KR20170103684A

KR20170103684A - 플렉서블 디스플레이 및 그 사용 방법

Info

Publication number: KR20170103684A
Application number: KR1020170027281A
Authority: KR
Inventors: 오사무 사토; 가쓰히로 이노마타
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사; 국립대학법인 나고야공업대학
Priority date: 2016-03-03
Filing date: 2017-03-02
Publication date: 2017-09-13
Also published as: KR101891169B1; JP6850541B2; JP2017156603A

Abstract

본 발명은 전열 변환 소자를 설치하지 않고, 변형시킨 상태를 유지하는 한편 변형 전의 원래 형상으로 회복시키는 것이 가능한 플렉서블 디스플레이를 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명의 플렉서블 디스플레이(1)는 Ttrans가 실온보다 높은 형상 기억 수지(4) 중에 도전성 필러(5)가 분산된 기판(2)을 구비한다. 이 플렉서블 디스플레이(1)에서는 기판(2)에 전압을 인가함으로써 기판(2)이 가열된다. 기판(2)은, 형상 기억 수지(4)의 Ttrans 이상의 온도에서 형상이 변형되고, 형상 기억 수지(4)의 Ttrans 미만의 온도에서 형상을 유지할 수 있다.

Description

플렉서블 디스플레이 및 그 사용 방법{Flexible Displays and Methods for Using Thereof}

본 발명은, 플렉서블 디스플레이 및 그 사용 방법에 관한 것이다.

근년, 액정 디스플레이, 유기EL 디스플레이 등 각종 디스플레이 중에서도 얇고 가볍고 유연하여 변형이 가능한 플렉서블 디스플레이가 주목을 받고 있다. 이와 같은 플렉서블 디스플레이로는, 종래 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트 등으로부터 형성되는 플라스틱 필름을 기판으로서 사용한 플렉서블 디스플레이가 알려져 있다(예를 들면 특허문헌 1).

특허문헌 1: 일본특허공개공보 2006-73636 호

플렉서블 디스플레이는 변형시킨 상태(예를 들면 곡면 형상 등)로 사용하거나 컴팩트한 상태로 변형시키고 나서 운반 또는 반송되는 일이 있는 점으로부터, 변형시킨 상태를 유지할 수 있는 플렉서블 디스플레이에 대한 요구가 있다.

그러나 종래의 플렉서블 디스플레이는, 외력을 부여함으로써 변형되고 외력을 제거하면 원래 형상(예를 들면 평탄한 형상 등)으로 대체로 회복시킬 수 있지만, 외력 부여가 없으면 변형시킨 상태를 유지할 수 없다는 문제가 있다.

따라서 본 발명자들은 일본 특허 출원 2015-253375에서, 고화-연화의 전이가 일어나는 온도(Ttrans)가 실온보다 높은 형상 기억 수지로부터 형성되는 기판(형상 기억 수지 기판)과 전열 변환 소자를 구비한 플렉서블 디스플레이를 제안했다. 이 플렉서블 디스플레이는, 전열 변환 소자에 전압을 인가함으로써 형상 기억 수지 기판을 가열하여 소망하는 형상으로 변형시킨 후 Ttrans보다 낮은 온도로 냉각함으로써 소망하는 형상으로 변형시킨 상태를 유지할 수 있다. 또한 이 플렉서블 디스플레이는 Ttrans보다 높은 온도로 가열함으로써, 기억시킨 형상(변형 전의 원래 형상)으로 회복시킬 수도 있다.

그러나 상기 플렉서블 디스플레이는, 형상 기억 수지 기판과 개별적으로 전열 변환 소자를 구비하고 있기 때문에 두께가 증대되어 유연성을 잃을 우려가 있는 동시에 비용도 상승한다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 전열 변환 소자를 설치하지 않고, 변형시킨 상태를 유지하는 한편 변형 전의 원래 형상으로 회복시키는 것이 가능한 플렉서블 디스플레이 및 그 사용 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은 예의 연구를 계속한 결과, Ttrans가 실온보다 높은 형상 기억 수지 중에 도전성 필러를 분산시키고 이를 기판으로서 사용함으로써, 상기 문제를 해결할 수 있는 것을 발견하고 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

즉 본 발명은 Ttrans가 실온보다 높은 형상 기억 수지 중에 도전성 필러가 분산된 기판을 구비하고, 상기 기판에 전압을 인가함으로써 상기 기판이 가열되는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이다.

또한 본 발명은 상기 플렉서블 디스플레이의 사용 방법으로서, 상기 기판에 전압을 인가함으로써 상기 기판을 상기 형상 기억 수지의 Ttrans보다 높은 온도로 가열하여 상기 플렉서블 디스플레이를 변형시킨 후, 변형시킨 상태를 유지한 채로 상기 기판을 상기 형상 기억 수지의 Ttrans보다 낮은 온도로 냉각함으로써 플렉서블 디스플레이의 형상을 고정화하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이의 사용 방법이다.

더욱이 본 발명은 상기 플렉서블 디스플레이의 사용 방법으로서, 상기 기판에 전압을 인가함으로써 상기 기판을 상기 형상 기억 수지의 Ttrans보다 높은 온도로 가열하여, 기억된 원래 형상으로 회복시키는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이의 사용 방법이다.

