KR101788501B1 - Gas barrier film and display device with the same - Google Patents
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Abstract
기재층 상에 형성된 AlOX 로 나타내어지고 X가 1.35 내지 1.45인 산화알루미늄을 포함하는 버퍼(buffer)층 및 버퍼층 상에 형성된 실리콘 디옥사이드(SiO2)를 함유하는 배리어(barrier)층을 포함하는 가스 배리어 필름 및 이를 포함하는 디스플레이 장치를 제시한다. A gas barrier comprising a buffer layer comprising Al 2 O 3 , formed of AlO x formed on the substrate layer and containing X 1.35 to 1.45, and a barrier layer containing silicon dioxide (SiO 2 ) formed on the buffer layer Film and a display device including the same.
Description
본 발명은 가스 배리어 필름 및 이를 포함하는 디스플레이 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a gas barrier film and a display device comprising the same.
전자 장치 또는 디스플레이 장치 등에 패키지(package) 재료로 가스 배리어성 필름의 사용이 확대되고 있다. 가스 배리어 필름은 낮은 수분 투과도 및 산소 투과도가 요구되고 있으며, 투명도의 확보가 요구되고 있다. The use of gas barrier films as package materials for electronic devices or display devices has been expanded. The gas barrier film is required to have low water permeability and oxygen permeability and to secure transparency.
액정 표시 패널용 전극 기판, 플라즈마 디스플레이 장치, 전계 발광 장치, 형광 표시관 또는 발광 다이오드 장치 등의 디스플레이 기재로서 판유리가 많게 사용되어 왔으나, 판 유리의 경우 상대적으로 파손되기 쉽고 굴곡성이 없으며 비중이 커서 장치의 경량화에 있어 한계를 드러내고 있다. 판유리를 대체하는 디스플레이 기재로서 플라스틱 필름이 주목되고 있다. 플라스틱 필름은 경량으로 파손되기 어려우며, 박막화도 용이하고 롤 투 롤(roll to roll) 공정 적용이 가능하여 생산성의 향상을 기대할 수 있다. Although a large number of plate glasses have been used as display substrates for electrode substrates for liquid crystal display panels, plasma display devices, electroluminescence devices, fluorescent display tubes or light emitting diode devices, Which is a limitation on weight saving. Plastic films have been attracting attention as display substrates replacing plate glass. The plastic film is difficult to break due to its light weight, it can be thinned easily, and the roll-to-roll process can be applied, so productivity can be improved.
플라스틱 소재의 필름 단독으로 디스플레이 소재 또는 패키징 소재로 전자 장치 또는 디스플레이 장치에 적용될 경우, 유리 소재에 비해 상대적으로 가스 투과성이 높아 가스 투과를 막아주는 기능이 추가적으로 요구되고 있다. 플라스틱 필름의 가스 배리어 특성이 취약할 경우, 수증기나 공기가 디스플레이 장치의 화소 소자(pixel element)를 봉지(encapsulating)하고 있는 필름을 투과하여 화소 소자를 열화시킬 수 있다. 이에 따라, 디스플레이 장치에 표시 결함이 유발되거나 또는 표시 품위가 저하될 수 있다. When a plastic film alone is applied to an electronic device or a display device as a display material or a packaging material, it is required to additionally have a function of preventing gas permeation due to its relatively high gas permeability as compared with a glass material. When the gas barrier property of the plastic film is weak, water vapor or air may penetrate the film encapsulating the pixel element of the display device to deteriorate the pixel element. As a result, display defects may be caused in the display device or the display quality may be degraded.
일본특허출원 제2004-0082598호는 유기층과 무기층으로 이루어진 다층 기체 차단 박막을 사용하는 방법을 개시하고 있으며, 일본특허출원 제2007-237588호는 폴리실라잔(polysilazane)막을 습식법으로 형성하고 대기압 플라즈마 처리하여 배리어층을 형성하는 기술을 개시하고 있다. 그럼에도 불구하고, 다층 박막 구조에서는 물성이 상이한 여러 층들 계면에서 크랙(crack)이 유발될 수 있다. 폴리실라잔막의 일부를 실리카(silica)에 변화시킬 때 또한 폴리 실라잔막에 크랙이 유발될 수 있다. 유발된 크랙은 습기가 투습될 경로를 제공할 수 있으므로, 크랙을 개선하는 방법을 개발하기 위해서 많은 노력들이 시도되고 있다. Japanese Patent Application No. 2004-0082598 discloses a method of using a multilayer gas barrier thin film made of an organic layer and an inorganic layer, and Japanese Patent Application No. 2007-237588 discloses a method of forming a polysilazane film by a wet process, Thereby forming a barrier layer. Nonetheless, in a multilayer thin film structure, cracks can be induced at the interface of several layers having different physical properties. When a part of the polysilazane film is changed to silica, cracks may also be induced in the polysilazane film. Many attempts have been made to develop a method for improving cracks, since induced cracks can provide a path through which moisture is imbibed.
본 발명은 크랙 발생이 억제될 수 있는 가스 배리어 필름 구조 및 이를 포함하는 디스플레이 장치를 제시하고자 한다. The present invention intends to provide a gas barrier film structure in which cracking can be suppressed and a display device including the same.
