KR20130046681A - 복합 무기물 및 이를 포함하는 베리어 필름 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 알루미늄 산화물 또는 질화물; 및 이온성 금속 산화물을 포함하며, 상기 이온성 금속 산화물은 X선 광전자 분광법에 의한 결합에너지(O1s)가 529.6 내지 530.4 eV인 복합 무기물 및 상기 복합 무기물을 이용한 베리어 필름을 제공한다. 본 발명에 따른 베리어 필름은 광투과도를 저하시키기 않으면서도 수분 및 가스차단성이 우수하다.

Description

복합 무기물 및 이를 포함하는 베리어 필름{INORGANIC COMPLEX AND BARRIER FILM COMPRISING THE SAME}
본 발명은 복합 무기물 및 이를 포함하는 베리어 필름에 관한 것이다.
액정소자, 전자 잉크 소자, 유기발광소자(OLED) 등을 사용한 디스플레이 장치가 널리 사용되고 있거나 시장에 등장하고 있으며, 유기 또는 무기 재료를 사용한 태양광 장치도 무공해 에너지 생산에 사용되고 있다. 이런 장치들을 구성하는 전자 소자와 금속 배선들은 수분, 산소 등과 같은 생활 환경에 널리 존재하는 화학 물질에 취약하여 변성 또는 산화되므로 이들 물질들이 상기 장치 내부에 존재하는 전자 소자에 접근하지 못하도록 차단하는 것이 매우 중요하다.
종래에는 유리판을 기판재 또는 덮개판으로 사용하여 화학 물질에 취약한 내부 전기소자를 보호하는 방식이 사용되고 있다. 이러한 유리판은 광투과도, 열팽창 계수, 내화학성 등에서 만족할 만한 특성을 가지고 있으나, 무겁고 깨지기 쉬우며 딱딱하여 취급에 주의가 필요하며 제품 설계에 있어서 제한요소로 작용하고 있다.
상기와 같은 문제점 때문에 전자소자용 기판재로 사용되는 유리판을 가볍고 내충격성이 뛰어나며 유연한 특성을 갖는 플라스틱 필름으로 대체하려는 시도가 진행되고 있다. 플라스틱 필름은 유연성이 뛰어나 충격에 강하고 유리판보다 얇다는 장점이 있으나, 가스차단성이 부족하기 때문에 수분이나 산소 등의 침투로 인한 디스플레이 소자의 열화를 방지하는 효과가 떨어진다는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 신규한 조성의 복합 무기물을 제공하고, 상기 복합 무기물을 이용하여 가스차단성 및 광투과도가 우수한 필름을 제공하는 것이다.
본 발명은 알루미늄 산화물 또는 질화물; 및 이온성 금속 산화물을 포함하며, 상기 이온성 금속 산화물은 X선 광전자 분광법에 의한 결합에너지(O1s)가 529.6 내지 530.4 eV인 복합 무기물을 제공한다.
또한, 상기 복합 무기물을 이용한 베리어 필름을 제공한다.
본 발명에 따른 베리어 필름은 광투과도를 저하시키기 않으면서도 수분 및 가스차단성이 우수하다.
도 1 내지 7은 각각 본 발명의 하나의 실시예에 따른 가스 베리어 필름의 측면도를 나타낸 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 알루미늄 산화물 또는 질화물; 및 이온성 금속 산화물을 포함하며, 상기 이온성 금속 산화물은 X선 광전자 분광법에 의한 결합에너지(O1s)가 529.6 내지 530.4 eV인 복합 무기물을 제공한다. 또한, 상기 복합 무기물을 포함하는 베리어 필름 및 전자장치를 제공한다.
이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 복합 무기물은 알루미늄 산화물 또는 질화물; 및 이온성 금속 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하며, 이를 이용하여 제조한 필름은 가스차단성 및 수분차단성이 우수하다. 구체적으로는, 상기 알루미늄 산화물 또는 질화물은 플라스틱 필름에 수분차단성을 부여하고, 이온성 무기 물질은 가스차단성을 증가시킬 수 있다.
