WO2012134032A1 - 복합시트 및 이를 이용한 표시소자용 기판 - Google Patents

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rubber
elastic modulus
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정규하
김성국
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Cheil Industries Inc
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    • Y10T442/2926—Coated or impregnated inorganic fiber fabric
    • Y10T442/2992—Coated or impregnated glass fiber fabric

Definitions

  • the present invention relates to a composite sheet and a substrate for a display device using the same. More specifically, the present invention relates to a composite sheet suitable for a display device substrate and a display device substrate using the same material having a specific elastic modulus, excellent flexibility and heat resistance, and low coefficient of thermal expansion.
  • Glass which is excellent in heat resistance and transparency and has a low coefficient of linear expansion is widely used as a liquid crystal display element, an organic EL display element substrate, a color filter substrate, a solar cell substrate, and the like.
  • plastic materials have been spotlighted as materials for replacing glass substrates.
  • Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2004-51960 discloses a transparent compound optical fiber made from an alicyclic epoxy resin containing an ester group, a bisphenol A type epoxy resin, an acid anhydride-based curing agent and a catalyst and a glass fiber cloth.
  • Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2005-146258 discloses a transparent composite optical sheet manufactured from an alicyclic epoxy resin containing an ester group, an epoxy resin having a dicyclopentadiene skeleton, an acid anhydride curing agent, and a glass fiber cloth.
  • -233851 discloses a transparent substrate made of a bisphenol A epoxy resin, a bisphenol A novolac epoxy resin, an acid anhydride curing agent and a glass fiber cloth.
  • the above patents have a disadvantage in that the difference in the coefficient of linear expansion between the fiber and the resin matrix is large, causing stress, thereby causing breakage, and deteriorating display performance due to large optical anisotropy.
  • An object of the present invention is to provide a composite sheet excellent in flexibility, transparency, heat resistance, and excellent resistance to impact, tension, warpage, and the like.
  • Another object of the present invention is to provide a composite sheet having a low coefficient of thermal expansion and a low optical anisotropy.
  • Still another object of the present invention is to provide a substrate for a display device which can be miniaturized, thinned, lightweight and realized at low cost by using the composite sheet.
  • the composite sheet includes a matrix and a reinforcing material impregnated in the matrix.
  • the elastic modulus ratio E1 / E2
  • E1 / E2 the elastic modulus ratio
  • the elastic modulus ratio E1 / E2 may be 1 ⁇ 10 ⁇ 7 to 1 ⁇ 10 ⁇ 2 .
  • the matrix may have a glass transition temperature of -150 ° C to 30 ° C.
  • the 25 ° C. elastic modulus E1 of the matrix may be 1 ⁇ 10 5 to 1 ⁇ 10 9 dyne / cm 2 .
  • the matrix is silicone rubber, styrene-butadiene rubber (SBR), butadiene-based rubber, isoprene-based rubber, chloroprene, neoprene rubber, ethylene-propylene-diene terpolymer, styrene-ethylene-butylene-styrene (SEBS) block copolymer , Styrene-ethylene-propylene-styrene (SEPS) block copolymers, acrylonitrile-butadiene rubber (NBR), hydrogenated nitrile rubber (HNBR), florinated rubber , Plasticized polyvinyl chloride (PVC), and the like. These can be used individually or in mixture of 2 or more types.
  • the reinforcing material may be glass fiber, glass fiber cloth, glass fabric, glass nonwoven fabric, glass mesh, glass beads, glass powder, glass flake, silica particles, colloidal silica, or the like. Can be used. In embodiments, the reinforcing material may include 5 to 95% by volume of the composite sheet.
  • the composite sheet may form a coating layer including at least one selected from the group consisting of silicon nitride, silicon oxide, silicon carbide, aluminum nitride, and ITO on at least one surface of the matrix surface on which the reinforcing material is impregnated.
  • the substrate may have a coefficient of thermal expansion of 20 ppm / ° C or less.
  • the present invention provides a composite sheet having excellent flexibility, transparency, heat resistance, excellent resistance to impact, tension, bending, and the like, low coefficient of thermal expansion and optical anisotropy, excellent flatness and display quality, and low moisture permeability.
  • Advantageous Effects of the Invention provides a substrate for a display device that can be miniaturized, thinned, lightweight, and at low cost by using a composite sheet.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a composite sheet according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a composite sheet according to another embodiment of the present invention.
  • the composite sheet of the present invention comprises a matrix and a reinforcing material impregnated in the matrix.
  • the elastic modulus ratio E1 / E2 of 25 ° C. elastic modulus E1 of the matrix and 25 ° C. elastic modulus E2 of the reinforcement is E1 / E2 ⁇ 10 ⁇ 2 .
