎛보다 두꺼운 경우는, 수지의 경화수축에 의해 컬이 발생하거나, 하드 코트층에 마이크로 크랙이 발생하는 경우가 있다.

(표시소자)

본 발명의 표시소자는, 상기 점토 박막 기판 또는 상기 전극부착 박막기판을 이용하여 제작할 수 있다. 즉, 상기 점토 박막 기판 상에 전압 또는 전류의 변화에 따라 광학적 특성이 변화하는 소자를 형성하여 표시소자를 제작할 수 있다. 또한, 상기 점토 박막 기판 상에 투명 전극층, 발광층 및 음극층을 순차적으로 적층하여 일렉트로 루미네선스 표시소자를 제작할 수 있다. 또, 2장의 상기 전극부착 점토 박막 기판의 2개의 투명 도전막의 사이에 액정을 협지하여 액정표시소자를 제작해도 된다.

(일렉트로 루미네선스 표시소자)

다음에, 본 발명의 일렉트로 루미네선스 표시소자의 구조와 제작법에 대해서 설명한다.

도 6 및 도 7은, 각각 본 발명의 일렉트로 루미네선스 소자의 일례의 모식적 단면도이다. 도 6에 있어서, 일렉트로 루미네선스 소자는, 점토 박막 기판(21) 상에 투명 전극층(22), 발광층(23), 음극층(24)이 순차적으로 적층되고, 그 적층체가 금속재료, 플라스틱 등으로 형성된 봉지재(25a)에 의해 밀폐된 공간에 봉지된 구조를 갖고 있다. 또한, 도 7에서는, 도 6에 나타낸 것과 동일한 구성을 갖는 적층체가 가스 배리어 필름 등의 수지재료로 이루어진 봉지재(25b)에 의해 봉지되어 있다.

본 발명의 일렉트로 루미네선스 표시소자에 있어서, 점토 박막 기판(21)으로서는 상기한 본 발명의 점토 박막 기판이 사용된다.

투명 전극층은, 발광층에 정공을 공급하는 양극으로서의 기능을 갖는 것으로서, 예를 들어 산화 주석, 산화 아연, 산화 인듐, 산화 인듐 주석(ITO), 산화 아연 인듐(IZO) 등의 도전성 금속산화물이나 금, 은, 알루미늄 등의 금속을 이용할 수 있고, 그 형상, 구조, 크기 등에 대해서도 특히 제한되는 것은 아니다. 투명 전극층의 제작법은 진공증착법, 스퍼터링법, 이온 플레이팅법, CVD법, 플라즈마 CVD법 등 중에서 상기 재료와의 적성을 고려하여 적절히 선택하면 된다. 투명 전극층의 패터닝은, 포토리소그래피에 의한 화학적 에칭법, 레이저 등에 의한 물리적 에칭법, 마스크를 이용하는 진공증착법이나 스퍼터링법, 또는 리프트 오프법이나 인쇄법 등에 의해 행할 수 있다. 두께는 10nm~5㎛의 범위가 적당하다.

발광층은, 적어도 1종의 발광재를 함유하는 것으로서, 필요에 따라 정공이나 전자의 발생이나 이동을 용이하게 하는 정공 주입재, 정공 수송재, 전자 주입재, 전자 수송재 등을 함유시켜도 된다. 또한, 정공 주입재, 정공 수송재, 전자 주입재, 전자 수송재 등은 발광층과는 다른 층에 함유시켜 발광층에 적층된 상태이어도 상관없다.