본 발명의 하나의 예에서, 알루미늄 산화물은 하기 화학식 1을 만족할 수 있다.
[화학식 1]
AlxOy
상기 식에서,
x 및 y는 독립적으로 1 이상의 정수이다.
예를 들어, 상기 알루미늄 산화물로는 Al2O3 등이 사용될 수 있다.
본 발명의 또 다른 예로서, 알루미늄 질화물은 하기 화학식 2를 만족할 수 있다.
[화학식 2]
AlwNz
상기 식에서,
w 및 z는 독립적으로 1 이상의 정수이다.
예를 들어, 상기 알루미늄 질화물로는 AlN 등이 사용될 수 있다.
기존에 알려진 SiOa 또는 AlOa(a는 1 이상의 정수) 등의 무기물을 사용하여 가스차단층을 제작하는 경우에는, 일정 두께 이상에서는 가스차단성이 더 이상 증가하지 않거나 오히려 감소하는 현상이 나타난다. 이는 사용한 무기물의 두께가 증가하면서 결점들이 함께 성장하기도 하고, 응력이 증가하여 균열이 발생하기 때문이다.
본 발명에 따른 복합 무기물은 이온성 무기 물질을 더 포함한다. 이온성 무기 물질의 첨가함으로써, 위와 같은 문제점을 해결할 수 있다. 구체적으로는, 알루미늄 산화물 또는 질화물에 이온성 무기 물질을 첨가하게 되면, 얇은 두께에서도 우수한 가스차단성을 확보할 수 있다. 따라서, 일정 수준의 가스차단성을 확보하기 위해서 가스차단층의 두께를 두껍게 형성할 필요가 없으며, 두께 증가로 인해 발생되는 결점 내지 균열의 발생을 사전에 예방할 수 있다.
상기 이온성 무기 물질은 광전자 분광법에 의한 결합에너지(O1s)가 529.6 eV 내지 530.4 eV 범위인 금속 산화물 및 이들의 혼합물 중에서 선택된 1종 이상의 물질로 형성된 것을 특징으로 한다. 상기 이온성 무기 물질로는 칼슘(Ca), 티탄늄(Ti), 니켈(Ni), 아연(Zn), 지르코늄(Zr), 인듐(In), 주석(Sn), 및 세륨(Ce)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1 종 이상의 금속의 산화물, 질화물 또는 질화산화물일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 상기 이온성 무기 물질은 CaO, TiO2, NiO, ZnO, ZrO2, In2O3, SnO2 및 CeO2 중 1 종 이상을 포함할 수 있다.
한편, 광투과도 측면에서 무기 물질의 에너지 밴드갭(energy bandgap)이 중요한 인자이다. 본원 발명의 이온성 무기 물질인 CaO, TiO2, NiO, ZnO, ZrO2, In2O3, SnO2 및 CeO2 등의 에너지 밴드갭은 각각 7.1 eV, 3.2 eV, 3.6 eV, 3.4 eV, 5.0 eV, 3.7 eV 및 3.6 eV 등이다. 상기 이온성 무기 물질의 에너지 밴드갭은 모두 3 eV 이상으로 가시광선 영역에서 광투과도가 우수하다는 장점이 있다. 일실시예에서 이온성 무기 물질은 에너지 밴드갭이 3 eV 이상일 수 있다. 예를 들어, 상기 이온성 무기 물질은 에너지 밴드갭이 3 eV 내지 10 eV, 구체적으로는 3 eV 내지 7.5 eV 범위일 수 있다. 본 발명에서 “에너지 밴드갭”이란, 해당 물질이 호모(HOMO) 상태인 경우와 루머(LUMO) 상태인 경우의 에너지값의 차이를 의미한다.