본 발명에 의하면 전열 변환 소자를 설치하지 않고, 변형시킨 상태를 유지하는 한편 변형 전의 원래 형상으로 회복시키는 것이 가능한 플렉서블 디스플레이 및 그 사용 방법을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 플렉서블 디스플레이의 단면 모식도이다.
도 2는 기판에 형성되는 전극 구조를 설명하기 위한 도면이다.

본 발명의 플렉서블 디스플레이는, Ttrans가 실온보다 높은 형상 기억 수지 중에 도전성 필러가 분산된 기판을 구비하고, 기판에 전압을 인가함으로써 기판이 가열되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 플렉서블 디스플레이 및 그 사용 방법의 바람직한 실시형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은, 본 발명의 플렉서블 디스플레이의 단면 모식도이다. 도 1에서 플렉서블 디스플레이(1)는 기판(2)과, 기판(2) 상에 설치된 표시 소자(3)로부터 구성되어 있다. 기판(2)은 Ttrans가 실온보다 높은 형상 기억 수지(4)와, 형상 기억 수지(4)에 분산된 도전성 필러(5)로부터 구성되어 있다.

본 명세서에서 '형상 기억 수지(4)'란, 원래 형상(영구 형상)으로부터 다른 일시적 형상으로의 변형 및 고정이 가능하고, 통상적으로는 일시적 형상을 유지하고 있지만 열 등의 자극에 의해 영구 형상으로 자발적으로 회복하는 특성을 갖는 수지를 의미한다. 형상 기억 수지(4)의 영구 형상은, 고분자 사슬을 가교함으로써 부여된다. 가교 구조는 반드시 화학 가교일 필요는 없고, 완화 시간이 충분히 길다면 물리적 상호 작용에 의한 유사 가교여도 된다. 이와 같은 가교 구조를 갖는 수지를 Ttrans 이상의 온도, 즉 분자 사슬의 세그먼트 운동이 가능한 온도에서 외력을 부여하여 변형시킨 후 Ttrans보다 낮은 온도로 냉각하여 세그먼트 운동을 동결함으로써, 일시적 형상이 고정화된다. 형상 기억 수지(4)가 Ttrans 이상의 온도로 가열되고 세그먼트 운동이 다시 가능해지면 원래의 영구 형상으로 자발적으로 회복된다. 형상 기억 수지(4)가 고화-연화되는 온도(Ttrans)는 가교 사슬이 고화되는 온도이고, 유리상 고분자에서는 유리 전이 온도(Tg), 결정성 고분자에서는 용융 온도(Tm)에 상당한다. 또한 형상 기억 수지(4)는 형상 기억 폴리머라고도 불린다.

형상 기억 수지(4)는 Ttrans가 실온보다 높고, 바람직하게는 30 ℃ ~ 80 ℃이다.

본 명세서에서 '실온'이란, 일반적으로 25 ℃를 의미한다.

또한 본 명세서에서 'Ttrans'란, JIS K7121의 '플라스틱의 전이 온도 측정 방법'을 바탕으로 시차 주사 열량 측정(DSC)에 의해 측정되는 값을 의미한다.

형상 기억 수지(4)의 종류는, Ttrans가 실온보다 높으면 특별히 한정되지 않지만 폴리노보넨, 트랜스 폴리이소프렌, 스티렌-부타디엔 공중합체, 폴리우레탄, 아크릴계 가교체 등을 사용할 수 있다. 이 중에서도 아크릴계 가교체는, 형상 기억 특성 및 투명성도 뛰어나기 때문에 본 발명의 용도에 적합한 재료라고 할 수 있다. 아크릴계 가교체는, 당해 기술 분야에서 공지된 방법에 의해 제조할 수 있다.

아크릴계 가교체는 일반적으로 (메타)아크릴산 알킬에스테르의 단독중합체 또는 공중합체이다.

본 명세서에서 '(메타)아크릴산 알킬에스테르'란, 아크릴산 알킬에스테르 및 메타크릴산 알킬에스테르, 양쪽을 의미한다.

아크릴산 알킬에스테르로는, 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, n-부틸아크릴레이트, 이소부틸아크릴레이트, n-펜틸아크릴레이트, n-헥실아크릴레이트, n-옥틸아크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트, n-데실아크릴레이트, n-도데실아크릴레이트, n-라우릴아크릴레이트, n-옥타데실아크릴레이트 등을 들 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.

메타크릴산 알킬에스테르로는, 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, n-부틸메타크릴레이트, 이소부틸메타크릴레이트, n-펜틸메타크릴레이트, n-헥실메타크릴레이트, n-옥틸메타크릴레이트, 2-에틸헥실메타크릴레이트, n-데실메타크릴레이트, n-도데실메타크릴레이트, n-라우릴메타크릴레이트, n-옥타데실메타크릴레이트 등을 들 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.

(메타)아크릴산 알킬 에스테르의 단독중합체 또는 공중합체 중에서도, 실온보다 Ttrans(=Tg)를 안정적으로 얻는 관점에서, 메타크릴산 알킬에스테르의 단독중합체 또는 공중합체인 것이 바람직하다.

