KR20140077582A - 복합시트 및 이를 포함하는 디스플레이 장치 - Google Patents

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KR20140077582A
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angle
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정경택
고정주
기승범
김원중
김정섭
박용완
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Abstract

본 발명은 제1 단사 및 상기 제1 단사와 일정 각도를 이루며 교차하도록 배열된 제2 단사를 함유하는 섬유 기재가 함침된 매트릭스를 포함하고, 상기 제1 단사 및 상기 제2 단사가 상기 매트릭스의 제1 방향에 대해 각각 0° 초과 180° 미만의 각도를 이루는 복합시트 및 이를 포함하는 플렉시블 디스플레이 장치에 관한 것이다.

Description

복합시트 및 이를 포함하는 디스플레이 장치{COMPOSITE SHEET AND DISPLAYING APPARATUS COMPRISING THE SAME}
본 발명은 복합시트 및 이를 포함하는 디스플레이 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 제1 단사와 제2 단사로 구성되는 섬유 기재를 매트릭스의 길이 방향과 특정 각도로 배열시킴으로써, 복합시트의 내굴곡성, 유연성을 높임과 동시에 신율을 높일 수 있는, 복합시트 및 이를 포함하는 디스플레이 장치에 관한 것이다.
표시 소자용 기판 소재로 소형화, 박형화, 경량화, 내충격성, 유연성이 요구되고 있다. 이에 종전 디스플레이 장치의 유리 기판을 대체하기 위한 소재로서 플렉시블 디스플레이용 기판이 각광을 받고 있다.
이러한 플렉시블 디스플레이용 기판은 내굴곡성이 좋아 그 효용성이 우수하지만, 여기에서 더 나아가 기판을 접이식(folderable) 장치에 적용하고자 하는 시도가 계속되고 있다. 기존의 플렉시블 디스플레이용 기판은 내굴곡성이 좋지만 접이식 장치에 사용할 경우 접히는 부분에서 스트레스가 작용함으로써, 백화 현상 또는 기판의 깨짐이 일어날 수 있다.
이를 보완하기 위하여, 소자가 적층되는 기판의 다른 일면에 보호필름을 적층함으로써 기판을 보호할 수 있다. 종래, 보호필름 소재 역시 유리섬유포가 함침된 실리콘 수지를 포함하는 매트릭스로 되어 있어 플렉시블 용도로 사용가능할 수 있다. 그러나, 유리섬유포가 함침된 매트릭스의 경우 신율이 낮아, 접이식 장치에는 사용하기에 어려움이 있었다.
이와 관련하여, 한국등록특허 제10-1084356호는 유리섬유와 동일한 굴절률을 갖는 열가소성 투명 베이스 수지를 압출기의 다이를 통해 필름상으로 용융 압출하고 필름상으로 용융 압출된 열가소성 투명 베이스 수지를 유리섬유 직물에 함침시켜 제조되는 디스플레이용 광학 투명 복합 필름을 개시하고 있다.
본 발명의 목적은 복합시트의 길이 또는 폭 방향에 대해 신율이 뛰어난 복합시트를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 유연성과 내굴곡성이 뛰어나 플렉시블 용도로 사용 가능한 복합시트를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 복합시트를 포함하는 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 관점인 복합시트는 제1 단사 및 상기 제1 단사와 일정 각도를 이루며 교차하도록 배열된 제2 단사를 함유하는 매트릭스를 포함하고, 상기 제1 단사 및 상기 제2 단사는 상기 매트릭스의 제1 방향에 대해 각각 0 ° 초과 180 ° 미만의 각도를 이룰 수 있다.
본 발명의 다른 관점인 디스플레이 장치는 기판, 상기 기판 위에 형성된 유기전계발광소자, 및 상기 기판 아래에 형성된 보호필름을 포함하고, 상기 보호필름은 상기 복합시트를 포함할 수 있다.
본 발명은 복합시트의 길이 또는 폭 방향에 대해 신율이 뛰어나고, 유연성과 내굴곡성이 뛰어나 플렉시블 용도로 사용 가능한 복합시트를 제공하였다.