본 발명에서 언급된 이온성 무기 물질에 대해서 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
산화물이 가지고 있는 특성인 이온 편극률(ion polarizability), 양이온 편극률(cation polarizability), 광학 염기도(optical basicity) 또는 상호작용인자 (interaction parameter) 등의 특성에 따라 그 물리적, 화학적 성질들이 달라지게 된다. 상기 언급된 여러 가지 특성들을 기준으로 산화물을 여러 가지 방법으로 분류하여 왔는데, 결국 상기 특성들은 결합에너지(Binding Energy)와 일정한 관계를 가지는 것으로 알려져 있다[T.L. Barr, “Modern ESCA, The Principles and Practice of X-Ray Phtoelectron Spectroscopy”, CRC Press, Boca Raton, FL, 1994; V. Dimitrov&T. Komatsu, J. Solid State Chem. 163(2002) 100]. 한편, 무기화합물의 이온성(iconicity)는 구성 원자들의 전기음성도 차이와 물질의 결합 구조에 따라 달라지며 결합에너지와 밀접한 상관관계를 갖는다고 알려져 있다. 이에 따르면 X 선 광전자 분광법(X-ray Photoelectron Spectroscopy)으로 손쉽게 결정할 수 있는 결합에너지(O1s)의 크기에 따라 반공유성, 이온성 및 강한 이온성 등의 3 가지로 구분할 수 있다. 예를 들어, X선 광전자 분광기법에서 얻는 결합에너지(O1s)를 기준으로 530.5 eV 내지 533.5 eV; 529.6 eV 내지 530.4 eV; 및 528.0 eV 내지 529.5 eV 범위이면, 각각 반공유성(semicovalent); 이온성(ionic); 및 강한 이온성(very ionic) 산화물의 특성을 가진다.
상기 알루미늄 산화물 또는 질화물; 및 이온성 금속 산화물의 혼합비는 광투과도를 저하시키기 않으면서 우수한 가스차단성을 구현할 수 있는 범위라면 특별히 제한되지 않으며, 95:5 내지 10:90 몰비, 또는 90:10 내지 20:80 몰비 범위일 수 있다.
본 발명은 앞서 설명한 복합 무기물을 포함하는 베리어 필름을 제공한다.
본 발명의 하나의 예로서, 상기 베리어 필름은, 기재층; 및 기재층의 일면 또는 양면에 구비되는 복합 무기물층을 포함할 수 있다.
상기 기재층은 특별히 제한되는 것은 아니나, 플라스틱 필름 재질일 수 있다. 따라서, 본 발명은 기재층을 포함하는 가스차단성이 우수한 플라스틱 베리어 필름을 제공한다. 유연성이 뛰어난 플라스틱 필름을 기재층으로 사용하여 베리어 필름을 형성하게 되면 가스차단성과 필름의 유연성을 동시에 구현할 수 있다. 또한, 상기 플라스틱 필름의 기계적 물성 및 열적 물성을 증가시키기 위하여 단순 충진재 혹은 섬유 형태의 충진재, 및 이들의 혼합물 중에서 선택된 1 종 이상을 더 첨가할 수 있다. 상기 단순 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 유리섬유 또는 직조된 유리섬유를 사용할 수 있다.
상기 가스차단성 필름은 기재층과 복합 무기물층 사이에 형성된 버퍼층을 포함할 수 있다. 기재층과 복합 무기물층 사이의 버퍼층은 기재층의 표면을 평탄하게 만들거나 기재층을 포함하는 층간 접착력을 증가시키기 위해 또는 기계적 변형이 일어날 때 베리어 필름이 받게 되는 응력을 완화시키기 위해, 또는 베리어 필름을 취급하는 과정에서 필름의 손상을 방지하기 위해 구비될 수 있다. 또한, 상기 버퍼층은 무기물층에서 발생된 결점(defects)의 성장이나 층간 결점들이 연결되는 것을 방지하고 수분 차단 효과를 높일 수 있다.
상기 가스차단성 필름은 복합 무기물층이 기재층을 향하는 면의 반대면에 형성된 보호층을 더 포함할 수 있다. 상기 보호층은 베리어 필름의 외곽을 보호하는 역할을 한다. 상기 보호층은 기계적 변형이 일어날 때 베리어 필름이 받게 되는 응력을 완화시키기 위해, 또는 베리어 필름을 취급하는 과정에서 필름의 손상을 방지하기 위해 구비될 수 있다.