(메타)아크릴산 알킬에스테르의 공중합체의 경우, 그 종류는 특별히 한정되지 않고 랜덤 공중합체, 교호 공중합체, 블록 공중합체 또는 그래프트 공중합체일 수 있다.

형상 기억 수지(4)에 분산되는 도전성 필러(5)는 특별히 한정되지 않고, 수지 조성물 분야에서 일반적으로 사용되는 것을 사용할 수 있다.

본 명세서에서 '도전성 필러(5)'란, 전기 저항값이 10⁷Ω㎝ 이하인 필러를 의미한다.

상기와 같은 전기 저항값을 갖는 도전성 필러(5)의 예로는, 그라파이트, 그라펜, 카본 블랙, 카본 나노 튜브, 기상 성장 탄소 섬유(VGCF), 플러렌, 금속 섬유(예를 들면 알루미늄 섬유, 은 섬유, 구리 섬유 등, 특히 은 나노 와이어), 금속 입자(예를 들면 금, 은, 구리, 팔라듐, 백금 등, 특히 은 나노 입자)를 들 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 또한 이들 중에서도 비용, 입수 용이성 등의 관점에서는 카본 블랙이 바람직하고, 투명성 등의 관점에서는 그라펜, 은 나노 와이어, 은 나노 입자 등이 바람직하다.

도전성 필러(5)의 형상은 특별히 한정되지 않고 구상(球狀), 비구상(예를 들면 섬유상) 중 어느 것이어도 된다. 섬유상 도전성 필러를 사용하면 도전성 필러(5) 사이에 도전 네트워크가 형성되기 쉬워지므로, 기판(2)에 전압을 인가했을 때 기판(2)을 가열되기 쉽게 할 수 있다.

도전성 필러(5)의 크기는 특별히 한정되지 않고, 제작하는 기판(2)의 크기에 따라서 적절히 설정하면 된다. 특히 도전성 필러(5)가 나노 입자라면 빛에 대한 충분한 투과율을 확보할 수 있으므로, 기판(2)을 표시 소자(3)의 표시면 측에 배치하거나 투명 디스플레이에 적용하는 것이 가능해진다. 본 명세서에서 '나노 입자'란, 나노미터 오더(1 ㎚ ~ 100 ㎚)의 입자를 의미한다.

형상 기억 수지(4)에 대한 도전성 필러(5)의 배합 비율은, 기판(2)에 전압을 인가했을 때 기판(2)을 가열하는 것이 가능한 양이라면 특별히 한정되지 않지만, 100 질량부의 형상 기억 수지(4)에 대해서 일반적으로 3 질량부 ~ 50 질량부, 바람직하게는 5 질량부 ~ 30 질량부, 더욱 바람직하게는 10 질량부 ~ 20 질량부이다. 도전성 필러(5)의 배합 비율이 3 질량부 미만이면 기판(2)에 전압을 인가했을 때에 기판(2) 가열이 불충분해지는 경우가 있다. 한편 도전성 필러(5)의 배합 비율이 50 질량부이면 기판(2)의 유연성을 잃을 우려가 있다.

도전성 필러(5)는 일반적으로 무기물이므로, 유기물인 형상 기억 수지(4) 중에 균일하게 분산하기 어려운 경우가 있다. 이는, 도전성 필러(5)와 형상 기억 수지(4)의 원료(모노머)의 상용성이 낮은 것에 기인하고 있다. 따라서 도전성 필러(5)와 형상 기억 수지(4)의 원료(모노머)의 상용성을 향상시키고, 형상 기억 수지(4) 중에 도전성 필러(5)를 균일하게 분산시키는 관점에서, 도전성 필러(5)를 미리 표면 수식시키는 것이 바람직하다.

도전성 필러(5)의 표면 수식법은 특별히 한정되지 않고, 수지 조성물 분야에서 공지된 방법을 사용할 수 있다. 표면 수식법의 예로는 커플링제 수식법, 고분자 그래프트 공중합법, 캡슐화법(폴리머 코팅법), 졸겔법 등을 들 수 있다. 그 중에서도 다양한 종류의 도전성 필러(5)에 용이하게 적용할 수 있는 캡슐화법이 바람직하다.

캡슐화법에 의해 도전성 필러(5) 표면에 형성되는 폴리머의 종류로는, 형상 기억 수지(4)의 원료(모노머)와의 상용성이 양호하다면 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면 형상 기억 수지(4)와 동종 수지(예를 들면 (메타)아크릴산 알킬에스테르의 단독중합체 또는 공중합체)를 도전성 필러(5) 표면에 형성함으로써, 형상 기억 수지(4)의 원료(모노머)와의 상용성을 높일 수 있다.