  • the elastic modulus ratio E1 / E2 may be 1 ⁇ 10 ⁇ 7 to 1 ⁇ 10 ⁇ 2 , more preferably 1 ⁇ 10 ⁇ 6 to 5 ⁇ 10 ⁇ 4 . It is excellent in flexibility and rigidity of the composite sheet in the above range, and has the advantage of having a very small coefficient of thermal expansion.
  • the matrix may have an elastic modulus (E1) of 25 ° C. and 1 ⁇ 10 5 to 1 ⁇ 10 9 dyne / cm 2 .
  • E1 elastic modulus
  • Excellent flexibility and rigidity in the above range has the advantage of small coefficient of thermal expansion.
  • the matrix may have a glass transition temperature of -150 ° C to 30 ° C. Preferably it may be -130 ° C ⁇ 20 ° C, more preferably -130 ° C ⁇ 10 ° C. Excellent flexibility and rigidity in the above range has the advantage of low thermal expansion coefficient.
  • the matrix examples include silicone rubber, styrene-butadiene rubber (SBR), butadiene rubber, isoprene rubber, chloroprene, neoprene rubber, ethylene-propylene-diene terpolymer, styrene-ethylene-butylene-styrene (SEBS) block Copolymer, Styrene-Ethylene-Propylene-Styrene (SEPS) Block Copolymer, Acrylonitrile-butadiene Rubber (NBR), Hydrogenated Nitrile Rubber (HNBR), Fluorinated Rubber Rubber materials such as rubber), silicone resins having a glass transition temperature of less than or equal to room temperature, and a resin component such as polyvinyl chloride (PVC), which is secured by adding a plasticizer, may be used. These can be used individually or in mixture of 2 or more types. Among these, silicone rubber is preferable.
  • SBR styrene-butadiene rubber
  • an organopolysiloxane having an average degree of polymerization of 5 to 2000 may be used.
  • the organopolysiloxanes include polydimethylsiloxane, polymethylphenylsiloxane, polyalkylarylsiloxane, polyalkylalkyl'siloxanes, and the like. These are three-dimensional network molecules.
  • the number of mesh bonding points (crosslinking points) is one containing 5 to 500 R 2 SiO.
  • an organopolysiloxane having a viscosity of 5 Cst to 500,000 Cst may be applied. Excellent flexibility and rigidity in the above range has the advantage of low thermal expansion coefficient. It is preferably 50 to 120,000 Cst, more preferably 100 to 100,000 Cst, most preferably 1000 to 80,000 Cst.
  • the reinforcing material is impregnated in the matrix.
  • the reinforcing material is glass fiber, glass fiber cloth, glass fabric, glass nonwoven fabric, glass mesh, glass beads, glass powder, glass flake, silica particles, colloidal silica And the like can be used.
  • the composite sheet may be manufactured in the form of a sheet by impregnating a component constituting the matrix in the reinforcing material and then crosslinking.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a composite sheet 10 according to one embodiment of the present invention.
  • the sheet-like reinforcing material 2a when the reinforcing material 2a is in the form of a sheet such as glass fiber cloth, glass fabric, glass nonwoven fabric, glass mesh, or the like, the sheet-like reinforcing material 2a May be inserted into the matrix 1 and impregnated.
  • the sheet-like reinforcing material 2a is formed by forming a single layer inside the matrix 1, but the sheet-like reinforcing material 2a may form two or more layers.
  • two or more kinds of glass fiber cloths may be stacked, and a glass fiber cloth and a glass nonwoven fabric may be stacked.
  • the 'lamination' may be laminated with two or more sheet-shaped reinforcing materials in contact with each other, or may be laminated apart through a matrix without contacting each other.
  • the reinforcing material is fibrous or particulate, such as glass fibers, glass beads, glass powder, glass flake (glass), silica particles, colloidal silica, etc.
  • the matrix may be dispersed in the matrix.
  • 'dispersion' includes both uniform and non-uniform dispersions.
  • the sheet-like reinforcement and the particle-shaped reinforcement may be applied together.
  • the reinforcing material (2a) may comprise 5 to 95% by volume, preferably 35 to 75% by volume of the composite sheet. Flexibility and rigidity are maintained in the above range, and the thermal expansion coefficient is small.
  • a coating layer 2b may be formed on at least one surface of the matrix 1 surface.
  • the coating layer may be formed on one surface or both surfaces.
  • the coating layer 2b may be formed on the surface of the matrix by physical vapor deposition, chemical vapor deposition, coating, sputtering, evaporation, ion plating, wet coating, organic inorganic multilayer coating, or the like. This method can be used individually or in mixture of 2 or more types.
  • silicon nitride, silicon oxide, silicon carbide, aluminum nitride, aluminum oxide, ITO, IZO, Metal, or the like may be used. These can be used individually or in mixture of 2 or more types. In another embodiment, two or more coating layers 2b may form a single layer or may be stacked on each other to form a plurality of layers.