도 1은 본 발명 일 구체예의 복합시트의 개념도이다.
도 2는 본 발명 일 구체예의 복합시트의 평면도이다.
도 3은 본 발명 일 구체예의 플렉시블 OLED 장치의 단면도이다.　
본 발명의 일 관점인 복합시트는 제1 단사 및 상기 제1 단사와 일정 각도를 이루며 교차하도록 배열된 제2 단사를 함유하는 매트릭스를 포함하고, 상기 제1 단사 및 상기 제2 단사는 상기 매트릭스의 제1 방향에 대해 각각 0 °초과 180 °미만의 각도를 이룰 수 있다.
상기 매트릭스의 제1 방향은 매트릭스의 길이 방향이 될 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
상기 각도가 0° 초과 180° 미만인 경우, 복합시트의 길이 방향 또는 폭 방향에 대한 신율이 우수하여, 플렉시블 디스플레이 장치의 보호필름 용도로 사용할 수 있다.
바람직하게는, 상기 각도는 10° 내지 170°가 될 수 있다. 상기 범위에서, 매트릭스에 포함시 복합시트의 길이 방향 또는 폭 방향을 제외한 방향에서 신율을 증가시킬 수 있다.
상기 제1 단사와 제2 단사는 각각 수십 개 이상의 섬유 다발, 바람직하게는 유리 섬유 다발로 구성될 수 있다.
상기 제1 단사는 제2 단사와 일정 각도를 이루며 교차하도록 배열될 수 있다. 예를 들면, 상기 제 1 단사와 제2 단사는 0°내지 90°의 각도를 이룰 수 있다.
구체예에서, 상기 섬유 기재는 상기 제1 단사와 상기 제2 단사가 소정의 각도로 직조된 직조 패턴을 가질 수도 있다.
다른 구체예에서, 상기 섬유 기재는 상기 제 1 단사를 포함하는 제1층 및 상기 제1층의 상부에 형성되고 상기 제2 단사를 포함하는 제2층을 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명 일 구체예의 복합시트의 개념도이다.
도 1에 의하면, 복합시트(3)는 제1 단사(2a)와 제2 단사(2b)가 직조된 섬유 기재의 보강재(2)가 매트릭스(1) 내에 함침되어 있을 수 있다.
도 1에서 상기 매트릭스의 길이 방향을 x 방향(즉, 제1 방향), 매트릭스의 폭 방향을 y 방향이라고 하였다.
제1 단사(2a)가 매트릭스의 길이 방향과 이루는 각도 α는 0° 초과 180° 미만이 될 수 있다. 제2 단사(2b)가 매트릭스의 길이 방향과 이루는 각도 β는 0° 초과 180° 미만이 될 수 있다.
도 1은 제1 단사(2a)와 제2 단사(2b)가 90°로 직교하도록 직조되어 있는 경우를 예시하나, 제1 단사(2a)와 제2 단사(2b)의 직조 각도가 이에 한정되는 것은 아니다.
구체예에서, 상기 제1 단사는 상기 매트릭스의 길이 방향과 10° 내지 80° 을 형성할 수 있고 상기 제2 단사는 100° 내지 170° 각을 형성할 수 있다. 상기 범위에서, 매트릭스에 포함시 복합시트의 길이 방향 또는 폭 방향에 대한 신율이 높을 수 있다. 상기 제 1 단사는 상기 제 2 단사와 90°의 각을 형성할 수 있다.
제1 단사와 제2 단사는 도 1에서 도시된 바와 같이 서로 직조되어 있는데, 평직, 능직 등의 형태로 직조될 수 있다.
도 2는 본 발명 일 구체예의 복합시트의 평면도이다.
도 2에서 도시된 바와 같이, 복합시트 (30)는 제1 단사 (20a)와 제2 단사(20b)가 직조된 섬유 기재의 보강재 (20)가 매트릭스 (10) 내에 함침되어 있을 수 있다.
도 2에서 상기 매트릭스의 길이 방향을 x 방향(즉, 제1 방향), 매트릭스의 폭 방향을 y 방향이라고 하였다.