캡슐화법을 이용하여 도전성 필러(5) 표면에 폴리머를 형성하는 방법은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 계면활성제를 사용한 캡슐화를 수행하면 된다. 계면활성제를 사용한 캡슐화에서는, 도전성 필러(5) 표면에 계면활성제를 흡착시키고 이분자 흡착층(흡착 마이셀)을 생성시킨다. 그리고 이 흡착 마이셀에 폴리머 원료(모노머), 중합개시제 등을 용해시켜 중합시킴으로써 도전성 필러(5) 표면에 폴리머를 형성할 수 있다. 또한 도전성 필러(5) 표면에 형성하는 폴리머로서 형상 기억 수지(4)와 동종 수지를 형성하는 경우, 형상 기억 수지(4)에 사용되는 원료를 당해 폴리머 원료로서 사용할 수 있다. 형상 기억 수지(4)의 원료에 대해서는 하기에서 상세히 설명한다.

또한 도전성 필러(5) 표면에 형성되는 폴리머(단독중합체 또는 공중합체)는, 형상 기억 수지(4, 구체적으로는 형상 기억 수지(4)의 원료 모노머)와 가교하는 가교성 관능기를 갖는 것이 바람직하다. 가교성 관능기는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 메타크릴로일기, 아크릴기, 비닐기 등을 들 수 있다. 가교성 관능기는, 도전성 필러(5) 표면에 형성되는 폴리머와 가교성 관능기를 갖는 화합물을 반응시킴으로써 폴리머에 도입할 수 있다. 가교성 관능기를 갖는 화합물로는, 2-메타크릴로일옥시에틸 이소시아네이트, 염화 메타크릴로일, 4-비닐벤질 클로라이드 등을 들 수 있다.

도전성 필러(5) 표면에 가교성 관능기를 갖는 폴리머가 형성되어 있는 경우, 형상 기억 수지(4)와 가교시킴으로써, 기판(2)을 변형시켰을 때 도전성 필러(5)가 형상 기억 수지(4) 중에서 이동하기 어려워지기 때문에 도전성 필러(5)의 분산 상태가 유지되어, 도전 네트워크를 안정화시킬 수 있다. 그 결과, 기판(2)에 전압을 인가했을 때에 기판(2) 온도가 상승하기 쉬워지는 한편 변형 반복에 대한 내구성(이하, '반복 내구성'이라고 한다)도 향상시킬 수 있다.

기판(2)은, 형상 기억 수지(4)의 원료(모노머, 가교제, 중합개시제 등)에 도전성 필러(5)를 더하여 혼합한 후 혼합물을 소정의 틀에 넣거나 또는 지지체 상에 도포하여 필름상으로 형성하고, 중합 및 가교시킴으로써 제조할 수 있다. 중합 반응은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 유화 중합, 현탁 중합, 용액 중합, 괴상 중합 등을 들 수 있다. 또한 도전성 필러(5) 표면에 가교성 관능기를 갖는 폴리머가 형성되어 있는 경우, 상기 중합 반응 시 상기 폴리머의 가교성 반응기와 형상 기억 수지(4)의 원료 모노머를 가교시킬 수 있다.

형상 기억 수지(4)로서 (메타)아크릴산 알킬에스테르의 공중합체를 제조하는 경우, 각 (메타)아크릴산 알킬에스테르의 배합 비율은 공중합체의 Ttrans(=Tg)가 실온보다 높아지는 비율로 하면 되고 특별히 한정되지 않는다.

중합 조건은, 사용하는 원료의 종류 등에 따라서 적절히 조정하면 되고 특별히 한정되지 않지만, 중합 온도는 일반적으로 50 ℃ ~ 200 ℃, 바람직하게는 60 ℃ ~ 150 ℃, 중합 시간은 일반적으로 0.5 시간 ~ 48 시간, 바람직하게는 1 시간 ~ 24 시간이다.

또한 중합체 가교는, 중합 후 또는 중합과 동시에 이루어진다. 중합 후에 가교를 수행하는 경우, 소정 온도로 가열하면 된다. 가교 시간 및 가교 온도는, 사용하는 가교제의 종류에 따라서 적절히 조정하면 되고 특별히 한정되지 않지만, 가교 온도가 일반적으로 100 ℃ ~ 250 ℃, 가교 시간이 일반적으로 0.5 시간 ~ 5 시간이다.

가교제로는 에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 디에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 1, 4-부탄디올 디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜 디(메타)아크릴레이트, 1, 6-헥산디올 디(메타)아크릴레이트, 1, 9-노난디올 디(메타)아크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리(메타)아크릴레이트 등을 들 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 가교제의 배합 비율은, 사용하는 (메타)아크릴산 알킬에스테르의 종류에 따라서 적절히 조정하면 되고 특별히 한정되지 않지만, (메타)아크릴산 알킬에스테르에 대해서 외할로 일반적으로 0.1 mol% ~ 20 mol%, 바람직하게는 0.3 mol% ~ 15 mol%, 더욱 바람직하게는 0.5 mol% ~ 10 mol%이다.

