KR101408510B1 - 표시소자용 연성기판 및 이를 이용한 디스플레이 소자 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유리섬유포(woven glass fiber)를 포함하는 플라스틱층의 양면 또는 일면에 금속박(箔)을 적층하고, 상기 금속박의 일면에 평탄화층을 형성한 표시소자용 연성기판(flexible substrate) 및 이를 이용한 표시소자에 관한 것으로, 본 발명의 연성기판은 얇으면서도 열팽창계수가 작고, 유연성과 내열성, 기체투과 방지특성 및 수분차단성이 우수하여 TV, 노트북 컴퓨터, 핸드폰, 전자 페이퍼 등 각종 표시 소자에 다양하게 이용될 수 있다.

연성기판, 적층판, 금속박, 수분차단성, 가스 배리어성, 평탄화층, 열팽창계수, 디스플레이

Description

표시소자용 연성기판 및 이를 이용한 디스플레이 소자{Flexible Substrate for Display and Device Using The Same}

도 1a는 본 발명의 일 구현예에 따른 연성기판의 구조를 설명하기 위한 사시도이고,

도 1b는 본 발명의 다른 구현예에 따른 연성기판의 구조를 설명하기 위한 사시도이며,

도 1c는 본 발명의 또 다른 구현예에 따른 연성기판의 구조를 설명하기 위한 사시도이다.

도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 표시소자의 개략 단면도이다.

** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **

110 : 유리섬유포 120 : 플라스틱층

130 : 금속박 140 : 평탄화층

150 : PTFE 필름층 160 : 폴리이미드 필름층

170 : 테프론 필름층

본 발명은 표시소자용 연성기판(flexible substrate) 및 이를 이용한 표시소자에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유리섬유포(woven glass fiber)를 포함하는 플라스틱층의 양 측면 또는 일 측면에 금속박(箔)을 적층하고, 상기 금속박의 일 측면 위에 평탄화층을 형성함으로써, 얇으면서도 열팽창계수가 작고, 유연성과 내열성, 기체투과 방지특성 및 수분차단성이 우수한 표시소자용 연성기판 및 이를 이용한 표시소자에 관한 것이다.

최근, 액정 및 OLED 등의 표시소자는 경박화, 대형화에 더하여 장기신뢰성, 형상의 자유도, 곡면표시 등 더욱 고도한 특성이 요구되고 있다. 특히, 휴대용 컴퓨터, 휴대전화 등 휴대용 전자기기의 발달에 따라 무겁고 두꺼우며, 깨지기 쉽고 휘어지기 어려운 종래의 유리기판에 대한 대안으로서 플라스틱을 소재로 하는 연성기판(flexible substrate)에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있으며, 일부는 실용화 단계에 있다.

이러한 연성기판의 소재로는 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리이미드, 폴리에틸렌설포네이트, 폴리옥시메틸렌, 폴리아릴레이트, 강화복합섬유(FRP) 등 다양한 소재가 사용될 수 있다.

그러나, 이러한 플라스틱 기판은 유리기판에 비하여 내열성, 내용제성, 내투기성 및 내수증기성 등이 떨어지는 문제점이 있다. 특히 표시소자용 기판으로서 상기와 같은 플라스틱 소재를 사용하는 경우 기체투과 방지특성 및 수분차단성(이하 '가스 배리어성(gas barrier)'이라 칭함)의 열악함은 플라스틱 기판의 실용화에 많은 장애요인으로 작용한다.

이러한 플라스틱 기판에 가스 배리어성을 부여하기 위한 종래의 방법으로는 플라스틱 기판 위에 폴리비닐알콜계 수지층을 코팅하는 방법이 있다. 그러나, 이러한 폴리비닐알콜계 수지로 된 가스 배리어층은 상대습도 50% 이하의 저습도 분위기에서는 가스 배리어성이 양호하나 그 이상의 높은 습도에서는 가스 배리어성이 떨어지는 단점이 있다. 또한, 이 외에 유기계의 가스 배리어층 재료로 폴리아크릴로니트릴, 폴리염화비닐 등을 사용할 수 있으나, 이러한 재료는 취급이 어렵고 환경문제 등의 관점에서 적용하기 곤란한 문제점이 있다.