발광재로서는, 벤조옥사졸 유도체, 벤조이미다졸 유도체, 벤조티아졸 유도체, 스티릴벤젠 유도체, 폴리페닐 유도체, 디페닐부타디엔 유도체, 테트라페닐부타디엔 유도체, 나프탈이미드 유도체, 쿠마린 유도체, 페릴렌 유도체, 페리논 유도체, 옥사디아졸 유도체, 알다진 유도체, 피라리딘 유도체, 사이클로펜타디엔 유도체, 비스스티릴안트라센 유도체, 퀴나크리돈 유도체, 피로로피리딘 유도체, 티아지아졸로피리딘 유도체, 스티릴아민 유도체, 방향족 디메틸리덴 유도체, 8-퀴놀릴 유도체의 금속착체나 희토류 착체로 대표되는 각종 금속착체, 폴리티오펜 유도체, 폴리페닐렌 유도체, 폴리페닐렌비닐렌 유도체, 폴리플루오렌 유도체 등의 고분자 화합물을 들 수 있다. 이들은 1종 또는 2종 이상을 혼합하여 이용할 수 있다.

정공 주입재 및 정공 수송재로서는, 저분자 정공 수송재 및 고분자 정공 수송재 모두 사용 가능하고, 양극에서 정공을 주입하는 기능, 정공을 수송하는 기능 및 음극에서 주입된 전자를 장벽하는 기능의 어느 하나를 가지고 있으면 특히 한정되는 것은 아니다. 정공 수송재로서는, 예를 들어 카바졸 유도체, 트리아졸 유도체, 옥사졸 유도체, 옥사디아졸 유도체, 이미다졸 유도체, 폴리아릴알칸 유도체, 피라졸린 유도체, 피라졸론 유도체, 페닐렌디아민 유도체, 아릴아민 유도체, 아미 노 치환 칼콘 유도체, 스티릴안트라센 유도체, 플루오레논 유도체, 히드라존 유도체, 스틸벤 유도체, 실라잔 유도체, 방향족 제3아민 화합물, 스티릴아민 화합물, 방향족 디메틸리덴계 화합물, 포르피린계 화합물, 폴리실란계 화합물, 폴리(N-비닐카바졸) 유도체, 아닐린계 공중합체, 티오펜 올리고머, 폴리티오펜 등의 도전성 고분자 올리고머, 폴리티오펜 유도체, 폴리페닐렌 유도체, 폴리페닐렌비닐렌 유도체, 폴리플루오렌 유도체 등의 고분자 화합물 등을 들 수 있다. 이들은 1종 또는 2종 이상을 병용해도 된다.

전자 주입재 및 전자 수송재로서는, 전자를 수송하는 기능, 양극에서 주입된 정공을 장벽하는 기능의 어느 하나를 가지고 있는 것이면 제한되지 않고, 예를 들어 트리아졸 유도체, 옥사졸 유도체, 옥사디아졸 유도체, 플루오레논 유도체, 안트라퀴노디메탄 유도체, 안트론 유도체, 디페닐퀴논 유도체, 티오피란디옥사이드 유도체, 카르보디이미드 유도체, 플루오레닐리덴메탄 유도체, 디스티릴피라딘 유도체, 나프탈렌페릴렌 등의 복소환 테트라카르복실산 무수물, 프탈로시아닌 유도체, 8-퀴놀리놀 유도체의 금속착체, 메탈프탈로시아닌, 벤조옥사졸 및 벤조디아졸을 배위자로 하는 금속착체로 대표되는 각종 금속착체, 아닐린계 공중합체, 티오펜 올리고머, 폴리티오펜 유도체, 폴리페닐렌 유도체, 폴리페닐렌비닐렌 유도체, 폴리플루오렌 유도체 등의 고분자 화합물을 들 수 있다. 이들은 1종 또는 2종 이상을 병용해도 된다.

발광층의 제막은, 증착이나 스퍼터링 등의 건식법, 딥핑, 스핀 코팅, 딥 코팅, 캐스팅, 다이코팅, 롤 코팅, 바 코팅, 그라비아 코팅 등의 습식법 등의 어느 하나에 의해 적합하게 행할 수 있다. 이들의 제막법은 발광층의 재료에 따라 적절히 선택할 수 있다. 발광층의 막두께는, 일반적으로 1nm~1O㎛, 바람직하게는 10nm~1㎛의 범위로 설정된다. 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 주입층, 전자 수송층도 발광층의 경우와 같은 방법으로 제작할 수 있다.