본 발명의 일 관점은, 기재층; 상기 기재층 상에 형성된 AlOX 로 나타내어지고 X가 1.35 내지 1.45인 산화알루미늄을 포함하는 버퍼(buffer)층; 및 상기 버퍼층 상에 형성된 실리콘 디옥사이드(SiO2)를 함유하는 배리어(barrier)층을 포함하는 가스 배리어 필름을 제시한다. According to one aspect of the present invention, A buffer layer comprising aluminum oxide represented by AlO x formed on the base layer and having X of 1.35 to 1.45; And a barrier layer containing silicon dioxide (SiO 2 ) formed on the buffer layer.
본 발명의 다른 일 관점은, 화소 소자들; 및 상기 화소 소자들을 덮는 상기 가스 배리어 필름을 포함하는 디스플레이 장치를 제시한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a liquid crystal display comprising pixel elements; And a display device including the gas barrier film covering the pixel elements.
본 발명에 따르면, 크랙 발생이 억제될 수 있는 가스 배리어 필름 구조 및 이를 포함하는 디스플레이 장치를 제시할 수 있다. According to the present invention, it is possible to provide a gas barrier film structure in which cracking can be suppressed and a display device including the same.
도 1은 본 발명의 구체예에 따른 가스 배리어 필름 구조를 설명하기 위해서 제시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 구체예에 따른 가스 배리어 필름을 포함하는 디스플레이 장치를 설명하기 위해서 제시한 단면도이다. 1 is a cross-sectional view for explaining a gas barrier film structure according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view illustrating a display device including a gas barrier film according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 구체예들에 따른 배리어 필름은 기재층과의 밀착성 향상 및 가스베리어 특성 향상을 위한 버퍼층을 구비할 수 있다. 가스 배리어 필름은 기재층 상에 버퍼층 및 배리어층을 적층한 구조를 가질 수 있다. 버퍼층은 산소나 수증기의 영향을 차단하기 위해서 산화물계 무기 화합물로 형성될 수 있다. 버퍼층은 산화알루미늄을 포함하여 증착될 수 있다. 버퍼층은 그 상에 습식 코팅(wet coating)으로 형성되는 배리어층에 크랙(crack)이 유발되는 것을 억제하거나 또는 박리되는 가능성 줄여, 가스 배리어 특성의 저하를 방지하는 역할을 할 수 있다. 또한, 버퍼층은 습식 코팅되는 배리어층과의 부착성을 보다 개선하는 역할을 할 수 있다. The barrier film according to embodiments of the present invention may include a buffer layer for improving the adhesion with the substrate layer and improving the gas barrier property. The gas barrier film may have a structure in which a buffer layer and a barrier layer are laminated on a base layer. The buffer layer may be formed of an oxide-based inorganic compound in order to block the influence of oxygen or water vapor. The buffer layer may be deposited including aluminum oxide. The buffer layer can prevent the occurrence of cracks in the barrier layer formed by wet coating thereon or reduce the possibility of peeling, and can prevent the degradation of the gas barrier property. In addition, the buffer layer can further improve the adhesion with the barrier layer which is wet-coated.
도 1은 본 발명의 일 구체예에 따른 가스 배리어 필름 구조를 보여준다. 1 shows a gas barrier film structure according to one embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 가스 배리어 필름(10)은 기재층(110) 상에 버퍼층(120) 및 배리어층(130)을 구비할 수 있다. 기재층(110)은 플렉시블(flexible)한 플라스틱 기판으로 도입될 수 있다. 구체예에서 기재층(110)은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)를 포함할 수 있다. 기재층(110)은 폴리카보네이트, 폴리에테르설폰, 폴리이미드, 폴리부틸 텔레프탈레이트, 및 폴리에틸렌 나프탈레이트로 이루어진 군으로부터 선택된 단독 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1, the
기재층(110)은 디스플레이 장치에 사용되는 부재일 경우, 광학적 투명성을 가지는 필름으로 도입될 수 있다. 광학적 투명성은 가시광선에 대한 기재의 광투과도가 적어도 80% 이상, 또는 90% 이상일 수 있다. 기재층(110)은 사용 대상에 따라 그 두께가 달라질 수 있으며, 5.0 ㎛ 내지 500 ㎛ 정도 두께를 가질 수 있으며, 예를 들어, 100 ㎛ 내지 200 ㎛, 또는 25 ㎛ 내지 125 ㎛의 두께를 가질 수 있다. When the
기재층(110) 상에 형성된 버퍼층(120)은 크랙의 발생을 억제하고 박리 가능성을 줄여주는 역할을 하며, 습기의 투습을 억제하는 역할을 할 수 있다. 버퍼층(120)은 기재층(110)과의 밀착성 향상 및 가스 배리어 특성 향상을 유도하는 무기층으로, 산화알루미늄(AlOX)을 포함할 수 있다. 산화알루미늄은 AlOX 로 나타내어질 때, 알루미늄 Al에 대비하여 산소 O의 비(O/Al), 즉, X가 1.35 내지 1.45의 범위일 수 있으며, 예를 들어, 1.41 내지 1.43일 수 있다. 상기 범위일 때, 부착성의 개선 및 수분 투과도(WVTR: Water Vapor Transmission Rate)의 개선을 더 구현할 수 있다. 버퍼층(120)은 5nm 내지 1,000nm의 두께, 또는 10nm 내지 300nm, 또는 40nm 내지 60nm의 두께로 증착될 수 있다. The
버퍼층(120) 상에 배리어층(130)이 형성될 수 있다. 배리어층(130)은 폴리실라잔(polysilazane)계 또는 수소화폴리실록사잔계 화합물로부터 유래되어 실리콘 디옥사이드(SiO2)를 포함할 수 있다. 수소화폴리실록사잔은 하기 화학식 1로 표시되는 단위, 하기 화학식 2로 표시되는 단위 및 하기 화학식 3으로 표시되는 말단부를 가질 수 있다. The
<화학식 1>≪ Formula 1 >
<화학식 2>(2)
<화학식 3>(3)
화학식 1 및 2에서, R1 내지 R7은 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30의 사이클로 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30의 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30의 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30의 헤테로사이클알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 알콕시기, 치환 또는 비치환된 카르보닐기, 히드록시기 또는 이들의 조합일 수 있다. In formulas (1) and (2), R1 to R7 each independently represent hydrogen, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C3 to C30 cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C3 to C30 aryl group, A substituted or unsubstituted C3 to C30 arylalkyl group, a substituted or unsubstituted C3 to C30 heteroalkyl group, a substituted or unsubstituted C3 to C30 heterocycle alkyl group, a substituted or unsubstituted C3 to C30 alkenyl group, a substituted Or an unsubstituted alkoxy group, a substituted or unsubstituted carbonyl group, a hydroxy group, or a combination thereof.