한편, 가스 배리어성을 부여하는 다른 방법으로는, 가스 배리어층으로 금속산화물을 코팅하는 방법이 있다. 이러한 방법에서는 습도에 관계없이 가스 배리어성을 부여할 수 있으나, 금속산화물층이 가스 배리어성을 부여할 정도의 두께가 되면 작은 굴곡에도 금속산화물층이 갈라지는 등 기계적 특성이 떨어지는 문제가 있다. 또한, 이러한 금속산화물층으로 가장 많이 사용되는 산화규소의 경우, 가스 배리어층이 가장 바깥층에 위치하는 경우 알칼리 수용액에 쉽게 침식되는 단점이 있다.

플라스틱 기판의 또 다른 문제점은 플라스틱 기판의 열팽창계수가 종래의 유리기판에 비하여 크다는 점에 있다. 이와 같이 열팽창계수가 큼으로 인하여, 사용시 열변화로 인한 기판과 기판 접속부와의 박리 현상 등 접속 신뢰성이 떨어지는 문제점이 있다.

따라서, 가볍고 유연하면서도 상기와 같은 플라스틱 기판의 문제점을 극복할 수 있는 새로운 형태의 연성기판의 개발이 절실한 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 극복하기 위한 것으로, 본 발명의 하나의 목적은 유리섬유포를 포함하는 플라스틱층의 양 측면 또는 일 측면에 금속박(箔)을 적층하고, 상기 금속박의 일 측면 위에 평탄화층을 형성함으로써, 얇으면서도 열팽창계수가 작고, 유연성과 내열성 및 가스 배리어성이 우수한 표시소자용 연성기판을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기와 같은 특성을 지닌 연성기판을 포함하여 이루어지는 표시소자를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 양상은, 유리섬유포를 포함하는 플라스틱층과, 상기 플라스틱층 양 측면 또는 일 측면에 적층되는 금속박 및 상기 금속박의 일 측면 위에 적층되는 평탄화층을 포함하여 이루어지는 표시소자용 연성기판에 관계한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 양상은 본 발명의 연성기판을 포함하는 표시소자에 관계한다.

이하에서 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 보다 상세하게 설명한다.

본 발명의 일 구현예에 따른 상기 표시소자용 연성기판은, 유리섬유포를 포함하는 플라스틱층의 양 측면 또는 일 측면에 적층된 금속박의 일 측면 위에 평탄화층을 형성함으로써, 얇고 유연하면서도 가스 배리어 특성이 우수한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 구현예에 따른 상기 표시소자용 연성기판은, 상기 플라스틱층이 유리섬유포를 포함하여 이루어짐으로써, 얇고 유연하면서도 열팽창계수가 작은 것을 또 다른 특징으로 한다.

도 1a는 본 발명의 일 구현예에 따른 표시소자용 연성기판의 구조를 설명하기 위한 사시도이다. 도 1a를 참조하면 본 발명의 일 구현예에 따른 연성기판(100A)은, 유리섬유포(110)를 포함하는 플라스틱층(120)과 상기 플라스틱층 양면 또는 일면에 적층되는 금속박(130) 및 상기 금속박의 일면에 적층되는 평탄화층(140)을 포함하여 이루어진다.

본 발명의 상기 플라스틱층(120)은 유리섬유포(110)를 플라스틱 수지 용융액에 침적시킨 후, 소성 건조하여 제작할 수 있다.

본 발명에 따른 상기 플라스틱층(120) 소재의 구체적인 예로는, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리이미드, 폴리에틸렌설포네이트, 폴리옥시메틸렌, 폴리아릴레이트, 강화복합섬유(FRP) 등을 들 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 표시소자용 연성기판(100A)은, 상기 플라스틱층(120)이 유리섬유포(110)를 포함하여 이루어짐으로써 열팽창계수가 작아 기판상에 접속되는 부분과의 접속신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다. 상기 플라스틱층(120)의 두께는 10 ~ 300 ㎛, 바람직하게는 50 ~ 200 ㎛인 것이 좋다.