  • the coating layer 2b may include a thickness ratio of 1 ⁇ 10 ⁇ 3 to 5 ⁇ 10 ⁇ 1 , preferably 1 ⁇ 10 ⁇ 3 to 5 ⁇ 10 ⁇ 2 , with respect to the thickness of the matrix. In the above range, there is an advantage that the effective water vapor transmission rate control can be removed from the surface foreign matter.
  • the coating layer 2b has a property of maximizing gas barrier property, moisture permeability, mechanical properties, smoothness and adhesion between the matrix and the coating layer.
  • the matrix thickness T1 may be 50 to 200 ⁇ m, preferably 70 to 150 ⁇ m, and the thickness T2 of the coating layer may be 1 to 300 nm, preferably 10 to 150 nm. .
  • the total thickness of the composite sheet 10, the coating layer is formed may be 10 to 500 ⁇ m, preferably 50 to 150 ⁇ m. Within this range, there is an advantage that the problem in the TFT process can be minimized.
  • the composite sheet of the present invention is a display or photodiode such as a substrate for a liquid crystal display (LCD), a substrate for a color filter, a substrate for an organic EL display device, a substrate for a solar cell, a substrate for a touch screen panel, and the like. It can use as a use of the ruler.
  • LCD liquid crystal display
  • OLED organic EL display
  • solar cell a substrate for a solar cell
  • a touch screen panel and the like. It can use as a use of the ruler.
  • the substrate When the composite sheet is applied to a substrate for a display device, the substrate has a thermal expansion coefficient of 20 ppm / ° C. or less, preferably 10 ppm / ° C. or less.
  • Silicon oxide and silicon nitride were used one time alternately.
  • the surface of the composite sheet was carried out in the same manner as in Example 1 except that silicon oxide and silicon nitride were alternately deposited by a sputtering method.
  • Trimethoxyphenylsilane (200 g), tetramethyldivinyldisiloxane (38.7 g), deionized water (65.5 g), toluene (256 g) and trifluoromethanesulfonic acid (1.7 g) were added to the Dean-Stark trap and thermometer.
  • the mixture was heated at 60-65 ° C. for 2 hours.
  • the mixture was heated to reflux and water and methanol were removed using a Dean-Stark trap. When the temperature of the mixture reached 80 ° C. and the removal of water and methanol was complete, the mixture was cooled to below 50 ° C.
  • the weight average molecular weight of the obtained silicone resin is about 1700 g / mol, the number average molecular weight is about 1440 g / mol, the viscosity is 150,000 Cst, and contains about 1 mol% of silicon-bonded hydroxy groups.
  • the above resin solution is mixed with 1,4-bis (dimethylsilyl) benzene, and the relative amounts of the two components achieve a molar ratio of silicon-bonded hydrogen atoms to silicon-bonded vinyl groups (SiH / SiVi) of 1.1: 1. do.
  • the mixture was heated at 80 ° C. under a pressure of 5 mmHg (667 Pa) to remove toluene.
  • a small amount of 1,4-bis (dimethylsilyl) benzene was then added to the mixture to restore the molar ratio of SiH / SiVi to 1.1: 1. 0.5% w / w of a platinum catalyst containing 1000 ppm of platinum was added to the mixture based on the weight of the resin.
  • the catalyst is treated with triphenylphosphine by treating a platinum (0) complex of 1,1,3,3-tetramethyldisiloxane with triphenylphosphine in the presence of a very excessive molar amount of 1,1,3,3-tetramethyldisiloxane. Prepared by achieving a molar ratio of pin to platinum of about 4: 1.
  • Example 2 The same process as in Example 1 was performed except that UV curing was performed using an Igacure 184 initiator by applying an acrylic resin (product name CK 1002) manufactured by Noro Paint as a matrix.
  • an acrylic resin product name CK 1002 manufactured by Noro Paint as a matrix.
  • Elastic modulus was measured at room temperature using an MTS Alliance RT / 5 test frame with 100N load cells. Test pieces were weighted with two air grips spaced 25 mm apart and pulled at a crosshead speed of 1 mm / min. Load and displacement data were collected continuously. The maximum slope of the initial section of the load displacement curve was taken as the Young's modulus. The elastic modulus of 25 ° C. was measured for each of the matrix and the reinforcing material, respectively, and the ratio between them is shown in Table 1.
  • Moisture permeability measured by the ASTM F 1249 method using the MOCON equipment. Cut the prepared specimen into 30 mm X 40 mm and measure it by inserting it into a jig with a central hole. Water vapor pressure at room temperature was treated at 100% relative humidity.