수소화폴리실록사잔의 화학식 3의 말단부는 수소화폴리실록사잔 구조 중의 Si-H 결합의 총 함량에 대하여 15 내지 35중량%로 포함될 수 있다. 이러한 범위로 포함되는 경우 코팅 후 경화시 산화 반응이 충분히 일어나면서도 경화시 SiH3 부분이 SiH4로 반응하여 비산되는 것을 방지할 수 있어, 수축을 보다 유효하게 방지하고 배리어층(130)에 크랙이 발생되는 것을 보다 유효하게 억제할 수 있다. The end of Formula 3 of the hydrogenated polysiloxazane can be included in an amount of 15 to 35% by weight based on the total amount of Si-H bonds in the hydrogenated polysiloxazane structure. In such a case, the SiH 3 portion reacts with SiH 4 and is prevented from being scattered during curing, while the oxidation reaction sufficiently occurs during curing after coating, so that shrinkage is more effectively prevented, cracks are generated in the
수소화폴리실록사잔은 중량평균분자량(Mw)이 1000 내지 5000 g/mol 일 수 있다. 이러한 범위인 경우, 열처리시 증발하는 성분을 줄이면서도 박막 코팅으로 치밀한 배리어층(130)을 유도할 수 있다. 보다 유효하게는 중량평균분자량(Mw)이 1500 내지 3500 g/mol 일 수 있다.The hydrogenated polysiloxazane may have a weight average molecular weight (Mw) of 1000 to 5000 g / mol. In this range,
수소화폴리실록사잔은 코팅액의 총 함량에 대하여 약 0.1 내지 50중량%로 포함될 수 있다. 이러한 범위로 포함되는 경우, 적절한 점도를 유지할 수 있으며, 기포(void) 및 간극없이 평탄하고 고르게 코팅될 수 있다. 용매는 수소화폴리실록사잔과 반응성이 없으면서 수소화 폴리실록사잔을 용해할 수 있는 용매라면 어느 것이든 사용될 수 있다. 다만, -OH 기를 함유할 경우, 수소화폴리실록사잔과 반응성이 있으므로 -OH 기를 함유하지 않는 용매를 사용할 수 있다. 예를 들면, 지방족 탄화 수소, 진 환식 탄화수소, 방향족 탄화수소등의 탄화 수소 용매, 할로겐화 탄화 수소 용매, 지방족 에테르, 지환식 에테르등의 에테르 류를 사용 할 수 있다. 구체적으로 펜탄, 헥산, 시클로 헥산, 톨루엔, 자일렌, 솔벳소, 타벤등의 탄화 수소, 염화 메틸렌, 트리 코롤로 에탄 등의 할로겐 탄화 수소, 디부틸 에테르, 디옥산, 테트라 하이브리드로 퓨란등의 에테르류 등이 있다. 수소화 폴리 실록사잔의 용해도나 용제의 증발속도등 적절하게 선택하고 복수의 용제를 혼합하여 사용할 수 있다.The hydrogenated polysiloxazane may be included in an amount of about 0.1 to 50% by weight based on the total amount of the coating liquid. When included in such a range, an appropriate viscosity can be maintained and a flat and even coating can be performed without voids and gaps. The solvent may be any solvent that is capable of dissolving the hydrogenated polysiloxazane while being not reactive with the hydrogenated polysiloxazane. However, when the -OH group is contained, a solvent containing no -OH group can be used because it is reactive with the hydrogenated polysiloxazane. Examples of the solvent include hydrocarbon solvents such as aliphatic hydrocarbons, reductive hydrocarbons and aromatic hydrocarbons, halogenated hydrocarbon solvents, aliphatic ethers, and alicyclic ethers. Specific examples thereof include hydrocarbons such as pentane, hexane, cyclohexane, toluene, xylene, solvesso and tallow, halogen hydrocarbons such as methylene chloride and tricholoroethane, ethers such as dibutyl ether, dioxane and tetra- And so on. The solubility of the hydrogenated polysiloxazane and the evaporation rate of the solvent can be appropriately selected and a plurality of solvents can be mixed and used.