상기 플라스틱층(120)은 유리섬유포(110)를 포함하는 프리프레그(prepreg)를 2개층 적층하여 제작할 수도 있다.

본 발명의 연성기판(100A)에서, 상기 금속박(130)의 재질로는 구리 또는 알루미늄을 사용할 수 있다. 상기 금속박(130)의 두께는 5 ~ 300 ㎛, 바람직하게는 15 ~ 150 ㎛인 것이 좋다.

상기 금속박(130)은 플라스틱층(120)의 일 측면 또는 양 측면에 적층할 수 있다. 플라스틱층에 상기 금속박을 적층하는 방법으로는 종래의 무접착제법, 캐스트법, 라미네이션법 중 어느 하나를 사용할 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.

도 1b는 본 발명의 다른 구현예에 따른 상기 연성기판의 구조를 설명하기 위한 사시도이다. 도 1b를 참조하면, 본 발명의 다른 구현예의 연성기판(100B)은 플라스틱층(120)과 금속박(130) 사이에 기판의 연성과 내수성을 더 증가시키기 위하여 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 필름층(150)을 추가로 포함할 수도 있다.

도 1c는 본 발명의 또 다른 구현예에 따른 상기 연성기판의 구조를 설명하기 위한 사시도이다. 도 1c를 참조하면 본 발명에 따른 상기 연성기판(100C)은 유리섬유포를 포함하는 플라스틱층 대신에 기판의 연성을 더 증가시키기 위하여 폴리이 미드 필름층(160)을 포함할 수 있다. 이때, 상기 폴리이미드층의 두께는 5 ~ 200 ㎛, 바람직하게는 10 ~ 125 ㎛인 것이 좋다.

또한, 상기 연성기판은 폴리이미드 필름층(160)과 금속박 사이에 테프론 필름층(170)을 추가로 포함할 수도 있다. 상기 테프론 필름층의 두께는 10~ 200 ㎛, 바람직하게는 15~ 120 ㎛인 것이 좋다.

본 발명의 상기 표시소자용 연성기판에서는, 기판 표면의 단차를 줄이기 위하여 금속박(130)의 일 측면 위에 평탄화층(140)을 형성하며, 상기 평탄화층(140)으로는 통상의 반도체 소자 제작 시 사용하는 산화막, 질화막을 사용할 수 있다.

상기 산화막, 질화막은 구체적으로 저유전율을 갖는 SiOC, SiOF, SiO₂, SiON, TEOS(tetra-ethyl-ortho-silicate), FSG(hydrogensilsesquioxane), MSQ(methylsilsesquioxane), BCB(bis-benzocyclobutene), PAE(poly arylene ether), HOSP(hybrid-organo-siloxane polymer)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 물질을 사용하여 형성할 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.

상기 평탄화층(140)을 형성하는 방법으로는. 통상의 반도체 제조공정에서 산화막 형성 시 사용하는 방법인 화학기상증착법(CVD, chemical vapor deposition) 또는 습식 공정을 사용할 수 있으나, Roll to Roll 공정에서는 습식 공정을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 습식 공정에서 평탄화층을 코팅하는 방법으로는 롤 코팅, 스핀 코팅, 스프레이 코팅, 딥 코팅 등의 방법을 사용할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 상기 평탄화층(140)에서는 가스 배리어성을 더욱 향상시키기 위하여, 상기 산화막 및 질화막을 조성하는 물질에 금속 물질을 추가로 도입하여 사용할 수도 있다.

상기 금속 물질의 구체적인 예로는 구리 또는 알루미늄을 들 수 있으며, 상기 금속 물질은 평탄화층 내에서 알루미늄옥사이드, 구리옥사이드 등의 형태로 존재 가능하다.