음극층은, 형상, 구조, 크기 등에 특히 제한은 없고, 발광층에 전자를 주입하는 전극으로서 기능하면 된다. 그 형상, 구조, 크기 등도 특히 제한은 없지만, 두께는 10nm~5㎛의 범위가 적당하다. 음극층용의 재료로서는, 알칼리 금속(예를 들어, Li, Na, K, Cs 등), 알칼리 토류 금속(예를 들어, Mg, Ca 등), 금, 은, 납, 알루미늄, 나트륨-칼륨 합금, 리튬-알루미늄 합금, 마그네슘-은 합금, 인듐, 이테르븀 등의 희토류 금속 등을 들 수 있다. 이들 중에서, 2종 이상 병용해도 상관없다.

음극층의 형성에는 진공증착, 스퍼터링, 이온 플레이팅, CVD, 플라즈마CVD 등의 수단을 이용할 수 있고, 음극의 재료와의 적성을 고려하여 적절히 선택하면 된다. 음극의 패터닝은 포토리소그래피, 레이저 등에 의한 물리적 에칭, 마스크를 이용하는 진공증착법이나 스퍼터링법 또는 리프트 오프법이나 인쇄법 등을 채용할 수 있다.

봉지재로서는 금속재료, 플라스틱 등으로 형성된 봉지재, 예를 들어 알루미늄관 등 공지의 것이 사용되는데, 본 발명에서의 상기 점토 박막 기판을 봉지재로서 사용해도 된다.

(액정표시소자)

다음에, 본 발명의 액정표시소자에 대해서 설명한다.

액정 디스플레이에는, TN액정을 사용하여 박막트랜지스터(TFT: Thin Film Transistor)로 구동하는 타입 외에 강유전성 액정(FLC: Ferroelectric Liquid Crystal) 혹은 반강유전성 액정(AFLC: Anti-Ferroelectric Liquid Crystal)을 이용하는 타입이 있다. 이들은 표시의 원리나 구동방식은 다르지만, 어떤 액정 디스플레이에서도 한 쌍의 전극을 갖는 기판 사이에 액정을 협지한다는 구조는 변하지 않는다. 이들 종래의 공지의 액정 디스플레이에서의 기판으로서, 본 발명에서는 상기의 점토 박막 기판이 사용된다.

도 8은, TN액정을 이용한 액정표시소자의 일례의 모식적 단면도이다. 이 TN액정표시소자에 있어서는, 점토 박막(31a, 32a) 상에 각각 소망 패턴으로 이루어진 투명 전극층(33, 34)을 갖는 2장의 투명전극부착 점토 박막 기판(31, 32)을 이용하고, 그 위에 폴리이미드의 용액을 도포하여 액정배향막(도시생략)을 형성하며, 이것에 러빙조작을 실시한 후, 이들의 점토 박막 기판의 사이에 네마틱 액정(35)을 주입하고, 점토 박막 기판 주변부를 수지 등으로 봉착한다. 주입된 네마틱 액정(35)은, 배향막의 작용에 의해 90°비틀어져 배향한다. 한쪽의 점토 박막 기판(31)의 투명 전극층과는 반대측에 표면층 및 방현층을 갖는 반사 방지층(38)이 설치된 편광필름(36)을 적층한다. 또한, 다른 쪽의 점토 박막 기판(32)의 투명 전극층과는 반대측에는 반사 방지층이 없는 편광필름(37)을, 편광필름(36)에 대해 편광각도가 서로 90°비틀어지도록 적층하여 액정표시패널이 구성된다. 또, 투명 전극층의 전극재료로서는 산화 주석, 산화 아연, 산화 인듐, 산화 인듐 주석(ITO), 산화 아연 인듐(IZO) 등의 도전성 금속산화물이 사용된다.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 최량의 형태를 실시예에 기초하여 설명하는데, 본원발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.