가스 배리어 필름(10)은, ASTM F 1249 측정 방법에 따른 수분 투과도가 0.0005 g/m2/day 내지 0.08 g/m2/day 일 수 있다. 가스 배리어 필름(10)의 수분 투과도는 0.0005 g/m2/day 내지 0.001 g/m2/day 일 수 있다. The
이하, 본 발명의 다른 구체예에 따른 가스 배리어 필름에 대해 설명한다. 본 발명의 다른 구체예에 따른 가스 배리어 필름은 배리어층(도 1의 130)이 실리콘 디옥사이드 외에 수소(H) 및 질소(N)를 더 포함한다는 점을 제외하고는 상술한 본 발명의 일 구체예에 따른 배리어층과 실질적으로 동일할 수 있다. 이에 따라, 이하에서는 배리어층을 중심으로 설명한다. Hereinafter, a gas barrier film according to another embodiment of the present invention will be described. The gas barrier film according to another embodiment of the present invention is a gas barrier film according to another embodiment of the present invention described above except that the barrier layer (130 in FIG. 1) further contains hydrogen (H) and nitrogen (N) May be substantially the same as the barrier layer according to < RTI ID = 0.0 > Accordingly, the barrier layer will be mainly described below.
본 구체예에 따른 배리어층(130)은, 상술한 본 발명의 일 구체예와 마찬가지로 폴리실라잔계 또는 수소화 폴리실록사잔계 화합물로부터 유래되어 실리콘 디옥사이드(SiO2)를 포함할 수 있다. 또한, 배리어층은 수소(H) 원자 및 질소(N) 원자를 더 포함할 수 있다. 이 때, 배리어층(130) 내의 수소 원자의 농도는 1 내지 30 원자%(atomic %)일 수 있으며, 질소 원자의 농도는 1 내지 20 원자%일 수 있다. 이와 같은 수소 및 질소 원자의 농도를 가져 수분 투과도의 저하없이 배리어층의 유연성이 더 확보될 수 있으며, 배리어층에 크랙이 발생되지 않을 수 있다. 수소 원자의 농도는 수소 전방 산란법(HFS: Hydrogen Forward Scattering Spectroscopy)을 이용하여 측정할 수 있으며, 질소 원자의 농도는 러더퍼드 후방 산란법(RBS: Rutherford Backscattering Spectroscopy)를 이용하여 측정할 수 있다.The barrier layer according to the
이하, 본 발명의 일 구체예에 따른 가스 배리어 필름의 제조 방법에 대해 설명한다. 본 발명의 일 구체예에 따른 가스 배리어 필름의 제조 방법은, 기재층(도 1의 110) 상에 산화알루미늄의 버퍼층(120)을 형성하는 것과 버퍼층(120) 상에 실리콘 디옥사이드(SiO2)를 함유하는 배리어층(130)을 형성하는 것을 포함한다. Hereinafter, a method for producing a gas barrier film according to one embodiment of the present invention will be described. A method of manufacturing a gas barrier film according to one embodiment of the present invention includes forming a
구체적으로, 기재층(110)에 산화알루미늄(AlOX)을 스퍼터링(sputtering) 과정으로 증착할 수 있다. 알루미늄 타겟(Al target)에 대한 스퍼터링을 수행할 때 증착 챔버(chamber) 내로 흘려주는 산소 가스의 흐름을 조절하여 성막되는 산화알루미늄 내의 산소 함량을 조절할 수 있다. 산화알루미늄은 AlOX로 나타내어질 때, 알루미늄 Al에 대비하여 산소 O의 비(O/Al), 즉, X가 1.35 내지 1.45의 범위를 가지도록 산소 가스의 흐름량을 조절하며 증착될 수 있다. 구체적으로, 챔버 내로 유입되는 산소 가스의 주입량은 약 50sccm 내지 60sccm의 흐름량으로 제어될 수 있다. 또한, 챔버 내 냉각 롤(roll)과의 접촉에 의하여 기재의 온도는 상온(room temperature: 20℃)으로 유지될 수 있다. 챔버 내의 공정 압력을 1.5mTorr 에서 2.5mTorr 사이의 압력으로 유지하며 증착 과정을 진행할 수 있다.Specifically, aluminum oxide (AlO x ) may be deposited on the
버퍼층(120)은 5nm 내지 1,000nm의 두께로 증착되거나, 구체예에서 10nm 내지 300nm로 증착되거나, 구체예에서 40nm 내지 60nm의 두께로 증착될 수 있다. The
버퍼층(120) 상에 배리어층(130)을 형성한다. 배리어층(130)은 폴리실라잔(polysilazane)계 또는 수소화폴리실록사잔 계 화합물로부터 유래되어 실리콘 디옥사이드(SO2)를 포함하도록 형성될 수 있다. 구체예에서 수소화폴리실록사잔 0.1 내지 50중량%를 용매 50 내지 99.9 중량%에 녹인 코팅액을 준비하고, 버퍼층(120) 상에 습식 코팅한 후, 코팅된 층을 경화하여 배리어층(130)을 형성할 수 있다. A
코팅액은 롤(Roll) 코팅, 스핀(Spin) 코팅, 딥(Dip) 코팅, 플로우(Flow) 코팅, 스프레이(Spray) 코팅 등으로 버퍼층(120) 상에 코팅될 수 있다. 이러한 코팅에 의해 형성되는 배리어층(130)은 5nm 내지 3㎛ 정도의 두께일 수 있다. 또는 100 nm 내지 200 nm 의 두께를 가질 수 있다. 구체예에서 40nm 내지 60nm의 두께를 가질 수 있다. 이러한 두께 범위에서 크랙이 보다 더 억제될 수 있다.The coating solution may be coated on the