중합개시제로는 과산화벤조일, 메틸시클로헥사논퍼옥사이드, 쿠멘히드로퍼옥사이드, 디이소프로필벤젠퍼옥사이드, 디-t-부틸퍼옥사이드, t-부틸퍼옥시벤조에이트, 디이소프로필퍼옥시카보네이트, t-부틸퍼옥시이소프로필모노카보네이트 등의 유기 과산화물, 2, 2'-아조비스이소부티로니트릴(AIBN) 등의 아조 화합물 등 라디칼 중합 개시제를 들 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 중합 개시제의 배합 비율은 사용하는 (메타)아크릴산 알킬에스테르 및 가교제의 종류에 따라서 적절히 조정하면 되고 특별히 한정되지 않지만, (메타)아크릴산 알킬에스테르 및 가교제의 합계에 대해서 외할로, 일반적으로 0.01 mol% ~ 10 mol%, 바람직하게는 0.03 mol% ~ 5 mol%, 더욱 바람직하게는 0.05 mol% ~ 3 mol%이다.

상기와 같이 제조되는 기판(2)은 표시 소자(3)의 표시면 측에 배치하는 경우 또는 투명 디스플레이에 적용되는 경우에는 투명인 것이 바람직하다.

본 명세서에서 '투명'이란, 가시광에 대해서 투명인 것을 의미한다.

기판(2)은, 기판(2)을 형상 기억 수지(4)의 Ttrans보다 높은 온도로 가열하여 소망하는 형상으로 변형시킨 후, 형상 기억 수지(4)의 Ttrans보다 낮은 온도로 냉각함으로써, 소망하는 형상으로 변형시킨 상태를 유지할 수 있다. 또한 이와 같은 Ttrans보다 높은 온도에서 부여한 형상을 유지한 채로 Ttrans보다 낮은 온도로 냉각함으로써 그 형상이 유지되는 특성을 이하에서는 '형상고정성'이라고 한다.

또한 변형한 상태로 형상 고정시킨 기판(2)은, 형상 기억 수지(4)의 Ttrans보다 높은 온도로 가열함으로써, 기억시킨 형상(변형 전의 원래 형상)으로 회복시킬 수 있다. 또한 이와 같은 Ttrans보다 높은 온도로 가열함으로써, 기억시킨 형상으로 돌아가는 특성을, 이하에서는 '형상회복성'이라고 한다.

기판(2)의 두께는, 유연성을 잃지 않는 범위라면 특별히 한정되지 않지만 일반적으로 20 ㎛ ~ 2000 ㎛, 바람직하게는 30 ㎛ ~ 1500 ㎛, 더욱 바람직하게는 40 ㎛ ~ 1000 ㎛이다.

표시 소자(3)는 특별히 한정되지 않고, 당해 기술 분야에서 공지된 것을 사용할 수 있다. 표시 소자(3)의 예로는, 유기EL 표시 소자, 액정 표시 소자, 전자 페이퍼 등을 들 수 있다.

기판(2)에 대한 전압 인가는, 기판(2) 상에 형성된 전극을 통하여 수행할 수 있다. 기판(2)에 형성되는 전극 구조는, 전압 인가가 가능한 구조라면 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 도 2에 도시한 것과 같은 구조를 들 수 있다. 또한 도 2에서는 도면을 알기 쉽게 하는 관점에서 표시 소자(3)는 생략했다. 도 2에서 (a) ~ (c)는 단면도, (d)는 표면도이다. 도 2에 도시된 것과 같이 전극 구조는, 도 2(a)에 도시된 것과 같은 기판(2)의 표리면의 일방 단부에 전극(6)이 설치된 구조, 도 2(b)에 도시된 것과 같은 기판(2)의 표리면 전체에 전극(6)이 설치된 구조, 도 2(c)에 도시된 것과 같은 기판(2)의 표면 양방 단부에 전극(6)이 설치된 구조, 도 2(d)에 도시된 것과 같은 기판(2)의 표면에 빗살 형상의 전극(6)이 설치된 구조를 취할 수 있다. 전극(6)은, ITO 등 공지된 재료로부터 형성할 수 있다.

본 발명의 플렉서블 디스플레이(1)는, 전극(6)으로부터 기판(2)에 전압을 인가함으로써 기판(2)을 가열할 수 있다. 따라서 전열 변환 소자 등을 설치할 필요가 없고, 플렉서블 디스플레이(1)의 박형화가 가능해지는 동시에 비용도 저감할 수 있다. 또한 본 발명의 플렉서블 디스플레이(1)는, 전극(6)으로부터 기판(2)에 전압을 인가함으로써 기판(2)을 형상 기억 수지(4)의 Ttrans보다 높은 온도로 가열하여 변형시킨 후, 변형시킨 상태를 유지한 채로 기판(2)을 형상 기억 수지(4)의 Ttrans보다 낮은 온도로 냉각함으로써 그 형상을 고정화할 수 있다. 따라서 본 발명의 플렉서블 디스플레이(1)는, 변형시킨 상태로 사용하거나 운반 또는 반송 등을 수행할 수 있다. 더욱이 본 발명의 플렉서블 디스플레이(1)는, 전극(6)으로부터 기판(2)에 전압을 인가함으로써 기판(2)을 형상 기억 수지(4)의 Ttrans보다 높은 온도로 가열하여, 기억된 원래 형상으로 회복시킬 수 있다. 따라서 본 발명의 플렉서블 디스플레이(1)는, 다양한 형상으로 변형시켜도 원래 형상으로 회복시킬 수 있다.