제1 단사(20a)가 매트릭스의 길이 방향과 이루는 각도 α는 0° 초과 180° 미만이 될 수 있다. 제2 단사(20b)가 매트릭스의 길이 방향과 이루는 각도 β는 0° 초과 180° 미만이 될 수 있다.
상기 섬유 기재는 유연성, 내굴곡성 등의 물성을 구현할 수 있는 것이라면 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 섬유 기재는 유리 소재 또는 고분자 소재의 기재를 포함할 수 있다. 구체예에서, 섬유 기재는 유리 섬유포(glass fiber cloth), 유리 직물(glass fabric), 유리 부직포, 유리 섬유 메쉬(glass fiber mesh), 탄소 섬유 복합체, 탄소섬유(Carbon fiber), 케블라(Kevlar), 아라미드 섬유(Aramid fiber) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
매트릭스는 플렉시블 용도의 소재로 사용할 수 있는 것으로, 경화 또는 라미네이팅 후 투명성을 제공할 수 있고, 유연성, 내굴곡성 등의 물성을 구현할 수 있는 것이라면 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 매트릭스는 실리콘 수지, 아크릴 수지, 폴리실록산-폴리카보네이트 공중합체, 폴리카보네이트, 폴리실록산, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에테르설폰, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리아릴레이트, 폴리이미드 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
일 구체예에서, 매트릭스는 실리콘 수지가 될 수 있다. 실리콘 수지는 하기 화학식 1의 단위를 포함할 수 있다:
<화학식 1>
Figure pat00001
(상기 식에서, *는 연결 부위이고,
Ra와 Rb는 동일하거나 다르고, 수소 원자, C1-C20 알킬기, C2-C20 알케닐기, C2-C20 알키닐기, C1-C20 알콕시기, C3-C30 사이클로알킬기, C3-C30 사이클로알케닐기, C3-C30 사이클로알키닐기, C6-C30 아릴기, C6-C30 아릴옥시기이고,
n은 2 내지 1000의 정수이다).　
상기 실리콘계 수지는 상기 화학식 1의 단위를 포함하거나 화학식 1의 단위로 이루어진 고리형 또는 선형 실리콘계 수지가 될 수 있다.
선형 실리콘계 수지인 경우, 말단은 하기 화학식 1a 또는 화학식 1b가 될 수 있다:
<화학식 1a>
R1R2R3SiO-
<화학식 1b>
R4R5R6Si-
(상기에서 R1,R2,R3,R4,R5,R6은 각각 독립적으로 수소 원자, C1-C20 알킬기, C2-C20 알케닐기, C2-C20 알키닐기, C1-C20 알콕시기, C3-C30 사이클로알킬기, C3-C30 사이클로알케닐기, C3-C30 사이클로알키닐기, C6-C30 아릴기, C6-C30 아릴옥시기 또는 UV 경화 작용기)이 될 수 있다.
복합시트 중 매트릭스는 40-90중량%, 섬유 기재는 10-60중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 플렉시블 용도로 사용가능하고, 기판 또는 보호필름 소재로 사용가능하고, 신율 증가에 효과가 있다.
복합시트는 투명성, 내굴곡성, 유연성 등의 물성이 있어 플렉시블 디스플레이 장치의 보호필름 용도로 사용될 수 있다. 이를 위해, 복합시트의 두께는 0.1㎛-5mm가 될 수 있다. 또한, 복합시트는 기판 등이 접촉되어 기판을 보호하기 위한 하부 보호필름으로 사용될 수 있다.
복합시트는 ASTM D638 방법으로 측정한 신율이 105-130%가 될 수 있다. 상기 범위에서, 복합시트의 길이 또는 폭 방향에 대해 신율이 향상되기 때문에, 소자 등의 적층이 유리할 수 있다. 그 결과, 복합시트는 플렉시블 디스플레이 장치의 보호필름으로 사용될 수 있다.
복합시트는 ASTM E 831에 의해 측정된 열팽창 계수가　0ppm/℃-400ppm/℃, 바람직하게는 0ppm/℃-10ppm/℃, 보다 바람직하게는 3ppm/℃-7ppm/℃가 될 수 있다. 상기 범위 내에서, 보호필름, 기판 등의 소재로 사용할 경우 열 변형이 억제될 수 있다.