코팅층을 건조 및 자외선 조사에 의한 개질 처리 또는 경화 처리를 수행하여 배리어층(130)을 형성할 수 있다. 자외선 조사 외에 플라즈마 처리 또는 열경화, 고습에서 건조하는 습식경화 등의 방법 또는 이들을 혼용 사용하여 코팅층을 경화시킬 수 있다. 개질 또는 경화 처리는 수소화폴리실록사잔을 실리콘 디옥사이드를 함유하는 층으로 변화시켜 세라믹화하는 과정으로 이해될 수 있다. 한 구체예에서는 코팅층은 열처리에 의해 경화될 수 있다. 자외선 조사에 의해 경화시킬 경우, 진공 자외선 조사기를 이용하여, 조사 강도는 10 내지 200mW/㎠, 조사량 100 내지 6000mJ/㎠로 자외선 조사를 수행할 수 있다. The
플라즈마 처리에 의한 경화는 상압이나 진공 환경 중에서 수행될 수 있다. 상압 플라즈마 처리의 경우는 질소 가스, 산소 가스 또는 이러한 혼합 가스, 구체적으로 산소 가스를 플라즈마 가스로 이용할 수 있다. 또한, 고습, 저온 조건에서 열처리하여 수소화폴리실록사잔을 경화시킬 수 있다. 이 경우, 열처리 온도는 40℃ 내지 350℃로 설정될 수 있으며, 상대 습도 40% 내지 100% 습도로 처리할 수 있다.The curing by the plasma treatment can be carried out at atmospheric pressure or in a vacuum environment. In the case of the atmospheric plasma treatment, a nitrogen gas, an oxygen gas or such a mixed gas, specifically oxygen gas, can be used as the plasma gas. In addition, the hydrogenated polysiloxazane can be cured by heat treatment under high humidity and low temperature conditions. In this case, the heat treatment temperature can be set at 40 to 350 DEG C and the relative humidity can be treated at 40 to 100% humidity.
이하, 본 발명의 일 구체예에 따른 가스 배리어 필름을 포함하는 디스플레이의 장치를 설명한다.Hereinafter, an apparatus of a display including a gas barrier film according to one embodiment of the present invention will be described.
도 2는 본 발명의 일 구체예에 따른 가스 배리어 필름을 포함하는 디스플레이 장치를 보여준다. 디스플레이 장치(20)는 기판(200) 상에 화소 소자(300)들이 구비되고, 화소 소자(300)들을 덮어 봉지하도록 가스 배리어 필름(10)이 구비될 수 있다. 기판(200)은 가스 배리어 필름(10)과 실질적으로 같은 형태로 도입될 수도 있다. 화소 소자(300)는 유기발광다이오드(OLED) 소자일 수 있다. 화소 소자(300)는 OLED 소자 이외에도 다양한 표시 소자들로 구비될 수 있다. Figure 2 shows a display device comprising a gas barrier film according to an embodiment of the present invention. The
이하, 본 발명은 실시예들 및 비교실시예들에 의해서 보다 구체적으로 설명될 수 있다Hereinafter, the present invention can be more specifically described by the embodiments and the comparative examples
코팅액Coating liquid
버퍼층(도 1의 120) 상에 코팅되는 배리어층(130)을 위한 코팅액을 제조하였다. 교반 장치 및 온도 제어 장치가 부착된 2L의 반응기 내부를 건조 질소로 치환하였다. 건조 피리딘 1,500g에 순수 2.0g을 주입하여 충분히 혼합한 후, 이를 반응기에 넣고 5℃로 보온하였다. 반응기에 디클로로실란 100g을 1시간에 걸쳐서 서서히 주입하고, 이를 교반하면서 암모니아 70g을 3시간에 걸쳐서 서서히 주입하였다. 건조 질소를 30분간 주입하고 반응기 내에 잔존하는 암모니아를 제거하였다. 얻어진 백색의 슬러리 상의 생성물을 건조 질소 분위기 중에서 1㎛의 테프론제 여과기를 사용하여 여과하여 여액 1,000g을 얻었다. 여기에 건조 자일렌 1,000g을 첨가한 후, 로터리 이베포레이터(evaporator)를 사용하여 용매를 피리딘에서 자일렌으로 치환하는 조작을 총3회 반복하면서 고형분 농도를 20%로 조정하고, 포어 사이즈(pore size) 0.03㎛의 테프론제 여과기로 여과하여 수소화폴리실록사잔을 얻었다. 수소화폴리실록사잔에 대해 FlashEA 1112(Thermo Fisher Scientific Inc. 제조)를 사용하여 측정한 산소함유량은 0.5%이고, 프로톤 NMR AC-200(Bruker사 제조)를 사용하여 측정한 SiH3/SiH(총량)는 0.20이고, GPC : HPLC P㎛p 1515, RI Detector 2414 (Waters사 제조) 및 Col㎛: KF801, KF802, KF803 (Shodex사 제조)를 사용하여 측정한 중량 평균 분자량은 2,000 g/mol으로 얻어졌다. A coating solution for the
실시예 1Example 1
스퍼터링 장치의 진공 증착 챔버에 125㎛ 두께의 HC PET(KIMOTO社 제조) 기판을 기재층(도 1의 110)으로 로딩(loading)하고 버퍼층(도 1의 120)을 스퍼터링 증착하였다. 증착용 기판을 준비하는 과정으로 전처리 과정을 수행하였다. 전처리 과정은 기판 표면의 불순물 제거와 표면 에너지 증가를 위하여 마그네트론 플라즈마 전처리(Magnetron Plasma Pre-treatment) 장치를 이용하여 1.8mTorr의 챔버 압력 하에서 75W의 전원을 인가하여 전처리를 실시하였다. 증착에 있어서는 스퍼터닝 장치(sputtering system)의 챔버에 방전 가스로 270sccm의 Ar 가스를 도입하였고, 반응성 가스(reactive gas)로 산화 가스인 산소 가스(O2 gas) 를 도입하였다. 공정 챔버 압력은 1.8 mTorr 상태로 설정하고 펄스 직류(pulsed DC) 전원을 5kW 인가하고 플라즈마 방출 모니터(Plasma Emission Monitor: 프라운호퍼사 제조)를 사용하여 산소 가스의 주입 흐름량을 조절하였다. 플라즈마 방출 모니터의 셋 포인트(set point)를 2.5에 두는 조건에서 스퍼터링하여 산화알루미늄(aluminum oxide) 박막을 대략 50nm 두께로 성막하였다. 