또한, 상기 베리어 필름은 기재층을 중심으로 복합 무기물층; 및 버퍼층과 보호층 중 어느 한 층 이상을 포함하는 적층구조를 제시한다. 구체적인 적층 구조는 특별히 제한되지 않으며, 기재층의 일면 또는 양면에 버퍼층, 복합 무기물층 및 보호층을 포함하는 구조를 포함한다.
상기 복합 무기물층의 두께는 특별히 제한되는 것은 아니나, 5 nm 내지 800 nm일 수 있고, 구체적으로는 10 nm 내지 400 nm일 수 있고, 보다 구체적으로는 15 nm 내지 200 nm일 수 있다. 상기 복합 무기물층의 두께가 상기 범위보다 얇으면 복합 무기물층의 연속성을 얻기 어려워지므로 원하는 수준의 가스차단 성능을 달성하기 용이하지 않을 수 있다. 반대로 복합 무기물층의 두께가 상기 범위를 초과하면 내부 응력이 증가하거나 복합 무기물층의 유연성이 저하되어 균열이 쉽게 발생할 수 있으므로 두께에 따른 가스차단성의 증대를 기대하기 용이하지 않게 된다.
상기 복합 무기물층은 화학증착법(CVD), 스퍼터링법(sputtering), 증발법(evaporation), 원자층 증착법(atomic layer deposition) 또는 이온도금법(ion plating)에 의해 형성될 수 있으나, 이로 한정되는 것은 아니다. 이하에서는 각 층을 구성하는 성분에 대해서 보다 구체적으로 살펴본다.
상기 기재층으로는 유연성의 특성을 가지고, 60% 이상, 보다 구체적으로는 90% 이상의 투명성을 가지는 플라스틱 필름을 사용할 수 있다. 상기 기재층으로 형성 가능한 플라스틱 필름은 예컨대, 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate, PET), 폴리에테르설폰(polyethersulfone, PES), 폴리카보네이트(polycarbonate, PC), 폴리에틸렌나프탈레이트(polyethylenenaphthalate, PEN), 폴리이미드(polyimide, PI), 폴리아릴레이트(polyarylate) 및 에폭시(epoxy) 수지 중에서 선택된 1종 이상의 물질로 형성될 수 있다.
상기 버퍼층 및 보호층은, 각각 독립적으로 유기-무기 혼합층으로서, 아크릴계 코팅액 조성물, 에폭시계 코팅액 조성물, 금속알콕사이드 조성물 및 우레탄계 코팅액 조성물 중에서 선택된 1종 이상을 사용하여 형성할 수 있다. 또는, 상기 버퍼층 및 보호층은 각각 독립적으로, 졸-겔계의 코팅액 조성물을 이용하여 형성 가능하며, 졸-겔계의 코팅액 조성물은, 예를 들어 유기실란 및 금속알콕사이드를 포함하며, 경우에 따라 적절한 첨가제, 용매나 반응 촉매를 더 포함할 수 있다.
상기 유기 실란은 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물 중 1 종 이상일 수 있으며, 이 때 1 종의 유기 실란 화합물을 사용할 경우에는 가교가 가능한 경우이다.
[화학식 3]
(R1)m-Si-X(4-m)
상기 식에서,
X는 서로 같거나 다를 수 있으며, 수소, 할로겐, 탄소수 1 내지 12의 알콕시, 아실옥시, 알킬카보닐, 알콕시카보닐, 또는 -N(R2)2(여기서 R2는 수소 또는 탄소수 1 내지 12의 알킬)이고,
R1은 서로 같거나 다를 수 있으며, 탄소수 1 내지 12의 알킬, 알케닐, 알키닐, 아릴, 아릴알킬, 알킬아릴, 아릴알케닐, 알케닐아릴, 아릴알키닐, 알키닐아릴, 할로겐, 치환된 아미노, 아마이드, 알데히드, 케토, 알킬카보닐, 카르복시, 머캅도, 시아노, 하이드록시, 탄소수 1 내지 12의 알콕시, 탄소수 1 내지 12의 알콕시카보닐, 설폰산, 인산, 아크릴옥시, 메타크릴옥시, 에폭시 또는 비닐기이고,
산소 또는 -NR2(여기서, R2는 수소 또는 탄소수 1 내지 12의 알킬)가 라디칼 R1과 Si 사이에 삽입되어 (R1)m-O-Si-X(4-m) 또는 (R1)m-NR2-Si-X(4-m)로 될 수 있으며,
m은 1 내지 3의 정수이다.