(실시예 1)

(1) 점토 박막의 제조

베이스가 되는 점토 박막을 기지의 방법으로 제조하였다. 즉, 합성 스멕타이트를 증류수에 가하여, 플라스틱제 밀봉용기에 회전자와 함께 넣고, 세게 진탕하여 균일한 점토 분산액을 얻었다. 그 후, 저면이 평탄한 놋쇠제 트레이에 따르고, 점토 분산액을 수평으로 정치하여 점토입자를 천천히 침적시킴과 동시에, 트레이의 수평을 유지한 상태로 강제 송풍식 오븐 중에서 건조하였다. 이에 의해, 막두께 1OO㎛의 점토 박막이 얻어졌다.

(2) 점토 박막 기판의 제조

상기의 점토 박막의 양면에 마그네트론 스퍼터장치를 이용하여 산화 규소를 주체로 하는 가스 배리어 무기질층을 형성하였다. 즉, 진공챔버 내에서 점토 박막을 80℃로 가열하고, 잔류수분을 제거한 후, Si 타겟 근방에서 산소와 질소의 혼합가스에 의한 플라즈마를 발생시키는 반응성 스퍼터법을 이용함으로써, 점토 박막 상에 막두께 90nm의 가스 배리어 무기질층을 형성하였다. 형성된 가스 배리어 무기질층을 X선 광전자 분광법(ESCA)에 의해 조성의 분석을 하였다. 그 결과, 가스 배리어 무기질층의 조성은 규소 36.5mol%, 산소 43.2mol%, 질소 19.3mol%이고, 질소를 함유하는 산화 규소막인 것이 확인되었다. 또, 같은 방법을 이용하여 점토 박막의 반대면에도 막두께 90nm, 규소 36.3mol%, 산소 42.9mol%, 질소 19.8mol%의 질소 를 포함하는 산화 규소막을 형성하여, 양면에 가스 배리어 무기질층을 갖는 점토 박막 기판을 얻었다.

(3) 점토 박막 기판의 특성평가

상기 방법에 의해 얻어진 점토 박막 기판에 대해서, 여러가지 특성을 측정하였다. 가스 배리어 성능에 대해서는, JIS K 7126 A법(차압법)에 준한 차압식의 가스크로법에 의해, 가스·증기 등의 투과율·투습도의 측정이 가능한 GTR테크주식회사 제품 가스·증기 투과율 측정장치를 이용하여 수증기 투과율(40℃/90% RH) 및 산소 투과율(40℃/90% RH, 40℃/0% RH)을 측정하였다. 온도 40℃ 습도 90%의 환경 하에서의 수증기 투과율은 O.003g/m²·day, 산소 투과율은 O.2cc/m²·day·atm이었다.

상기 점토 박막 기판의 표면을 AFM(원자간력현미경)으로 관찰하여, 평균표면조도(Ra)(JIS B 0610-1994)를 측정하였다. 산화 규소막 형성 전의 평균표면조도 Ra=25nm에 대해 형성 후는 10nm가 되고, 표면이 평탄화된 것이 확인되었다. 이에 따라, 헤이즈 미터(Haze Meter NDH2000, 일본전색사 제품)로 측정된 헤이즈는 6.5%에서 3.0%로 저감하여 투명성이 향상된 것이 확인되었다.

(실시예 2)

실시예 1에서와 동일하게 하여 점토 박막을 제조한 후, 플라즈마CVD 장치를 이용하여 산화 규소막(평탄화 무기질층)을 형성하였다. 즉, 헥사메틸디실록산([(CH₃)₃Si]₂O)을 모노머 가스로서 산소 플라즈마 중에서 중합을 행하고, 점토 박 막의 양면에 막두께 200㎛의 탄소를 함유하는 산화 규소막을 형성하였다. 산화 규소막 형성 전의 평균표면조도 Ra=25nm에 대해 형성 후는 4nm가 되어, 표면이 평탄화된 것이 확인되었다. 그 후, 그 위에 실시예 1에 나타낸 가스 배리어 무기질층의 제막방법을 이용하여 막두께 90nm의 질소를 함유하는 산화 규소막(가스 배리어 무기질층)을 형성하여, 점토 박막 기판을 얻었다.