플라즈마 방출 모니터의 셋 포인트를 조절함으로써, 챔버 내로 유입되는 산소 가스의 주입량을 대략 60 sccm 에서 50 sccm 범위 내로 조절하였으며, 보다 정확한 산소 가스의 주입량은 약 58 sccm으로 조절하였다. A substrate of HC PET (manufactured by KIMOTO) having a thickness of 125 탆 was loaded on a substrate layer (110 in FIG. 1) and a buffer layer (120 in FIG. 1) was sputter deposited on the vacuum deposition chamber of the sputtering apparatus. The preprocessing process was performed by preparing the vapor deposition substrate. The pre-treatment was performed by applying a power of 75 W under a chamber pressure of 1.8 mTorr using a magnetron plasma pre-treatment apparatus to remove impurities on the surface of the substrate and increase surface energy. In the deposition, an Ar gas of 270 sccm was introduced as a discharge gas into a chamber of a sputtering system, and an oxygen gas (O 2 gas) as an oxidizing gas was introduced into a reactive gas, . The process chamber pressure was set to 1.8 mTorr, pulsed DC power was applied at 5 kW, and the flow rate of oxygen gas was adjusted using a plasma emission monitor (Plasma Emission Monitor, manufactured by Fraunhofer). An aluminum oxide thin film was deposited to a thickness of about 50 nm by sputtering at a set point of a plasma emission monitor of 2.5. By adjusting the set point of the plasma emission monitor, the amount of oxygen gas introduced into the chamber was adjusted from about 60 sccm to 50 sccm, and the injection amount of oxygen gas was adjusted to about 58 sccm.
성막된 산화알루미늄층 상에 코팅액을 스핀(spin) 코팅하여, 두께 100 nm의 층을 형성하였다. 스핀 코팅을 대략 1000rpm으로 20초 동안 수행하고, 80℃ 온도에서 3분 동안 컨벡션 오븐(convection oven)에 1차 건조하였다. SMT사 모델 CR403을 진공 UV 조사기로 사용하여, 14mW/cm2 의 조사 강도로 143초 동안 노광하여 대략2000mJ/cm2 의 조사량을 조사하고, 120℃ 온도에서 1시간 동안 컨벡션 오븐에서 2차 건조를 하여 경화 개질 과정을 수행하였다. A coating solution was spin-coated on the deposited aluminum oxide layer to form a layer having a thickness of 100 nm. Spin coating was performed at approximately 1000 rpm for 20 seconds and then primary dried in a convection oven at 80 캜 for 3 minutes. Using a SMT model CR403 as a vacuum UV irradiator, exposure was carried out at an irradiation intensity of 14 mW / cm 2 for 143 seconds to a radiation dose of approximately 2000 mJ / cm 2 and a secondary drying in a convection oven at 120 ° C for 1 hour To perform a curing reforming process.
실시예 2Example 2
산화알루미늄층을 스퍼터링 증착할 때, 스퍼터링 장치의 진공 증착 챔버에 산소 가스를 주입하는 흐름량을 조절하는 플라즈마 방출 모니터의 셋 포인트(set point)를 2.7에 두는 조건으로 조절하였으며, 이때 산소 가스의 주입량은 약 56 sccm으로 조절되었다. 이를 제외하고는 실시예 1과 실질적으로 동일하게 수행하였다. When the aluminum oxide layer was sputter deposited, the set point of the plasma discharge monitor for adjusting the flow rate of the oxygen gas into the vacuum deposition chamber of the sputtering apparatus was adjusted to 2.7, Lt; / RTI > to about 56 sccm. The procedure was carried out in substantially the same manner as in Example 1 except for this.
실시예 3Example 3
코팅액을 스핀 코팅하여 코팅층의 두께를 200 nm로 형성하는 이외의 다른 과정은 실시예 2와 실질적으로 동일하게 수행하였다. Other procedures were performed in substantially the same manner as in Example 2 except that the coating liquid was spin-coated to form a coating layer having a thickness of 200 nm.