<실시예>

이하 실험에 의해 본 발명을 상세히 설명하지만, 이들에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 또한 이하 실험에서 사용한 시약은 모두 구입품을 그대로 사용했다.

<실험 1>

부틸메타크릴레이트(BMA) 7 ㎖ 및 AIBN(중합개시제) 7.3 ㎎을 규격 병에 넣고 1시간 교반하여 용해시킨 후 얻어진 용액을 틀에 넣었다. 틀은 유리판, PET 필름 및 테플론(등록 상표)제 스페이서를 사용하여, 70 ㎜ 70 ㎜ 1 ㎜의 기판 샘플이 얻어지는 형상으로 했다. 다음으로 용액을 넣은 틀을 초음파 배스 내에 배치하고 3분간 초음파를 조사하여 탈기(脫氣)시켰다. 다음으로 틀을 85 ℃ 항온조에 넣어서 3시간 중합시킨 후 항온조로부터 꺼내어 실온에서 천천히 냉각했다. 그 후 틀을 제거하고, BMA의 단독중합체(PBMA: 폴리부틸메타크릴레이트)로부터 이루어지는 기판 샘플 A를 얻었다.

<실험 2>

BMA 및 AIBN과 함께 에틸렌글리콜 디메타크릴레이트(EGDMA) 82.7 ㎕(BMA에 대해서 외할로 1 mol%에 상당한다)를 첨가하고, 실험 1과 동일한 조건에서 중합 및 가교 반응을 수행함으로써, 가교 구조를 갖는 PBMA로부터 이루어지는 기판 샘플 B를 얻었다.

<실험 3>

우선 도데실황산나트륨(계면활성제) 0.2 g 및 물 100 ㎖를 비커에 넣고 혼합하여 0.2 wt%의 도데실황산나트륨 수용액을 얻었다. 다음으로 이 도데실황산나트륨 수용액에 CB 1g을 첨가한 후 초음파 배스 내에 비커를 두고, 60분간 초음파를 조사함으로써 CB 분산 수용액을 얻었다. 다음으로 삼구 가지형 플라스크에 CB 분산 수용액 100 ㎖, 메타크릴산 메틸(MMA) 1065 ㎕, 10 ㎖의 증류수에 황산철(Ⅱ) 7수화물 27.8 ㎎을 용해한 수용액을 넣고, 질소 버블링을 수행하면서 1시간 교반했다. 그 후 과산화수소수 11.7 g을 삼구 가지형 플라스크에 더욱 첨가하고 2시간 교반하여 중합 반응을 완료시켰다. 다음으로 용액을 여과하고 여과물을 증류수로 2회 세정한 후 40 ℃에서 감압 건조를 수행하여, PMMA로 표면 수식된 카본 블랙(CB(PMMA))를 얻었다.

다음으로 BMA 및 AIBN과 함께 CB(PMMA) 1.16 g(100 질량부의 BMA에 대해서 15 질량부에 상당한다)을 첨가하고, 실험 1과 동일한 조건에서 중합 반응을 수행함으로써, CB(PMMA)가 분산된 PBMA로부터 이루어지는 기판 샘플 C를 얻었다.

<실험 4>

BMA 및 AIBN과 함께 CB(PMMA) 1.16 g 및 에틸렌글리콜 디메타크릴레이트(EGDMA) 82.7 ㎕(BMA에 대해서 외할로 1 mol%에 상당한다)를 첨가하고, 실험 1과 동일한 조건에서 중합 및 가교 반응을 수행함으로써 CB(PMMA)가 분산된, 가교 구조를 갖는 PBMA로부터 이루어지는 기판 샘플 D를 얻었다.

<실험 5>

우선 도데실황산나트륨(계면활성제) 0.2 g 및 물 100 ㎖를 비커에 넣고 혼합하여 0.2 wt%의 도데실황산나트륨 수용액을 얻었다. 다음으로 이 도데실황산나트륨 수용액에 CB 1g을 추가한 후 초음파 배스 내에 비커를 두고, 60분간 초음파를 조사함으로써 CB 분산 수용액을 얻었다. 다음으로 삼구 가지형 플라스크에 CB 분산 수용액 100 ㎖, CHDMMA 375 ㎕, MMA 851 ㎕, 10 ㎖의 증류수에 황산철(Ⅱ) 7수화물 27.8 ㎎을 용해한 수용액을 넣고, 질소 버블링을 수행하면서 1시간 교반했다. 여기서 MMA와 CHDMMA의 몰비는 8:2에 상당한다. 그 후 과산화수소수 11.7 g을 삼구 가지형 플라스크에 더욱 첨가하고 2시간 교반하여 중합 반응을 완료시켰다. 다음으로 반응 용액을 과잉 메탄올에 넣고 냉암소(冷暗所)(열과 빛을 동시에 차단할 수 있는 장소)에서 하룻밤 가만히 놓아두었다(교반 등을 수행하지 않고 정지한 상태로 두었다). 다음으로 용액을 여과하고 여과물을 증류수로 2회 세정한 후 40 ℃에서 감압 건조를 수행하여, CB(P(2CHDMMA-co-8MMA))를 얻었다.