상기 방법에 의해 얻어진 점토 박막 기판의 온도 40℃, 습도 90%의 환경 하에서의 수증기 투과율은, 측정한계인 1×1O^-5g/m²·day이하의 값을 나타내었다. 산소 투과율은 0.1cc/m²·day·atm이하이었다. 또한, Ra는 2nm, 헤이즈는 1.6%이고, 평탄성 및 투명성이 향상된 것이 확인되었다.

이하의 표 1에 실시예 1 및 2의 본 발명의 점토 박막 기판과 비교예로서 점토 박막 단독, 즉 가스 배리어 무기질층을 설치하지 않은 점토 박막에 대해서, 가스 투과율, 평균표면조도, 전광선투과율 및 헤이즈의 값을 정리하여 나타낸다.

				점토 박막 단독	실시예 1	실시예 2
가스 투과율	40℃/90% RH	수증기 투과율	g/m²·day	6.5	0.003	<1×1O^-5
	40℃/90% RH	산소 투과율	cc/m²·day·atm	2.8	0.2	<0.1
	40℃/0% RH	산소 투과율	cc/m²·day·atm	<0.1	<0.1	<0.1
가스 배리어 무기질층 형성전의 표면에서의 산술평균 표면조도(Ra)			nm	25	10	2
전광선투과율			%	92.3	90.2	90.8
헤이즈			%	6.5	3.0	1.6

표 1에 나타내는 바와 같이, 점토 박막 기판 표면에 산화 규소를 주체로 하는 가스 배리어 무기질층을 형성함으로써, 고습도 하에서의 가스 배리어 성능이 향상되는 것을 알 수 있다. 실시예 2에서는 가스 배리어층과 점토막 사이의 중간층으로서 산화 규소를 주체로 하는 평탄화 무기질층을 설치함으로써, 더욱 배리어 성능이 향상되고 있다. 이는 평탄화 무기질층이 점토 박막 표면의 요철을 평탄화하고, 평탄화 무기질층 상에 결함이 적은 가스 배리어 무기질층이 형성된 것에 의한 것으로 추측된다.

(내연성 시험)

열용량 약 38MJ/m³의 메탄가스를 연료로 하는 구경 9.5mm, 관의 길이 100mm의 분센버너로 버너의 불꽃을 높이 19mm의 청색 불꽃으로 조정하고, 길이 125mm, 폭 13mm의 크기의 시료 하단과 버너 선단의 간격이 9.5mm가 되도록 잡는 도구로 시료의 길이방향을 수직으로 유지하고, 시료의 하단 중앙부에 10초간 불꽃을 접촉함으로써 내연성 시험을 하였다. 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름에 가스 배리어 무기질층을 설치한 필름기판은, 불꽃을 접촉한 후 발화하였지만, 실시예 1 및 2의 본 발명의 점토 박막 기판에서는 발화는 발견되지 않았다. 따라서, 본 발명의 점토 박막 기판은 난연성이 뛰어난 것이 확인되었다.

(실시예 3)

(1) 점토 박막의 제조

실시예 1의 경우와 같이 하여 막두께 100㎛의 점토 박막이 얻어졌다.

(2) 점토 박막 기판의 제조

(a) 유기 폴리머층의 형성

상기 점토 박막에, 용매에 녹인 아크릴계 자외선 경화수지를 도포하여 건조기로 100℃에서 용매를 휘발시킨 후, 자외선을 이용한 중합에 의해 경화시켜서 두께 2㎛의 유기 폴리머층을 형성하였다.

(b) 가스 배리어 무기질층의 형성

상기 유기 폴리머층을 형성한 점토 박막에 마그네트론 스퍼터장치를 이용하여 산화 규소를 주체로 하는 가스 배리어 무기질층을 형성하였다. 즉, 진공챔버 내에서 점토 박막을 80℃로 가열하여 잔류수분을 제거한 후, Si 타겟 근방에서 산소와 질소의 혼합가스에 의한 플라즈마를 발생시키는 반응성 스퍼터법을 이용함으로써, 상기 박막 상에 막두께 90nm의 가스 배리어 무기질층을 형성하여 본 발명의 점토 박막 기판을 얻었다. 형성된 가스 배리어 무기질층을 X선 광전자 분광법(ESCA)에 의해 조성의 분석을 하였다. 그 결과, 가스 배리어 무기질층의 조성은 규소 36.5mol%, 산소 43.2mol%, 질소 19.3mol%이어서, 질소를 함유하는 산화 규소막인 것이 확인되었다.