실시예 4Example 4
산화알루미늄층을 스퍼터링 증착할 때, 스퍼터링 장치의 진공 증착 챔버에 산소 가스를 주입하는 흐름량을 조절하는 플라즈마 방출 모니터의 셋 포인트(set point)를 2.9에 두는 조건이며, 이때 산소 가스의 주입량은 약 52 sccm으로 조절되었다. 이외의 다른 과정은 실시예 2와 실질적으로 동일하게 수행하였다. When the aluminum oxide layer is sputter deposited, the set point of the plasma discharge monitor for controlling the flow rate of the oxygen gas into the vacuum deposition chamber of the sputtering apparatus is set to 2.9, sccm. The other procedures were carried out in substantially the same manner as in Example 2.
비교실시예 1Comparative Example 1
산화알루미늄층을 스퍼터링 증착할 때, 스퍼터링 장치의 진공 증착 챔버에 산소 가스를 주입하는 흐름량을 조절하는 플라즈마 방출 모니터의 셋 포인트(set point)를 2.0에 두는 조건으로 조절하였으며 주입되는 산소의 유량은 약 60 sccm이었다. 이를 제외하고는 실시예 1과 실질적으로 동일하게 수행하였다. When the aluminum oxide layer was sputter deposited, the set point of the plasma discharge monitor controlling the flow rate of the oxygen gas into the vacuum deposition chamber of the sputtering apparatus was adjusted to 2.0, and the flow rate of the oxygen to be injected was about 60 sccm. The procedure was carried out in substantially the same manner as in Example 1 except for this.
비교실시예 2Comparative Example 2
산화알루미늄층을 스퍼터링 증착할 때, 스퍼터링 장치의 진공 증착 챔버에 산소 가스를 주입하는 흐름량을 조절하는 플라즈마 방출 모니터의 셋 포인트(set point)를 3.0에 두는 조건으로 조절하였으며, 이때 산소가스의 주입량은 약 50 sccm이었다. 산화알루미늄층은 대략 80nm 두께로 성막되었다. 이를 제외하고는 실시예 3과 실질적으로 동일하게 수행하였다. When the aluminum oxide layer was sputter deposited, the set point of the plasma discharge monitor for adjusting the flow rate of the oxygen gas into the vacuum deposition chamber of the sputtering apparatus was adjusted to 3.0, About 50 sccm. The aluminum oxide layer was deposited to a thickness of about 80 nm. The procedure was carried out in substantially the same manner as in Example 3 except for this.
비교실시예 3Comparative Example 3
코팅액을 코팅하는 과정을 생략하는 이외의 다른 과정은 실시예 2와 실질적으로 동일하게 수행하였다. 이에 따라, 버퍼층(도 1의 120) 상에 배리어층(130)이 생략되었다. Except for omitting the process of coating the coating liquid, the other procedures were carried out in substantially the same manner as in Example 2. Accordingly, the
비교실시예 4Comparative Example 4
산화알루미늄층을 스퍼터링하는 과정을 생략하는 이외의 코팅액을 스핀 코팅하는 과정은 실시예 3과 동일하게 수행하였다. 이에 따라, 버퍼층(도 1의 120) 없이 기재층(도 1의 110) 상에 배리어층(130)이 직접적으로 코팅되었다. The process of spin-coating a coating solution other than omitting the sputtering process of the aluminum oxide layer was carried out in the same manner as in Example 3. Thus, the
상술한 실시예들 및 비교실시예들은 다음의 표 1과 같이 제시될 수 있다. The above-described embodiments and comparative examples can be presented as shown in Table 1 below.
(nm)AlOx film thickness
(nm)
셋 포인트PEM
Set Point
표 1과 같이 제시된 실시예들과 비교실시예들에 의해 제조된 가스 배리어 필름들에 대해서 물성을 측정하여 표 2에 제시한다. The properties of the gas barrier films prepared by the examples and comparative examples shown in Table 1 were measured and presented in Table 2.
물성 측정 방법How to measure property
1. 부착성: 1. Adhesion:
ASTM D3359 측정 방법에 의해, 시편에 칼로 10 X 10개의 칼집을 1mm 단위로 내고 3M 테이프로 뜯었을 때 남은 개수를 측정 방법에 제시된 분류 기준으로 확인하였다. "5B"로 분류된 경우 뜯겨 제거된 면적이 "0%"인 경우이고, "4B"는 5% 미만, "1B"는 35 내지 65% 인 경우, "0B"는 65% 보다 큰 경우이다. According to the ASTM D3359 measurement method, the remaining number of 10
2. 수분 투과도(WVTR): 2. Water Transmission (WVTR):
MOCOM社의 수분투과도 측정 장치(AQUATRAN Model)를 이용하여 ASTM F 1249 방법을 사용하여 측정하였다. 준비된 시편을 100mm × 100mm 크기로 자른 후 중앙 부위가 뚫린 지그(zig)에 끼워 측정하였다. 온도는 23℃, 상대습도 100%에서 측정하였다. ASTM F 1249 method using a moisture permeability meter (AQUATRAN Model) manufactured by MOCOM. The prepared specimens were cut into a size of 100 mm x 100 mm and then inserted into a zig with an open center. The temperature was measured at 23 캜 and 100% relative humidity.
3. 크랙(crack):3. Crack:
시편의 코팅층에 갈라진 부분의 유무를 광학현미경으로 확인하였다. 평가는 하기에 따른 3 단계로 행하고, 그 평가 결과를 표에 나타내었다. The presence or absence of cracks in the coating layer of the specimen was confirmed by an optical microscope. The evaluation was carried out in three stages as described below, and the evaluation results are shown in the table.