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Abstract

본 발명의 복합시트는 매트릭스 및 상기 매트릭스에 함침된 보강재를 포함하며, 상기 매트릭스의 25 ℃ 탄성모듈러스가 E1, 상기 보강재의 25 ℃ 탄성모듈러스가 E2라고 할 때, 탄성모듈러스 비(E1/E2)가 E1/E2 ≤ 10-2 인 것을 특징으로 한다.

Description

복합시트 및 이를 이용한 표시소자용 기판
본 발명은 복합시트 및 이를 이용한 표시소자용 기판에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 특정 탄성모듈러스를 갖는 소재를 적용하여 유연성 및 내열성이 우수하고, 열팽창계수가 낮아 표시소자용 기판에 적합한 복합시트 및 이를 이용한 표시소자용 기판에 관한 것이다.
액정 표시 소자나 유기 EL 표시 소자용 기판, 컬러 필터 기판, 태양 전지 기판 등으로 내열성 및 투명성이 우수하고, 선팽창 계수가 낮은 유리가 널리 이용되고 있다. 최근에는 표시 소자용 기판 소재로 소형화, 박형화, 경량화, 내충격성, 유연성이 요구되고 있어 유리기판을 대체하기 위한 소재로서 플라스틱 소재가 각광을 받고 있다.
근래에는 플라스틱 기판으로 PET, PEN 등과 같은 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 폴리에테르술폰, 고리형 올레핀 수지, 에폭시계 수지나 아크릴계 수지 등의 소재가 사용되고 있다. 그러나, 이들 소재들은 열팽창계수가 상당히 높아 제품의 휘어짐이나 배선의 단선 등을 일으키는 문제가 있다. 또한 폴리이미드계 수지와 같이 낮은 열팽창계수를 갖는 수지를 기판으로 적용하는 기술이 개발된 바 있으나, 투명성이 매우 낮고 높은 복굴절성, 흡습성 등으로 인해 기판 소재로는 적합하지 않다는 문제가 지적되고 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 일본 공개공보 2004-51960호에서는 에스테르기를 포함하는 지환식 에폭시 수지, 비스페놀 A형 에폭시 수지, 산무수물계 경화제 및 촉매와 유리섬유포(glass fiber cloth)로부터 제조되는 투명 복합 광학 시트가, 일본 공개공보 2005-146258호에서는 에스테르기를 포함하는 지환식 에폭시 수지와 디사이클로펜타디엔 골격을 가지는 에폭시 수지, 산무수물계 경화제와 유리섬유포로부터 제조되는 투명 복합 광학 시트가, 일본 공개공보 2004-233851호에서는 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 A 노볼락(novolac)형 에폭시 수지, 산무수물계 경화제 및 유리섬유포로 제조되는 투명 기판을 개시하고 있다. 그러나, 상기 특허들은 섬유와 수지 매트릭스간에 선팽창율 차이가 커 응력이 생기고, 그로 인해 파손이 발생하며, 광학이방성이 크기 때문에 표시성능이 저하되는 단점이 있다.
본 발명의 목적은 유연성, 투명성, 내열성이 우수하고, 충격, 인장, 휨 등에 대한 내성이 우수한 복합시트를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 열팽창계수가 낮고, 광학이방성이 낮은 복합시트를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 복합시트를 이용하여 소형화, 박형화, 경량화 및 저가실현이 가능한 표시소자용 기판을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 하나의 관점은 복합시트에 관한 것이다. 상기 복합시트는 매트릭스 및 상기 매트릭스에 함침된 보강재를 포함하며, 상기 매트릭스의 25 ℃ 탄성모듈러스가 E1, 상기 보강재의 25 ℃ 탄성모듈러스가 E2라고 할 때, 탄성모듈러스 비(E1/E2)가 E1/E2 ≤ 10-2 인 것을 특징으로 한다.
구체예에서, 상기 탄성모듈러스 비(E1/E2)는 1×10-7 ∼ 1×10-2 일 수 있다. 구체예에서, 상기 매트릭스는 유리전이온도가 -150 ℃~ 30 ℃일 수 있다. 또한 구체예에서, 상기 매트릭스의 25 ℃ 탄성모듈러스(E1)는 1×105∼ 1×109 dyne/cm2 일 수 있다.
상기 매트릭스는 실리콘 고무, 스티렌-부타디엔 고무(SBR), 부타디엔계 고무, 이소프렌계 고무, 클로로프렌, 네오프렌고무, 에틸렌-프로필렌-디엔 삼원공중합체, 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌(SEBS) 블록 공중합체, 스티렌-에틸렌-프로필렌-스티렌(SEPS) 블록 공중합체, 아크릴로니트릴-부타디엔 고무(Acrylonitrile-butadiene Rubber, NBR), 수소화된 니트릴 고무(Hydrogenated Nitrile Rubber, HNBR), 플로리네이티드 고무(Fluorinated Rubber), 가소화된 폴리비닐클로라이드(PVC) 등이 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용될 수 있다.