다음으로 BMA 7 ㎖ 및 CB(P(2CHDMMA-co-8MMA)) 1.45 g(100 질량부의 BMA에 대해서 15 질량부에 상당한다)을 규격 병에 넣고, 규격 병을 초음파 배스 내에 배치하고 30분간 초음파를 조사했다. 다음으로 규격 병에 2-메타크릴로일옥시에틸 이소시아네이트(MOI) 246.0 ㎕ 및 디라우린산 디부틸주석(DBTDL) 60.1 ㎕를 첨가하고 48시간 교반하면서 반응시켰다. 다음으로 AIBN 7.3 g(BMA에 대해서 외할로 0.1 mol%에 상당한다)을 규격 병에 더욱 첨가하고, 1시간 교반했다. AIBN의 용해를 확인한 후 용액을 넣은 틀을 초음파 배스 내에 배치하고, 3분간 초음파를 조사하여 탈기시켰다. 다음으로 틀을 85 ℃ 항온조에 넣어서 3시간 중합 및 가교 반응을 수행했다. 다음으로 틀을 항온조로부터 꺼내어 실온에서 천천히 냉각한 후 틀을 제거함으로써 CB(P(2CHDMMA-co-8MMA))가 분산되고, P(2CHDMMA-co-8MMA)에 도입된 메타크릴로일기에 의해 가교 구조가 형성된 PBMA로부터 이루어지는 기판 샘플 E를 얻었다.

상기 실험에서 얻어진 기판 샘플 A ~ E에 대해서 시차 주사 열량 측정에 의해 Tg를 측정했다. Tg 측정은, 샘플 중량을 5 ~ 10 ㎎, 승온 속도를 40 ℃/min, 온도 범위를 -30 ~ 100 ℃로 하고, 헬륨 분위기 하에서 수행했다. 그 결과를 표 1에 도시한다.

또한 상기 실험에서 얻은 기판 샘플 A ~ E에 대해서 형상고정성 및 형상회복성을 평가했다. 평가는 다음 순서를 따라서 수행했다.

(ⅰ) 각 기판 샘플로부터 50 ㎜ X 5 ㎜ X 1 ㎜의 시험편을 잘라냈다.

(ii) 척(chuck)간 거리가 20 ㎜가 되도록 일축 연신기에 시험편을 장착하고, 시험편 중앙으로부터 좌우로 5 ㎜의 위치를, 시험편의 처음 길이 L₀로서 측정했다.

(iii) 시험편 중앙으로부터 좌우로 5 ㎜ 위치에 직류 전원 장치(주식회사 텍시오 테크놀로지의 PA80-1B)의 클립을 끼우고, 전압을 3분간 인가하여 시험편을 각 변형 온도(T_def)까지 승온시켰다. 또한 도전성 필러(CB)를 함유하지 않은 기판 샘플 A 및 B의 시험편은, 전압을 인가해도 승온되지 않으므로 시험편을 각 변형 온도(T_def)로 설정한 항온조에 넣고 10분간 가열했다. 또한 T_def는 샘플마다 Tg+10 ℃로 설정했다.

(iv) 45 ㎜/min의 변형 속도로 25 %까지 신장 변형을 시험편에 부여하고, 이 때의 길이 L₁을 측정했다.

(v) 시험편에 (iv)의 응력을 부여한 상태로 실온에서 3분간 가만히 두었다.

(vi) 응력을 제거하고 시험편을 테플론(등록 상표) 샬레에 넣고, 실온에서 5분간 가만히 둔 후 시험편의 길이 L₂를 측정했다.

(vii) 시험편 중앙으로부터 좌우로 5 ㎜ 위치에 직류 전원 장치의 클립을 끼우고 전압을 인가하여 승온시켰다. 도전성 필러를 함유하지 않은 기판 샘플 A 및 B의 시험편에 대해서는, 시험편을 각 변형 온도(T_def)로 설정한 항온조에 넣고 승온시켰다. 5분 경과할 때마다 시험편을 꺼내어 길이 L₃를 측정했다.

(viii) (ⅰ) ~ (vii)의 공정을 3회 반복하여 수행했다.

형상고정성 평가 지표인 형상고정율(R_f) 및 형상회복성의 평가 지표인 형상회복율(R_r)은, 다음 식에 의해 산출했다.

이 평가에서, 형상고정율(R_f)은, 실용성 관점에서 85 % 이상인 것이 필요하고, 바람직하게는 86 %, 더욱 바람직하게는 87 % 이상이다. 또한 형상회복율(R_r)은, 실용성 관점에서 90 % 이상인 것이 필요하고, 바람직하게는 90.5 % 이상이다. 상기 평가 결과를 표 1에 도시한다.