본 발명의 표시소자용 연성기판에서 상기 평탄화층(140)의 두께는 3 ~ 50 ㎛, 바람직하게는 5 ~ 15 ㎛인 것이 좋다.

본 발명의 상기 연성기판은, 이상에서 설명한 바와 같이 금속박(130) 위에 평탄화층(140)을 형성함으로써, 기판표면의 단차를 줄임은 물론 기판의 가스 배리어성을 현저하게 향상시키는 효과가 있다.

본 발명의 다른 양상은, 상기와 같은 특성을 지닌 본 발명의 연성기판을 포함하여 이루어지는 표시소자에 관계한다.

도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 표시소자의 개략 단면도이다. 도 2를 참조하면, 상기 표시소자(200)는 연성기판(100), 반사양극(210), 정공주입층(220), 발광층(230), 음극(240) 및 봉지막(250)을 포함하여 이루어진다.

본 발명의 일 구현예에 따른 상기 표시소자(200)는 TV, 노트북 컴퓨터, 핸드 폰, 전자 페이퍼 등을 포함하나, 반드시 이들로 제한되는 것은 아니다.

이하에서 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 하나, 하기의 실시예는 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.

실시예 1: 동박/ 플라스틱층 /동박 + 평탄화층의 연성기판 제조.

1) 동박 적층판의 제조

먼저, 두께 약 0.9 ㎛의 유리섬유포를 프리프레그 용융액에 함침시킨 후, 온도 200 ℃에서 소성시켜 유리섬유포가 포함된 프리프레그를 제조하였다. 이어서, 상기 프리프레그 2장을 적층하고 온도 150 ℃에서 압착하여 유리섬유포가 포함된 플라스틱층을 제조하였다.

이어서, 상기 플라스틱층의 양 면에 핫 멜트 타입 폴리이미드 워니스를 도포한 후 그 위에 두께 약 18 ㎛의 표면을 매끈하게 처리한 동박(rolled copper)을 덮은 후, 진공 프레스에서 온도 180 ℃, 압력 150 kgf/㎠로 가열 압착하여 두께 약 150 ㎛의 동박 적층판을 제조하였다.

2) 평탄화층의 형성

이어서, 상기 동박 적층판의 일면상에 MSQ(methylsilsesquioxane)을 재료로 롤(roll) 코팅 후 온도 180 ℃ 에서 5분간 건조하여 두께 5 ㎛의 평탄화층을 형성하였다

실시예 2: 동박/ PTFE필름층 / 플라스틱층 / PTFE필름층 /동박 + 평탄화층의 연성기판 제조.

동박 적층판의 구성물질로 플라스틱층과 동박 사이에 두께 약 10 ㎛의 PTFE필름층을 추가로 포함하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 연성기판을 제조하였다.

비교예 1

동박 적층판 위에 평탄화층을 형성하지 아니한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 연성기판을 제조하였다.

상기 실시예 1과 비교예 1에 대하여 MOCON사의 PERMATRAN-W Model 398을 이용하여 내수증기성(WVTR, water vapor transfer resistance, g/㎡ day)을 측정하였다.

본 발명에 따른 실시예 1의 표시소자용 연성기판은 평탄화층의 도입으로 인하여 WVTR이 평균 10^-2를 나타냈으나, 평탄화층이 형성되지 않은 비교예 1의 경우 WVTR이 5~8의 수치를 나타내었다.

이것은 평탄화층의 도입으로 기판표면의 단차를 줄임은 물론 미세한 핀홀 등을 메꾸어 내수증기성이 향상된 것을 보여주고 있다.

또한 본 발명에 따른 상기 연성기판의 열팽창계수는 200 ℃에서 금속 동박의 열팽창계수와 유사한 10 ppm/℃를 나타내었다.

이상에서 본 발명의 바람직한 구현예를 들어 본 발명을 상세하게 설명하였으나 본 발명은 상술한 구현예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에 의해 많은 변형이 가능함은 자명할 것이다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 표시소자용 연성기판은 유리섬유포를 포함하는 플라스틱층의 양면 또는 일면에 금속박을 적층하고, 상기 금속박의 일면에 평탄화층을 형성함으로써, 얇으면서도 열팽창계수가 작고, 유연성과 내열성 및 가스 배리어성이 우수한 효과가 있음을 알 수 있다.