상기 보강재는 유리섬유, 유리섬유포(glass fiber cloth), 유리 직물(glass fabric), 유리 부직포, 유리 메쉬(mesh), 유리비드, 유리파우더, 유리 플레이크(flake), 실리카입자, 콜로이달 실리카 등이 사용될 수 있다. 구체예에서 상기 보강재는 복합시트중 5~95 부피% 로 포함할 수 있다.
다른 구체예에서는 상기 복합시트는 보강재가 함침되어 있는 매트릭스 표면의 최소한 일면에 질화규소, 산화규소, 탄화규소, 질화알루미늄, ITO 로 이루어진 군으로부터 1종 이상 포함하는 코팅층을 형성할 수 있다.
본 발명의 다른 관점은 상기 복합시트를 포함하여 구성된 표시소자용 기판에 관한 것이다. 상기 기판은 열팽창계수가 20 ppm/℃ 이하 일 수 있다.
본 발명은 유연성, 투명성, 내열성이 우수하고, 충격, 인장, 휨 등에 대한 내성이 우수하며, 열팽창계수와 광학이방성이 낮고, 평탄성 및 표시 품위가 우수하며, 투습도가 낮은 복합시트를 제공하며, 상기 복합시트를 이용하여 소형화, 박형화, 경량화 및 저가실현이 가능한 표시소자용 기판을 제공하는 발명의 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 하나의 구체예에 따른 복합시트의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 구체예에 따른 복합시트의 단면도이다.
본 발명의 구성은 첨부되는 도면을 참조하면 명확해질 것이다. 도면에서 발명을 구성하는 구성요소들의 크기는 명세서의 명확성을 위하여 과장되어 기술된 것일 뿐, 그에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 복합시트는 매트릭스 및 상기 매트릭스에 함침된 보강재를 포함한다. 상기 매트릭스의 25 ℃ 탄성모듈러스(E1)와 상기 보강재의 25 ℃ 탄성모듈러스(E2)의 탄성모듈러스 비(E1/E2)는 E1/E2 ≤ 10-2 이다. 바람직하게는 상기 탄성모듈러스 비(E1/E2)는 1×10-7 ∼ 1×10-2, 보다 바람직하게는 1×10-6 ∼ 5×10-4 일 수 있다. 상기 범위에서 복합시트의 유연성과 강성이 우수하며, 매우 작은 값의 열팽창계수를 갖는 장점이 있다.
상기 매트릭스는 25 ℃ 탄성모듈러스(E1)가 1×105∼ 1×109 dyne/cm2 일 수 있다. 바람직하게는 5×105∼ 5×108 dyne/cm2, 보다 바람직하게는 5×105∼ 5×107 dyne/cm2 일 수 있다. 상기 범위에서 유연성과 강성이 우수하며 열팽창계수가 작은 장점이 있다.
구체예에서, 상기 매트릭스는 유리전이온도가 -150 ℃~ 30 ℃일 수 있다. 바람직하게는 -130 ℃~ 20 ℃, 보다 바람직하게는 -130 ℃~ 10 ℃일 수 있다. 상기 범위에서 유연성과 강성이 우수하며 열팽창계수가 작은 장점이 있다.
상기 매트릭스의 예로는 실리콘 고무, 스티렌-부타디엔 고무(SBR), 부타디엔계 고무, 이소프렌계 고무, 클로로프렌, 네오프렌고무, 에틸렌-프로필렌-디엔 삼원공중합체, 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌(SEBS) 블록 공중합체, 스티렌-에틸렌-프로필렌-스티렌(SEPS) 블록 공중합체, 아크릴로니트릴-부타디엔 고무(Acrylonitrile-butadiene Rubber, NBR), 수소화된 니트릴 고무(Hydrogenated Nitrile Rubber, HNBR), 플로리네이티드 고무(Fluorinated Rubber)등의 고무 물질과 유리전이 온도가 상온이하인 실리콘 레진, 가소제가 첨가되어 유연성이 확보된 폴리비닐클로라이드(PVC) 등 수지 성분이 사용될 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용될 수 있다. 이중 바람직하게는 실리콘 고무이다.