상기 유기 실란 화합물의 예로는, 메틸트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 페닐트리메톡시실란, 페닐트리에톡시실란, 디메틸디메톡시실란, 디메틸디에톡시실란, 디페닐디메톡시실란, 디페닐디에톡시실란, 페닐디메톡시실란, 페닐디에톡시실란, 메틸디메톡시실란, 메틸디에톡시실란, 페닐메틸디메톡시실란, 페닐메틸디에톡시실란, 트리메틸메톡시실란, 트리메틸에톡시실란, 트리페닐메톡시실란, 트리페닐에톡시실란, 페닐디메틸메톡시실란, 페닐디메틸에톡시실란, 디페닐메틸메톡시실란, 디페닐메틸에톡시실란, 디메틸에톡시실란, 디메틸에톡시실란, 디페닐메톡시실란, 디페닐에톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, p-아미노페닐실란, 알릴트리메톡시실란, n-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아민프로필트리에톡시실란, 3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필디이소프로필에톡시실란, (3-글리시독시프로필)메틸디에톡시실란, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, 3-머캅토프로필트리메톡시실란, 3-머캅토프로필트리에톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필메틸디에톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필메틸디메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, n-페닐아미노프로필트리메톡시실란, 비닐메틸디에톡시실란, 비닐트리에톡시실란 또는 비닐트리메톡시실란 등이 있다.
상기 금속 알콕사이드는 하기 화학식 4로 표시되는 화합물 중 1 종 이상일 수 있다.
[화학식 4]
M-(R3)z
상기 식에서,
M은 알루미늄, 지르코늄, 티타늄, 틴 및 실리콘으로 이루어진 군으로부터 선택된 1 종 이상의 금속이며, R3는 할로, 탄소수 1 내지 12의 알킬, 알콕시 또는 아실옥시, 또는 하이드록시기이고, z는 3 또는 4의 정수이다.
상기 충진제로는 금속, 유리분말, 다이아몬드분말, 실리콘옥사이드(SiOx, 여기서 x는 2 내지 4의 정수), 클레이(벤토나이트, 스멕타이트, 카올린 등), 칼슘포스페이트, 마그네슘포스페이트, 바리움설페이트, 알루미늄 플루오라이드, 칼슘실리케이트, 마그네슘실리케이트, 바륨실리케이트, 알루미늄실리케이트 등의 물질 중에서 1 종 이상을 선택하여 사용할 수 있다.
상기 용매는 통상의 가수분해 반응에 사용되는 용매를 사용할 수 있으며, 예를 들어 알코올계, 케톤계 또는 증류수 등을 사용할 수 있다. 또한, 촉매는 특별히 한정되지 않으며, 알루미늄부톡시드 및/또는 지르코늄 프로폭시드 등이 사용될 수 있다. 상기 충진제, 용매 및 촉매의 사용량은 특별히 한정되지 않으며, 필요에 따라 첨가될 수 있다.