복합시트는 액정 디스플레이 디바이스 기판, 플렉시블 기판, 유기 EL 디스플레이 디바이스 기판, 컬러필터 기판, 태양전지 기판 등의 보호필름으로 사용될 수 있고, 투명 시트, 광학 렌즈, 광학 디바이스, OLED 봉지재, 커버 글라스, 디스플레이 다층 박막 등의 용도로도 사용될 수 있다.
특히, 복합시트는 신율이 뛰어나고 방향성에 대한 열팽창 계수가 최소화될 수 있다. 그 결과, 복합시트는 접이식(folderable) 플렉시블 디스플레이 장치에서 보호필름(하부 보호필름) 용도로 사용될 수 있다. 상기 보호필름은 소자가 적층되는 기판의 다른 일면에 형성되어 기판을 보호하는 역할을 하는 필름을 포함할 수 있다.
복합시트는 매트릭스용 조성물에 보강재를 함침하고, 상기 보강재의 상부면과 하부면 중 하나 이상에 접촉된 매트릭스용 조성물을 제거하고, 경화시키는 단계에 의해 제조될 수 있다.
본 발명의 다른 관점인 플렉시블 디스플레이 장치는 상기 복합시트를 포함할 수 있다. 예를 들면, 플렉시블 장치는 기판, 상기 기판 위에 형성된 유기전계발광소자, 및 상기 기판 아래에 형성된 보호필름을 포함하고, 상기 보호필름은 상기 복합시트를 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 구체예의 OLED 디스플레이 장치의 일부 단면도이다.
도 3에 의하면, 디스플레이 장치는 기판(110), 상기 기판의 하부에 형성된 보호필름(120), 상기 기판의 상부에 형성된 버퍼층(25), 상기 버퍼층의 상부에 형성된 게이트 전극(41), 상기 게이트 전극과 상기 버퍼층 사이에 형성된 게이트 절연막(40)을 포함할 수 있다. 상기 게이트 절연막 내부에는 소스 및 드레인 영역(31,33)을 포함하는 활성층(35)이 형성되어 있다. 상기 게이트 절연막의 상부에는 소스 및 드레인 전극(52,53)이 형성된 층간 절연막(51)이 형성되어 있고, 상기 층간 절연막 상부에는 콘택홀(62)을 포함하는 패시베이션층(61), 제1 전극(70), 및 화소 정의막(80)이 형성되어 잇다. 상기 화소 정의막 상부에는 유기 발광층(71)과 제2 전극(72)이 형성되어 있다.
상기 기판(110)은 플렉서블 기판일 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 하나, 이러한 실시예들은 단지 설명의 목적을 위한 것으로, 본 발명을 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
실시예 1
실리콘 수지(Sylgard 184, MH series,　XD series,　Dow Corning사)가 들어있는 함침조에 유리 섬유포(#3313, Nittobo사, 씨실과 날실인 유리 섬유 다발이 90° 방향으로 직교함)를 함침하였다. 함침 후 유리 섬유를 스퀴징 부재를 통과하고 경화시켜 도 2의 평면도를 갖는 복합시트를 제조하였다. 디바이스에 부착시 복합시트의 매트릭스의 길이 방향에 대해 45°로 부착하여 하부 보호 필름을 구성하였다.
비교예 1
상기 실시예 1에서 유리 섬유포의 씨실이 매트릭스용 조성물이 함침된 보강재의 이동 방향과 90°가 되도록 배열한 것을 제외하고는 동일한 방법을 실시하여 복합시트를 제조하였다.
비교예 2
상기 실시예 1에서, 매트릭스용 조성물을 에폭시 수지를 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법을 실시하여 복합시트를 제조하였다.
상기 복합시트에 대해 하기 물성을 측정하였다.
1) Angle: 매트릭스의 길이 방향에 대한 씨실 또는 날실의 각도를 측정하였다.
2) 연신율(elongation): Instron (SATEC사, LX) 장비를 사용하고, ASTM D638 방법을 적용하여 측정하였다.