상기 실리콘 고무로는 평균중합도 5 내지 2000 인 오가노폴리실록산이 사용될 수 있다. 상기 오가노폴리실록산의 예로는 폴리디메틸실록산, 폴리메틸페닐실록산, 폴리알킬아릴실록산, 폴리알킬알킬'실록산 등이 있다. 이들은 3차원적으로 망상구조의 분자로 되어 있다. 바람직하게는 그물 결합점 (가교점)의 수는 5 내지 500개의 R2SiO마다 한 개씩 포함된 구조이다. 바람직하게는 점도가 5 Cst 내지 50만 Cst 인 오가노폴리실록산이 적용될 수 있다. 상기 범위에서 유연성과 강성이 우수하며 열팽창계수가 작은 장점이 있다. 바람직하게는 50 내지 120,000 Cst, 더욱 바람직하게는 100 내지 100,000 Cst, 가장 바람직하게는 1000 내지 80,000 Cst 이다.
상기 보강재는 상기 매트릭스에 함침되어 있다. 이 경우 상기 보강재는 유리섬유, 유리섬유포(glass fiber cloth), 유리 직물(glass fabric), 유리 부직포, 유리 메쉬(mesh), 유리비드, 유리파우더, 유리 플레이크(flake), 실리카입자, 콜로이달 실리카 등이 사용될 수 있다. 상기 복합시트는 매트릭스를 구성하는 성분을 보강재에 함침한 후 가교시킴으로써 시트(sheet)형태로 제작될 수 있다.
도 1은 본 발명의 하나의 구체예에 따른 복합시트(10)의 단면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 보강재(2a)가 유리섬유포(glass fiber cloth), 유리 직물(glass fabric), 유리 부직포, 유리 메쉬(mesh) 등과 같이 시트형상일 경우, 시트형상의 보강재(2a)는 매트릭스(1) 내부에 삽입되어 함침될 수 있다. 도 1에는 시트형상의 보강재(2a)는 매트릭스(1) 내부에 단일층을 형성한 것을 도시하였으나, 시트형상의 보강재(2a)는 2이상의 복수층을 형성할 수도 있다. 예를 들면, 2종 이상의 유리섬유포가 적층되어 있을 수 있으며, 유리섬유포와 유리부직포가 적층된 구조를 가질 수 있다. 여기서 '적층'은 2 이상의 시트형상의 보강재가 서로 접촉하여 적층되어 있을 수 있고, 서로 접촉하지 않고 매트릭스를 매개로 하여 떨어져서 적층될 수도 있다.
또한 보강재가 유리섬유, 유리비드, 유리파우더, 유리 플레이크(flake), 실리카입자, 콜로이달 실리카 등과 같이 섬유형 또는 입자형일 경우, 매트릭스 내부에 분산되어 있을 수 있다. 여기서 '분산'은 균일한 분산 및 불균일한 분산 모두를 포함한다.
다른 구체예에서는 시트형상의 보강재와 입자형상의 보강재가 함께 적용될 수 있다.
상기 보강재(2a)는 복합시트중 5~95 부피%, 바람직하게는 35~75 부피%로 포함할 수 있다. 상기 범위에서 유연성과 강성이 유지되며 열팽창계수가 작은 장점이 있다.
도 2는 본 발명의 다른 구체예에 따른 복합시트(10)의 단면도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 매트릭스(1) 표면의 최소한 일면에 코팅층(2b)이 형성될 수 있다. 상기 코팅층은 일면 혹은 양면에 형성될 수 있다. 상기 코팅층(2b)은 상기 매트릭스 표면에 물리적 증착, 화학적 증착, 코팅, 스퍼터링, 증발법, 이온도금, Wet Coating, 유기무기 다층 코팅 등의 방법으로 형성될 수 있다. 이 방법은 단독 혹은 2종 이상 혼합하여 사용이 가능하다.
상기 코팅층(2b)으로는 질화규소, 산화규소, 탄화규소, 질화알루미늄, 알루미늄 옥사이드, ITO, IZO, Metal 등이 사용될 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용될 수 있다. 다른 구체예에서는 2종 이상의 코팅층(2b)가 단일층을 형성하거나, 혹은 서로 적층하여 복수층을 형성할 수 있다.
상기 코팅층(2b)는 매트릭스의 두께에 대하여 1×10-3 ∼ 5×10-1 두께비, 바람직하게는 1×10-3 ∼ 5×10-2 두께비로 포함할 수 있다. 상기 범위에서 표면 이물 제거난 효율적 투습율 제어가 가능한 장점이 있다.
바람직하게는 상기 코팅층(2b)는 가스차단성, 내투습성, 기계적 물성, 평활성과 매트릭스와 코팅층 간의 접착력을 극대화하는 특성을 갖는다.