상기 코팅액 조성물은 열경화 또는 광경화 기법을 단독 또는 병용하여 버퍼층 또는 보호층으로 형성될 수 있다. 상기 버퍼층 또는 보호층은 기재층 등과의 접착력을 향상시키기 위해 자외선, 코로나, 화염, 플라즈마, 스퍼터링, 이온빔, 화학약품 등을 이용하여 기재의 표면을 처리하거나 언더코팅층을 둘 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 베리어 필름은 전자 장치의 소재로 다양하게 활용 가능하다. 예를 들어, 상기 전자 장치는 본 발명에 따른 베리어 필름에 의해 포장되어 있는 전자 소자를 포함할 수 있다. 상기 베리어 필름은 기판재, 보호덮개 또는 포장재의 형태로 전자 장치에 포함될 수 있다. 상기 베리어 필름은 별도의 기재층을 포함하거나, 경우에 따라서는 기재층이 포함되지 않는 구조의 베리어 필름이 전자 소자에 적용하여 전자 소자의 보호층으로 사용할 수도 있다. 또한, 상기 전자 장치는, 특별히 제한되는 것은 아니나, 유기 또는 무기 발광체, 디스플레이 장치, 필름형 전지, 감지기 또는 태양광 발전소자일 수 있다.
이하에서는 도 1 내지 7를 참조하여 본 발명에 따른 베리어 필름에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 1 내지 4는 각각 본 발명의 일실시예에 따른 베리어 필름의 측면도이다. 도 1을 참조하면, 플라스틱 기재층(10) 위에 복합 무기물층(20)이 형성된 구조이다. 상기 도 1에 개시된 구조는 다양하게 변형 가능하다. 예를 들어, 도 2는 기재층(10) 및 복합 무기물층(20)의 적층 구조 위에 보호층(30)이 형성된 구조이다. 도 3은 기재층(10)과 복합 무기물층(20) 사이에는 별도의 버퍼층(40)이 형성된 구조이다. 또한, 도 4는 기재층(10), 버퍼층(40), 복합 무기물층(20) 및 보호층(30)이 순차 적층된 구조의 베리어 필름을 개시한다.
도 5 내지 7은 각각 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 베리어 필름의 측면도이다. 도 5를 참조하면, 플라스틱 기재층(10)를 기준으로 양면에 복합 고분자층(21, 22)이 형성된 구조이다. 상기 도 5에 개시된 구조는 다양하게 변형 가능하다. 예를 들어, 도 6은 기재층(10)의 상면에는 버퍼층(41), 복합 무기물층(21) 및 보호층(31)이 순차 적층되고, 기재층(10)의 하면에는 복합 무기물층(22)이 형성된 구조이다. 또한, 도 7은 기재층(10)을 기준으로 버퍼층(41, 42), 복합 무기물층(21, 22) 및 보호층(31, 32)이 대칭적으로 적층된 구조이다.
본 발명을 하기의 실시예를 통하여 보다 구체적으로 설명한다. 그러나, 이들 실시예는 단지 예시적인 것일 뿐, 본 발명의 기술적 범위를 한정하는 것은 아니다.
실시예 1
플라스틱 기재층으로는 두께 50 ㎛인 PET 필름(A4300, Toyobo 제품)을 사용하였다. 상기 플라스틱 기재층 상면에 테트라에톡시실란 32.5 중량부와 글리시딜옥시프로필트리메톡시실란 64 중량부를 주성분으로 하는 실란계통의 졸상태의 용액을 코팅하고 120℃에서 10분간 열경화하여 0.5 ㎛의 두께로 버퍼층을 형성하였다. 상기 버퍼층 상면에 아르곤과 산소의 혼합 가스를 증착 장비에 공급하면서 스퍼터링 기법을 사용하여 Al2O3와 CaO를 90:10의 몰비로 혼합한 복합 무기물층을 80 nm의 두께로 증착하였다. 상기 베리어 필름 위에 상기 실란계통의 졸상태의 용액을 기재층 상면에서와 동일한 과정으로 코팅하고 열경화함으로써 보호층을 형성시켜 베리어 필름을 제조하였다.
제조된 베리어 필름의 가스투과도는 Lyssy사의 L80-5000LP를 사용하여 상대습도 100%와 온도 38℃인 조건에서 평가하였다. 또한, 베리어 필름의 광학특성은 Shimadzu사의 UV3600을 사용하여 평가하였다. 평가 결과는 하기 표 1에 나타내었다.