3) 내굴곡성: ASTM D522-93a를 토대로 봉의 지름을 달리하여 Mandrel Bend Test로 측정하였다. 평가는 일정 지름의 봉을 활용하였으며, 횟수는 10만회를 진행하였다. 최종적으로 필름에서의 백화 유무로 판단하였다.
4) 변형후 복원율: 복합시트의 중간을 30분 동안 접어 놓고 이를 다시 펼쳤을 때, 평면과 동일하게 복원되는 비율을 평가하였다.
매트릭스
재료		 Angle
(°)		 연신율
(%)		 내굴곡성
(φ)		 변형 후 복원율(%)
실시예 1 실리콘 45 130 3mm 99
비교예 1 실리콘 90 100 5mm 98
비교예 2 에폭시 45 102 10mm 0
상기 표 1에서 나타난 바와 같이, 본 발명의 복합시트는 투습도, 투과도, 열팽창계수가 우수할 뿐만 아니라, 내굴곡성이 좋고 신율이 높아서, 플렉시블 디스플레이 장치의 보호필름 용도로 사용할 수 있다.
반면에, 매트릭스의 길이 방향에 대해 씨실이 90°각도로 배향된 비교예 1의 복합시트는 본 발명의 복합시트 대비 신율이 낮아서, 본 발명의 효과를 구현할 수 없었다. 그리고, 에폭시 수지를 적용한 비교예 2의 경우 45°와 90°의 각도와 무관하게 내굴곡성 및 변형 후 복원율이 확보되지 않아 플렉서블 디스플레이 장치의 하부 보호 필름으로 적용이 불가하다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims (12)

  1. 제1 단사 및 상기 제1 단사와 소정의 각도를 이루며 교차하도록 배열된 제2 단사를 함유하는 매트릭스를 포함하고,
    상기 제1 단사 및 상기 제2 단사가 상기 매트릭스의 제1 방향에 대해 각각 0° 초과 180° 미만의 각도를 이루는 복합시트.
  2. 제1항에 있어서, 상기 각도는 10° 내지 170°인 복합시트.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 단사와 상기 제2 단사가 이루는 각도는 0° 내지 90°인 복합시트.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 단사와 상기 제2 단사가 이루는 각도는 90°인 복합시트.
  5. 제1항에 있어서, 상기 섬유 기재는 상기 제1 단사와 상기 제2 단사가 직조된 직조 패턴을 갖는 복합시트.
  6. 제1항에 있어서, 상기 섬유 기재는 상기 제 1 단사를 포함하는 제1층 및 상기 제1층의 상부에 형성되고 상기 제2 단사를 포함하는 제2층을 포함하는 복합시트.
  7. 제1항에 있어서, 상기 섬유 기재는 유리 섬유포(glass fiber cloth), 유리 직물(glass fabric), 유리 부직포, 유리 섬유 메쉬(glass fiber mesh), 탄소 섬유 복합체, 탄소섬유(Carbon fiber), 케블라(Kevlar), 아라미드 섬유(Aramid fiber) 중 하나 이상을 포함을 포함하는 복합시트.　
  8. 제1항에 있어서, 상기 매트릭스는 실리콘 수지, 아크릴 수지, , 폴리실록산-폴리카보네이트 공중합체, 폴리카보네이트, 폴리실록산, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에테르설폰, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리아릴레이트, 폴리이미드 중 하나 이상을 포함하는 복합시트.
  9. 제1항에 있어서, 상기 복합시트의 신율은 105-130%인 복합시트.
  10. 제1항에 있어서, 상기 복합시트의 두께는 0.1㎛-5mm인 복합시트.
  11. 제1항에 있어서, 상기 복합시트 중 상기 매트릭스는 40-90중량%, 상기 섬유 기재는　10-60중량%인 복합시트.
  12. 기판, 상기 기판 위에 형성된 유기전계발광소자, 및 상기 기판 아래에 형성된 보호필름을 포함하고,
    상기 보호필름은 상기 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항의 복합시트를 포함하는 플렉시블 디스플레이 장치.


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