<표 1>

표 1에 도시된 것과 같이 기판 샘플 A는, 가교 구조를 갖지 않는 수지로부터 형성되어 있고, 이 수지는 형상 기억 수지라고는 할 수 없다. 따라서 기판 샘플 A는 형상고정율(R_f)이 낮고, 플렉서블 디스플레이에서 실용성이 낮다. 한편 기판 샘플 B(일본 특허 출원 2015-253375에서 제안한 기판에 상당한다)는, 형상고정율(R_f) 및 형상회복율(R_r)이 높고, 변형을 반복해도 형상고정율(R_f) 및 형상회복율(R_r)의 저하가 적다. 그러나 기판 샘플 B는, 기판 샘플 B를 가열하는 수단(예를 들면 전열 변환 소자)을 개별적으로 설치할 필요가 있기 때문에, 플렉서블 디스플레이의 두께가 증대하여 유연성을 잃을 우려가 있는 동시에 비용도 상승한다. 기판 샘플 C는, 매트릭스 수지가 가교 구조를 가지고 있지 않고, 이 매트릭스 수지는 형상 기억 수지라고는 할 수 없다. 따라서 기판 샘플 C는 기판 샘플 A와 동일하게 형상고정율(R_f)이 낮고, 플렉서블 디스플레이에서 실용성이 낮다.

이에 반해서 본 발명예의 기판 샘플 D 및 F는, 형상고정율(R_f) 및 형상회복율(R_r)이 높고, 변형을 반복해도 형상고정율(R_f) 및 형상회복율(R_r)의 저하가 적었다. 특히 본 발명예의 기판 샘플 F는, 변형 반복에 대한 형상고정율(R_f) 및 형상회복율(R_r)의 저하가 적었다. 또한 본 발명예의 기판 샘플 D 및 F는, 기판 샘플 D 및 F를 가열하는 수단(예를 들면 전열 변환 소자)을 설치하지 않고 전압을 인가하는 것만으로 가열하는 것이 가능하며, 기판 샘플 B의 결과와 비교해도 손색없는 결과였다.

이상의 결과로부터 알 수 있듯이 본 발명에 의하면 전열 변환 소자를 설치하지 않고, 변형시킨 상태를 유지하는 한편 변형 전의 원래 상태로 회복시키는 것이 가능한 플렉서블 디스플레이 및 그 사용 방법을 제공할 수 있다.

1: 플렉서블 디스플레이 2: 기판
3: 표시 소자 4: 형상 기억 수지
5: 도전성 필러 6: 전극

Claims

Ttrans가 실온보다 높은 형상 기억 수지 중에 도전성 필러가 분산된 기판을 구비하고, 상기 기판에 전압을 인가함으로써 상기 기판이 가열되는 플렉서블 디스플레이.
제 1 항에 있어서,
상기 형상 기억 수지의 Ttrans가 30 ℃ ~ 80 ℃인 플렉서블 디스플레이.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 형상 기억 수지가 아크릴계 가교체인 플렉서블 디스플레이.
제 3 항에 있어서,
상기 아크릴계 가교체가, (메타)아크릴산 알킬에스테르의 단독중합체 또는 공중합체인 플렉서블 디스플레이.
제 1 항에 있어서,
상기 도전성 필러가, (메타)아크릴산 알킬에스테르의 단독중합체 또는 공중합체로 미리 표면 수식되어 있는 플렉서블 디스플레이.
제 5 항에 있어서,
상기 도전성 필러를 표면 수식하는 상기 단독중합체가 메틸메타크릴레이트의 단독중합체이고, 상기 도전성 필러를 표면 수식하는 상기 공중합체가 1, 4-시클로헥산디메탄올 모노아크릴레이트와 메틸메타크릴레이트의 공중합체인 플렉서블 디스플레이.
제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
상기 도전성 필러를 표면 수식하는 상기 단독중합체 또는 상기 공중합체가, 상기 형상 기억 수지와 가교되는 가교성 반응기를 갖는 플렉서블 디스플레이.
제 7 항에 있어서,
상기 가교성 반응기가 메타크릴로일기인 플렉서블 디스플레이.
제 1 항에 있어서,
상기 도전성 필러가 카본 블랙인 플렉서블 디스플레이.
제 1 항에 있어서,
상기 기판 상에 전극이 형성되어 있는 플렉서블 디스플레이.
제 10 항에 있어서,
상기 전극이, 상기 기판의 표리면의 일방 단부에 설치된 구조, 상기 기판의 표리면 전체에 설치된 구조, 상기 기판의 표면 양방 단부에 설치된 구조 또는 상기 기판의 표면에 빗살 형상으로 설치된 구조를 갖는 플렉서블 디스플레이.
제 1 항에 기재된 플렉서블 디스플레이의 사용 방법으로서, 상기 기판에 전압을 인가함으로써 상기 기판을 상기 형상 기억 수지의 Ttrans보다 높은 온도로 가열하여 상기 플렉서블 디스플레이를 변형시킨 후, 변형시킨 상태를 유지한 채로 상기 기판을 상기 형상 기억 수지의 Ttrans보다 낮은 온도로 냉각함으로써 플렉서블 디스플레이의 형상을 고정화하는 플렉서블 디스플레이의 사용 방법.
제 1 항에 기재한 플렉서블 디스플레이의 사용 방법으로서, 상기 기판에 전압을 인가함으로써 상기 기판을 상기 형상 기억 수지의 Ttrans보다 높은 온도로 가열하여, 기억된 원래 형상으로 회복시키는 플렉서블 디스플레이의 사용 방법.