구체예에서, 상기 매트릭스 두께(T1)는 50 내지 200 ㎛, 바람직하게는 70 내지 150 ㎛일 수 있으며, 상기 코팅층의 두께(T2)는 1 내지 300 nm, 바람직하게는 10 내지 150 nm 일 수 있다. 상기 범위에서 상부 코팅층의 박리를 제어하고 투습율 특성을 극해화하는 장점이 있다. 또한, 코팅층이 형성된 복합시트(10)의 전체 두께는 10 내지 500 ㎛, 바람직하게는 50 내지 150 ㎛ 일 수 있다. 상기 범위에서 TFT 공정상의 문제점을 최소할 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 복합시트는 액정 표시 소자(LCD)용 기판, 컬러 필터(color filter)용 기판, 유기 EL 표시소자용 기판, 태양 전지용 기판, 터치 스크린 패널(touch screen panel)용 기판 등의 디스플레이 또는 광소자의 용도로서 이용할 수 있다.
상기 복합시트를 표시소자용 기판에 적용할 경우, 상기 기판은 열팽창계수가 20 ppm/℃ 이하, 바람직하게는 10ppm/℃ 이하의 값을 같는다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
실시예
하기 실시예 및 비교예에서 사용된 각 성분의 사양은 다음과 같다 :
(A) 매트릭스: 점도가 4000 Cst 이고, 25 ℃ 탄성모듈러스가 2 X 107 dyne/cm2 인 Dow Corning 社에서 제조된 Sylgard 184 를 사용하였다.
(B1) 보강재
Nittobo 社의 유리섬유포(cloth) 제품명 3313 을 사용하였다.
(B2) 코팅층
산화규소 및 질화규소를 번갈아서 1회 사용하였다.
실시예 1
유리 기판 (Carrire Glass) 위에 보강재(Nittobo 社 유리섬유포 3313)를 놓은 후, 상기 보강재 위에 매트릭스 수지(Dow Corning 社, Sylgard 184 )를 도포하였다. 상기 매트릭스 수지 위에 Cover Glass 를 놓은 다음, Lamination 을 통해 Glass Cloth 가 수지에 함침 되게 하였다. 열경화시킨 후 Carrier Glass 를 제거하였다.
실시예 2
상기 복합시트의 표면을 Sputtering 방법으로 산화규소 및 질화규소를 번갈아서 증착한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다.
실시예 3
트리메톡시페닐실란(200g), 테트라메틸디비닐디실록산(38.7g), 탈이온수(65.5g), 톨루엔(256g) 및 트리플루오로메탄설폰산(1.7g)을 딘-스탁 트랩 및 온도계를 갖춘 3구 환저 플라스크 속에서 합하였다. 혼합물을 60 내지 65℃에서 2시간 동안 가열하였다. 혼합물을 환류 가열하고 딘-스탁 트랩을 사용하여 물과 메탄올을 제거하였다. 혼합물의 온도가 80℃에 이르면 물과 메탄올의 제거가 완료되면, 혼합물을 50℃ 미만으로 냉각시켰다. 탄산칼슘(3.3g)과 물(약 1g)을 혼합물에 가하였다. 혼합물을 실온에서 2시간 동안 교반하고, 수산화칼륨(0.17g)을 혼합물에 가하였다. 이어서, 혼합물을 환류 가열하고 물을 딘-스탁 트랩을 사용하여 제거하였다. 반응 온도가 120℃에 이르고 물의 제거가 완료되면, 혼합물을 40℃ 미만으로 냉각시키고, 클로로디메틸비닐실란(0.37g)을 혼합물에 가하고 실온에서 1시간 동안 계속해서 혼합하였다. 혼합물을 여과하여 톨루엔 중의 화학식(PhSiO3/2)0.75(ViMe2SiO1/2)0.25의 실리콘 수지의 용액을 수득하였다. 수득된 실리콘 수지의 중량 평균 분자량은 약 1700 g/mol 이고, 수 평균 분자량은 약 1440g/mol 이며, 점도는 150,000 Cst 이고, 규소 결합된 하이드록시 그룹을 약 1mol% 함유한다.
위의 수지 용액을 1,4-비스(디메틸실릴)벤젠과 혼합하며, 두 성분들의 상대량은 규소 결합된 수소원자 대 규소 결합된 비닐 그룹의 몰 비(SiH/SiVi)를 1.1:1로 달성한다. 혼합물을 5mmHg(667Pa)의 압력하에 80℃에서 가열하여 톨루엔을 제거하였다. 이어서, 소량의 1,4-비스(디메틸실릴) 벤젠을 혼합물에 가하여 SiH/SiVi의 몰비를 1.1:1로 회복하였다. 혼합물에 수지의 중량을 기준으로 하여, 백금을 1000ppm 함유하는 백금 촉매를 0.5% w/w 가하였다. 촉매는 1,1,3,3-테트라메틸디실록산의 백금(0) 착체를 매우 과몰량의 1,1,3,3-테트라메틸디실록산의 존재하에 트리페닐포스핀으로 처리하여 트리페닐포스핀 대 백금의 몰 비를 약 4:1로 달성하여 제조하였다.