(실시예 4)

상기 실시예 3에서 얻은 점토 박막 기판의 점토 박막면에, 실시예 3과 같은 방법으로 유기 폴리머층과 가스 배리어 무기질층을 형성하여 본 발명의 점토 박막 기판을 얻었다.

(실시예 5)

실시예 3과 같은 방법으로 점토 박막 상에 유기 폴리머층과 가스 배리어 무기질층을 형성시킨 후, 그 위에 동일하게 하여 유기 폴리머층과 가스 배리어 무기질층을 형성하여 복층 구성으로 한 본 발명의 점토 박막 기판을 얻었다.

(실시예 6)

실시예 3에 있어서, 유기 폴리머층을 형성하지 않고 가스 배리어 무기질층을 제막하여 점토 박막 기판을 얻었다.

(점토 박막 기판의 특성평가)

상기 실시예 3~6의 점토 박막 기판에 대해서, 실시예 1 및 실시예 2에서와 동일하게 하여 수증기 투과율 및 산소 투과율을 측정하고, 또한 가스 배리어 무기질층 형성 전의 표면(유기 폴리머층의 표면)에서의 산술평균조도(Ra), 전광선투과율 및 헤이즈를 측정하였다. 이들의 결과를 표 2에 나타낸다.

				실시예 3	실시예 4	실시예 5	실시예 6
가스 투과율	40℃/90% RH	수증기 투과율	g/m²·day	<1×1O^-5	<1×1O^-5	<1×1O^-5	0.003
	40℃/90% RH	산소 투과율	cc/m²·day·atm	0.15	<0.1	<0.1	0.2
	40℃/0% RH	산소 투과율	cc/m²·day·atm	<0.1	<0.1	<0.1	<0.1
가스 배리어 무기질층 형성전의 표면에서의 산술평균 표면조도(Ra)			nm	3.5	3.5	3.5	25
전광선투과율			%	88.4	86.8	86.9	87.5
헤이즈			%	1.0	0.8	0.8	4.5

상기 표 2에 나타내는 바와 같이, 실시예 3~6의 점토 박막 기판은 우수한 가스 배리어성을 나타내고, 특히 실시예 3~5의 유기 폴리머층을 형성한 점토 박막 기판에서는, 40℃/90% RH에서의 수증기 투과율이 1×10^-5g/m²·day이하 및 산소 투과율이 0.15cc/m²·day·atm이하이고, 유기 폴리머층을 형성하지 않은 실시예 6의 경우보다도 우수한 것이 되었다. 이는 표 2에서의 Ra값으로부터 명백한 바와 같이, 유기 폴리머층에 의해 점토 박막의 표면 평탄성이 올라감으로써 가스 배리어 무기질층이 갖는 가스 배리어 성능이 향상하고, 고습도 하에서의 점토 박막의 가스 배리어 성능이 향상한 것에 의한다. 또한, 실시예 3~6에서의 점토 박막 기판의 전광선투과율이 86%이상으로서 디스플레이 용도로 충분히 사용할 수 있음이 확인되었다. 또, 실시예 3~5에서의 점토 박막 기판의 헤이즈는, 가스 배리어 무기질층 형성 전의 표면에서의 조도가 적음으로써, 작은 값을 갖고 있고, 투명성이 뛰어나며 광학특성에 대해서도 뛰어난 것이 확인되었다.