비교예 1
상기 실시예 1에서, 복합 무기물층으로 CaO로 이루어진 제1 무기물층을 20 nm의 두께로 증착하고, 그 위에 Al2O3로 이루어진 제2 무기물층을 60 nm의 두께로 증착하여 형성한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 방법으로 베리어 필름을 제조하였다. 제조된 베리어 필름의 측정된 가스투과도 및 광학특성 결과는 하기 표 1에 나타내었다.
비교예 2
상기 실시예 1에서, 복합 무기물층으로서 Al2O3로 이루어진 무기물층을 80 nm의 두께로 증착하여 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 베리어 필름을 제조하였다. 제조된 베리어 필름의 측정된 가스투과도 및 광학특성 결과는 하기 표 1에 나타내었다.
비교예 3
상기 실시예 1에서, 복합 무기물층으로서 CaO로 이루어진 무기물층을 62 nm의 두께로 증착하여 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 베리어 필름을 제조하였다. 제조된 베리어 필름의 측정된 가스투과도 및 광학특성 결과는 하기 표 1에 나타내었다.
비교예 4
상기 실시예 1에서, 복합 무기물층으로서 SiON으로 이루어진 무기물층을 80 nm의 두께로 증착한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 베리어 필름을 제조하였다. 제조된 베리어 필름의 측정된 가스투과도 및 광학특성 결과는 하기 표 1에 나타내었다.
무기물층 성분 두께(nm) 광투과 특성(%) 가스투과도
(g/m2-day)
T(%) Haze
실시예 1 Al2O3 + CaO 80 85.6 0.3 0.004
비교예 1 CaO(1층), Al2O3(2층) 60/20 85.5 0.3 0.07
비교예 2 Al2O3 80 85.6 0.2 0.008
비교예 3 CaO 62 86.3 0.5 >0.5
비교예 4 SiON 80 91.3 0.1 0.008
상기 표 1에서 살펴본 바와 같이, 복합 무기물의 베리어 필름을 사용하는 실시예 1은, 비교예 1 내지 4의 경우에 비하여, 가스투과도가 낮은 것으로 나타났다. 이를 통해, 본 발명에 따른 베리어 필름은 베리어성이 우수한 것을 알 수 있다.
실시예 2
플라스틱 기재층으로는 두께 50 ㎛인 PET 필름(A4300, Toyobo 제품)을 사용하였다. 상기 플라스틱 기재층 상면에 테트라에톡시실란 40.0 중량부와 글리시딜옥시프로필트리메톡시실란 56.5 중량부를 주성분으로 하는 실란계통의 졸상태의 용액을 코팅하고 120℃에서 10분간 열경화하여 0.5 ㎛의 두께의 버퍼층을 형성하였다. 상기 버퍼층 상면에 아르곤과 산소의 혼합 가스를 증착장비에 공급하면서 스퍼터링 기법을 사용하여 Al2O3와 ZnO를 70:30의 중량부로 혼합한 무기 복합층을 65 nm의 두께로 증착하여 베리어 필름을 형성시켜 베리어 필름을 제조하였다.
상기 제조된 베리어 필름의 가스투과도를 평가하였고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
비교예 4
상기 실시예 2에서, 무기물층으로서 SiON만으로 이루어진 무기물층을 80 nm 두께로 증착하여 사용하는 것을 제외하고는 실시예 2과 동일하게 실시하였다. 제조된 베리어 필름의 측정된 가스투과도 측정 결과는 하기 표 2에 나타내었다.
실시예 3
플라스틱 기재층으로는 두께 50 ㎛인 PET 필름(A4300, Toyobo 제품)을 사용하였다. 상기 플라스틱 기재층 상면에 테트라에톡시실란 40.0 중량부와 글리시딜옥시프로필트리메톡시실란 56.5 중량부를 주성분으로 하는 실란계통의 졸상태의 용액을 코팅하고 120℃에서 10분간 열경화하여 0.5 ㎛의 두께의 버퍼층을 형성하였다. 상기 버퍼층 상면에 아르곤과 산소의 혼합 가스를 증착장비에 공급하면서 스퍼터링 기법을 사용하여 AlN과 TiO2를 50:50 중량부로 혼합한 복합 무기물층을 70nm의 두께로 증착하여 베리어 필름을 제조하였다.