이 혼합물을 매트릭스 수지로 사용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 함침 샘플을 작성하였다.
비교예 1
매트릭스로 노루페인트 社 에서 제조된 아크릴계 수지 (제품명 CK 1002)를 적용하여 Igacure 184 개시제를 사용하여 자외선 경화를 실시한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다.
표 1
탄성모듈러스 비(E1/E2) 열팽창계수ppm/℃ 투습성g/m2-day
실시예 1 3 X 10-5 5 20
실시예 2 3 X 10-5 5 0.05
실시예 3 1 X 10-4 10 10
비교예 1 4 X 10-2 21 15
물성측정방법
(1) 탄성모듈러스 : 탄성모듈러스를 100N 하중 셀을 갖춘 MTS 얼라이언스(Alliance) RT/5 시험 프레임을 사용하여 실온에서 측정하였다. 시험편을 25㎜ 떨어진 간격의 2개의 공기 그립으로 가중시키고 1㎜/분의 크로스헤드 속도에서 끌어당겼다. 하중 및 변위 데이터를 연속적으로 수집하였다. 하중 변위 곡선의 초기 부문의 최대 경사를 영률로 취하였다. 매트릭스 및 보강재 각각에 대해 25 ℃ 탄성모듈러스를 각각 측정하고 이들간 비율을 표 1에 나타내었다.
(2) 열팽창계수 : TMA (Texas Instrument, Q40) 장비를 사용하여 ASTM E 831방법을 통하여 측정하였다.
(3) 투습성 : MOCON 장비를 사용하여 ASTM F 1249 방법을 통하여 측정하였다. 준비된 시편을 30 mm X 40 mm 크기로 자른후 중앙부위가 뚫린 지그에 끼워 측정한다. 상온에서 수증기압은 상대습도 100 %에서 처리하였다.
이상 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야 한다.

Claims (10)

  1. 매트릭스 및 상기 매트릭스에 함침된 보강재를 포함하며,
    상기 매트릭스의 25 ℃ 탄성모듈러스가 E1, 상기 보강재의 25 ℃ 탄성모듈러스가 E2라고 할 때, 탄성모듈러스 비(E1/E2)가 E1/E2 ≤ 10-2 인 것을 특징으로 하는 복합시트.
  2. 제1항에 있어서, 상기 탄성모듈러스 비(E1/E2)는 1×10-7 ∼ 1×10-2 인 복합시트.
  3. 제1항에 있어서, 상기 매트릭스는 탄성모듈러스의 값이 1×105 ∼ 1×109 dyne/cm2 의 범위를 갖는 복합시트.
  4. 제1항에 있어서, 상기 매트릭스는 실리콘 고무, 스티렌-부타디엔 고무(SBR), 부타디엔계 고무, 이소프렌계 고무, 클로로프렌, 네오프렌고무, 에틸렌-프로필렌-디엔 삼원공중합체, 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌(SEBS) 블록 공중합체, 스티렌-에틸렌-프로필렌-스티렌(SEPS) 블록 공중합체, 아크릴로니트릴-부타디엔 고무(Acrylonitrile-butadiene Rubber, NBR), 수소화된 니트릴 고무(Hydrogenated Nitrile Rubber, HNBR), 플로리네이티드 고무(Fluorinated Rubber) 및 가소화된 폴리비닐클로라이드(PVC)로 이루어진 군으로부터 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합시트.
  5. 제1항에 있어서, 상기 보강재는 상기 매트릭스에 함침되어 있으며, 유리섬유, 유리섬유포(glass fiber cloth), 유리 직물(glass fabric), 유리 부직포, 유리 메쉬(mesh), 유리비드, 유리파우더, 유리 플레이크(flake), 실리카입자, 콜로이달 실리카로 이루어진 군으로부터 1종 이상 포함하는 복합시트.
  6. 제5항에 있어서, 상기 보강재는 유리섬유포(glass fiber cloth), 유리 직물(glass fabric), 유리 부직포 또는 이들의 조합인 것을 특징으로 하는 복합시트.
  7. 제5항에 있어서, 상기 보강재는 복합시트중 5~95 부피%로 포함하는 것을 특징으로 하는 복합시트.
  8. 제1항에 있어서, 상기 복합시트는 상기 매트릭스 표면의 최소한 일면에 질화규소, 산화규소, 탄화규소, 질화알루미늄, ITO 및 IZO로 이루어진 군으로부터 1종 이상 포함하는 코팅층을 형성하는 것을 특징으로 하는 복합시트.
  9. 제1항 내지 제8항중 어느 한 항의 복합시트를 포함하여 구성된 표시소자용 기판.
  10. 제9항에 있어서, 상기 기판은 열팽창계수가 20 ppm/℃ 이하인 표시소자용 기판.
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