Claims

점토입자가 배향하여 적층된 구조를 갖는 점토 박막의 적어도 한쪽 면에 적어도 가스 배리어 무기질층이 적층되어 이루어진 것을 특징으로 하는 점토 박막 기판.
제1항에 있어서,

점토입자가 배향하여 적층된 구조를 갖는 점토 박막의 적어도 한쪽 면에 평탄화 무기질층이 적층되고, 상기 평탄화 무기질층 상에 가스 배리어 무기질층이 적층되어 이루어진 것을 특징으로 하는 점토 박막 기판.
제1항에 있어서,

점토입자가 배향하여 적층된 구조를 갖는 점토 박막의 적어도 한쪽 면에 복수의 가스 배리어 무기질층과 복수의 평탄화 무기질층이 교대로 적층되어 이루어진 것을 특징으로 하는 점토 박막 기판.
제1항에 있어서,

점토입자가 배향하여 적층된 구조를 갖는 점토 박막의 적어도 한쪽 면에 유기 폴리머층 및 가스 배리어 무기질층이 적층되어 이루어진 것을 특징으로 하는 점토 박막 기판.
제1항에 있어서,

점토입자가 배향하여 적층된 구조를 갖는 점토 박막의 적어도 한쪽 면에 복수의 유기 폴리머층과 복수의 가스 배리어 무기질층이 교대로 적층되어 이루어진 것을 특징으로 하는 점토 박막 기판.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 가스 배리어 무기질층이 질소를 포함하는 산화 규소막 또는 규소의 질화막으로 이루어진 것을 특징으로 하는 점토 박막 기판.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 가스 배리어 무기질층의 두께가 10~200nm인 것을 특징으로 하는 점토 박막 기판.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 가스 배리어 무기질층이 스퍼터링법에 의해 형성되어 이루어진 것을 특징으로 하는 점토 박막 기판.
제2항 또는 제3항에 있어서,

상기 평탄화 무기질층이 탄소를 포함하는 산화 규소막으로 이루어진 것을 특 징으로 하는 점토 박막 기판.
제2항 또는 제3항에 있어서,

상기 평탄화 무기질층의 두께가 100~5000nm인 것을 특징으로 하는 점토 박막 기판.
제2항 또는 제3항에 있어서,

상기 평탄화 무기질층이 CVD법에 의해 형성되어 이루어진 것을 특징으로 하는 점토 박막 기판.
점토 박막 기판이 점토입자가 배향하여 적층된 구조를 갖는 점토 박막의 적어도 한쪽 면에 적어도 가스 배리어 무기질층이 적층된 것으로서, 상기 점토 박막 기판의 어느 일면에 투명 도전층이 더 적층되어 이루어진 것을 특징으로 하는 전극부착 점토 박막 기판.
제12항에 있어서,

상기 점토 박막 기판의 투명 도전막이 적층되어 있는 면과는 반대측의 면에 방현층이 설치된 것을 특징으로 하는 전극부착 점토 박막 기판.
제12항 또는 제13항에 있어서,

상기 점토 박막 기판의 투명 도전막이 적층되어 있는 면과는 반대측의 면에 반사방지층이 설치된 것을 특징으로 하는 전극부착 점토 박막 기판.
제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 점토 박막 기판의 투명 도전막이 적층되어 있는 면과는 반대측의 면에 하드코트층이 설치된 것을 특징으로 하는 전극부착 점토 박막 기판.
기판 상에 적어도 투명 전극층, 발광층 및 음극층이 순차적으로 적층된 적층체를 갖는 일렉트로 루미네선스 표시소자에 있어서, 상기 기판이, 점토입자가 배향하여 적층된 구조를 갖는 점토 박막의 적어도 한쪽 면에 적어도 가스 배리어 무기질층이 적층된 점토 박막 기판으로 이루어진 것을 특징으로 하는 일렉트로 루미네선스 표시소자.
적어도 전극층이 적층된 2장의 기판 사이에 액정이 협지된 액정표시소자에 있어서, 상기 기판이, 점토입자가 배향하여 적층된 구조를 갖는 점토 박막의 적어도 한쪽 면에 적어도 가스 배리어 무기질층이 적층된 점토 박막 기판으로 이루어진 것을 특징으로 하는 액정표시소자.