또한, 상기와 같은 특성을 지닌 본 발명에 따른 연성기판을 포함하여 이루어지는 표시소자는 TV, 노트북 컴퓨터, 핸드폰, 전자 페이퍼 등 전자기기의 표시소자로 다양하게 이용될 수 있다.

Claims (18)

1. (ⅰ)유리섬유포(woven glass fiber)를 포함하는 플라스틱층 ;

   (ⅱ)상기 플라스틱층의 양 측면 또는 일 측면에 적층되는 금속박 ;

   (ⅲ)상기 플라스틱층과 금속박 사이에 적층되는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 필름층 ; 및

   (ⅳ)상기 금속박의 일 측면 위에 형성되는 평탄화층을 포함하여 이루어지는 표시소자용 연성기판.
2. 제1항에 있어서, 상기 플라스틱층은 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리이미드, 폴리에틸렌설포네이트, 폴리옥시메틸렌, 폴리아릴레이트, 강화복합섬유(FRP)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시소자용 연성기판.
3. 제1항에 있어서, 상기 플라스틱층은 유리섬유포를 포함하는 프리프레그(prepreg)를 2개층 적층하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 표시소자용 연성기판.
4. 제3항에 있어서, 상기 플라스틱층은 두께가 10 ~ 300 ㎛인 것을 특징으로 하는 표시소자용 연성기판.
5. 제1항에 있어서, 상기 금속박은 구리 또는 알루미늄인 것을 특징으로 하는 표시소자용 연성기판.
6. 제5항에 있어서, 상기 금속박은 두께가 5 ~ 300 ㎛인 것을 특징으로 하는 표시소자용 연성기판.
7. 제1항에 있어서, 상기 플라스틱층과 금속박의 적층 방법은 무접착제법, 캐스트법, 라미네이션법 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 표시소자용 연성기판.
8. 삭제
9. 제1항에 있어서, 상기 연성기판은 유리섬유포를 포함하는 플라스틱층 대신 폴리이미드 필름층을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시소자용 연성기판.
10. 제9항에 있어서, 상기 연성기판은 폴리이미드 필름층과 금속박 사이에 테프론필름층을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 표시소자용 연성기판.
11. 제9항에 있어서, 상기 폴리이미드 필름층은 두께가 5 ~ 200 ㎛인 것을 특징으로 하는 표시소자용 연성기판.
12. 제1항에 있어서, 상기 평탄화층은 산화막 또는 질화막으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 표시소자용 연성기판.
13. 제12항에 있어서, 상기 산화막 또는 질화막은 SiOC, SiOF, SiO₂, SiON, TEOS(tetra-ethyl-ortho-silicate), FSG(hydrogensilsesquioxane), MSQ(methylsilsesquioxane), BCB(bis-benzocyclobutene), PAE(poly arylene ether), HOSP(hybrid-organo-siloxane polymer)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 물질을 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 표시소자용 연성기판.
14. 제13항에 있어서, 상기 산화막 또는 질화막은 금속 물질을 추가로 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 표시소자용 연성기판.
15. 제14항에 있어서, 상기 금속 물질은 구리 또는 알루미늄인 것을 특징으로 하는 표시소자용 연성기판.
16. 제1항에 있어서, 상기 평탄화층의 두께는 3 ~ 50 ㎛인 것을 특징으로 하는 표시소자용 연성기판.
17. 제1항에 있어서, 상기 평탄화층은 롤 코팅, 스핀 코팅, 스프레이 코팅, 딥 코팅 중 어느 하나의 방법에 의하여 형성되는 것을 특징으로 하는 표시소자용 연성기판.
18. 제1항 내지 제7항, 제9항 내지 제17항 중 어느 한 항의 연성기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시소자.

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