* 우수(표 2 중, 「×」 표시로 표기하였다.) : 코팅층에 갈라진 부분이 보이지 않았다.* Excellent (indicated with a mark " x " in Table 2): No cracks were observed in the coating layer.
* 보통(「△」표시로 표기하였다. ): 코팅층 일부에 갈라진 부분이 보였다. * Normal (marked with "Δ"): Part of the coating layer was cracked.
* 불량(표 2 중, 「○」 표시로 표기한다. ): 코팅층 전체에 걸쳐 갈라진 부분이 보였다. * Bad (In Table 2, marked with " o "): The cracks were seen throughout the coating layer.
4. 산소/알루미늄 비(O/Al):4. Oxygen / Aluminum ratio (O / Al):
산화알루미늄 박막에 대해 XPS로 조성 분석하였다. The aluminum oxide thin film was analyzed by XPS.
5. 광 투과도:5. Light Transmittance:
UV Spectrometer Lambda 45 Model(Perkin Elmer 사 제조)을 이용하여 측정하였다. 550nm의 측정광 파장대에 대한 투과도를 기준으로 비교하였다. UV Spectrometer Lambda 45 Model (manufactured by Perkin Elmer). Based on the transmittance at a wavelength of 550 nm.
실시예1compare
Example 1
실시예2compare
Example 2
실시예3compare
Example 3
실시예4compare
Example 4
(g/m2/day)WVTR
(g / m 2 / day)
표 2에 제시된 측정 결과는 수분 투과도의 경우, 배리어층(도 1의 130)의 하부의 버퍼층(120)으로 산화알루미늄 AlOX 를 도입할 때, X가 1.35 내지 1.43의 범위 내일 때, 수분 투과도가 0.001 g/m2/day 이하로 낮은 수분 투과도를 구현할 수 있음을 보여준다. 산화알루미늄층의 버퍼층이 습식 코팅층에서의 크랙을 억제할 수 있음을 보여준다. 또한, AlOX 의 X가 1.35 내지 1.43의 범위 내일 때, 부착성이 상대적으로 우수한 결과를 보여준다. 부착성과 수분 투과도에서 우수한 특성을 보이면서도, AlOX 의 X가 1.35 내지 1.43의 범위 내일 때, 가스 배리어 필름(도 1의 10)은 83% 이상의 높은 광 투과도를 보여주고, AlOX 의 X가 1.41 내지 1.43의 범위 내일 때, 가스 배리어 필름(도 1의 10)은 90% 내지 92%의 보다 높은 광 투과도를 보여주고 있다. The measurement results presented in Table 2 indicate that when water vapor permeability is introduced into the
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. While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It will be understood that the invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof. It is therefore to be understood that the embodiments described above are in all respects illustrative and not restrictive.
10: 가스 배리어 필름, 20: 디스플레이 장치,
110: 기재층, 120: 버퍼층,
130: 배리어층. 10: gas barrier film, 20: display device,
110: substrate layer, 120: buffer layer,
130: barrier layer.
Claims (4)
상기 기재층에 직접적으로 형성되고 AlOX 로 나타내어지고 X가 1.35 내지 1.45인 산화알루미늄을 포함하는 버퍼(buffer)층; 및
상기 버퍼층 상에 형성된 실리콘 디옥사이드(SiO2)를 함유하는 배리어(barrier)층을 포함하는 가스 배리어 필름이며,
상기 가스 배리어 필름의 수분 투과도는 0.0005 g/m2/day 내지 0.001 g/m2/day이고,
상기 가스 배리어 필름은 ASTM D3359에 의할 때 뜯겨 제거된 면적이 0% 이상 5% 미만이고,
상기 버퍼층은 두께가 10nm 내지 60nm이고,
상기 배리어층은 상기 실리콘 디옥사이드에 수소 원자 및 질소 원자를 더 함유하고,
상기 배리어층은 수소 원자 농도가 1 내지 30 원자%(atomic %)이고 질소 원자 농도가 1 내지 20 원자%인 가스 배리어 필름.A base layer;
A buffer layer formed directly on the substrate layer and comprising aluminum oxide represented by AlO x and having X of 1.35 to 1.45; And
The gas barrier film comprising a barrier (barrier) layer containing silicon dioxide (SiO 2) formed on said buffer layer,
The moisture permeability of the gas barrier film is 0.0005 g / m 2 / day to 0.001 g / m 2 / day,
The gas barrier film has an area of not less than 0% and less than 5% that is torn off according to ASTM D3359,
The buffer layer has a thickness of 10 nm to 60 nm,
Wherein the barrier layer further contains a hydrogen atom and a nitrogen atom in the silicon dioxide,
Wherein the barrier layer has a hydrogen atom concentration of 1 to 30 atomic% and a nitrogen atom concentration of 1 to 20 atomic%.
상기 버퍼층은
AlOX 로 나타내어지고 X가 1.41 내지 1.43인 산화알루미늄층을 포함하는 가스 배리어 필름.The method according to claim 1,
The buffer layer
And an aluminum oxide layer represented by AlO x and having X of 1.41 to 1.43.
상기 화소 소자들을 덮는 제1항 또는 제2항의 가스 배리어 필름을 포함하는 디스플레이 장치.
Pixel elements; And
The display device according to claim 1 or 2, wherein the gas barrier film covers the pixel elements.
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