상기 제조된 베리어 필름의 가스투과도는 하기 표 2에 나타내었다.
무기물층 성분 두께(nm) 가스투과도(g/m2-day)
실시예 2 Al2O3 + ZnO 65 0.004
비교예 4 SiON 80 0.008
실시예 3 AlN + TiO2 70 0.005
상기 표 2에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 2와 실시예 3은 비교예 4보다 낮은 가스투과도를 보이는 것을 알 수 있다.
상기에서 본 발명은 기재된 구체예를 중심으로 상세히 설명되었지만, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
10: 플라스틱 필름 기재 20, 21, 22: 복합 무기물층
30, 31, 32: 버퍼층 40, 41, 42: 코팅층

Claims (16)

  1. 알루미늄 산화물 또는 질화물; 및 이온성 금속 산화물을 포함하며,
    상기 이온성 금속 산화물은 X선 광전자 분광법에 의한 결합에너지(O1s)가 529.6 내지 530.4 eV인 복합 무기물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    알루미늄 산화물은 하기 화학식 1을 만족하는 복합 무기물:
    [화학식 1]
    AlxOy
    상기 식에서,
    x 및 y는 독립적으로 1 이상의 정수이다.
  3. 제 1 항에 있어서,
    알루미늄 질화물은 하기 화학식 2를 만족하는 복합 무기물:
    [화학식 2]
    AlwNz
    상기 식에서,
    w 및 z는 독립적으로 1 이상의 정수이다.
  4. 제 1 항에 있어서,
    이온성 금속 산화물은 CaO, TiO2, NiO, ZnO, ZrO2, In2O3, SnO2 및 CeO2 중 1 종 이상을 포함하는 복합 무기물.
  5. 제 1 항에 있어서,
    알루미늄 산화물 또는 질화물; 및 이온성 금속 산화물의 혼합비는 95:5 내지 10:90 몰비인 복합 무기물.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 따른 복합 무기물을 포함하는 베리어 필름.
  7. 제 6 항에 있어서,
    기재층; 및 기재층의 일면 또는 양면에 구비되는 복합 무기물층을 포함하는 베리어 필름.
  8. 제 7 항에 있어서,
    기재층과 복합 무기물층 사이에 형성된 버퍼층을 포함하는 베리어 필름.
  9. 제 7 항에 있어서,
    복합 무기물층이 기재층을 향하는 면의 반대면에 형성된 보호층을 더 포함하는 베리어 필름.
  10. 제 7 항에 있어서,
    기재층의 일면 또는 양면에는 버퍼층, 복합 무기물층 및 보호층을 포함하는 적층구조가 구비되는 베리어 필름.
  11. 제 7 항에 있어서,
    기재층은 폴리에틸테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate), 폴리에테르설폰(polyehersulfone), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리에틸렌나프탈레이트(polyethylenenaphthalate), 폴리이미드(polyimide), 폴리아릴레이트(polyarylate) 및 에폭시(epoxy) 수지 중에서 선택되는 1 종 이상을 포함하는 베리어 필름.
  12. 제 8 항에 있어서,
    버퍼층은 졸-겔계 코팅액 조성물, 아크릴계 코팅액 조성물, 에폭시계 코팅액 조성물 및 우레탄계 코팅액 조성물 중에서 선택된 1 종 이상을 포함하는 베리어 필름.
  13. 제 12 항에 있어서,
    졸-겔계 코팅액 조성물은 유기실란 및 금속알콕사이드를 포함하는 베리어 필름.
  14. 제 9 항에 있어서,
    보호층은 졸-겔계 코팅액 조성물, 아크릴계 코팅액 조성물, 에폭시계 코팅액 조성물 및 우레탄계 코팅액 조성물 중에서 선택된 1 종 이상을 포함하는 베리어 필름.
  15. 제 14 항에 있어서,
    졸-겔계 코팅액 조성물은 유기실란 및 금속알콕사이드를 포함하는 베리어 필름.
  16. 제 6 항에 따른 베리어 필름을 포함하는 전자소자.
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