KR20160142811A

KR20160142811A - 플라스틱 소재의 플렉서블 디스플레이 기판

Info

Publication number: KR20160142811A
Application number: KR1020160162887A
Authority: KR
Inventors: 정학기; 박효준; 주철하
Original assignee: 코오롱인더스트리 주식회사
Priority date: 2016-12-01
Filing date: 2016-12-01
Publication date: 2016-12-13
Anticipated expiration: 2031-12-26
Also published as: KR101754573B1

Abstract

본 발명은 투명한 폴리이미드 필름 기재의 일면에 하드코팅층과 다른 일면에 투명전극층을 포함하는 플라스틱 기판을 제공하며, 이는 광투과도가 우수하고, 고경도 특성, ITO 공정성 및 유연성을 만족하며, 일예로 터치스크린 패널 적용시 윈도우 필름과 전극필름의 기능을 함께 수행할 수 있으며, 이로써 이와 같은 플라스틱 기판을 포함하여 적층되는 필름의 수를 줄여 보다 박막화가 가능해진 터치스크린패널을 제공할 수 있다.

Description

플라스틱 소재의 플렉서블 디스플레이 기판{FLEXIBLE DISPLAY SUBSTRATE OF PLASTIC MATERIAL}

본 발명은 플라스틱 기판과 이를 포함하는 터치스크린패널에 관한 것이다.

최근에는 디스플레이 방식이 종래의 CRT(Cathode Ray Tube) 방식에서 평판디스플레이인 플라즈마 디스플레이(Plasma display pannel ; PDP), 액정표시장치(Liquid crystal display ; LCD), 유기EL(Organic Light Emitting Diodes ; OLED) 등으로 전환되었고, 특히, 향후에는 이러한 평판 디스플레이를 플렉서블 디스플레이로 실현할 수 있도록 전세계적으로 연구가 활발하게 진행되고 있는 중이다.

위와 같은 평판 디스플레이에서는 기본적으로 기판을 유리소재로 사용하는데, 일반적인 평판 디스플레이에서는 TFT(박막 트랜지스터)를 형성시키기 위한 조건으로 고온 열처리가 필요하므로 이에 가장 적합한 소재로 유리기판이 이용되었다.

그러나, 유리기판은 기본적으로 너무 딱딱한 특성을 가지므로, 가요성이 떨어져 플렉서블 디스플레이의 기판으로는 적합하지 않다는 문제점이 있는 것이다.

이에 플렉서블 디스플레이 기판으로 유리기판에 대비하여 무게, 성형성, 비파괴성, 디자인 등이 우수하고, 특히, 롤-투-롤(Roll-To-Roll) 생산 방식으로 생산 할 수 있어 제조단가를 절감할 수 있는 플라스틱 소재를 이용하는 기술에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있으나, 아직 상용화에 이를 정도로 적합한 플라스틱 소재의 플렉서블 디스플레이 기판이 개발되지 않은 실정이다.

한편, 터치스크린패널(TSP)은 전자수첩, 액정표시장치(LCD, Liquid Crystal Display Device), PDP(Plasma Display Panel), EL(Electroluminescense) 등의 평판 디스플레이 장치와 CRT(Cathod Ray Tube)의 다양한 장점을 가진 플랫패널디스플레이(Flat-Panel-Display)의 기능을 갖고, 사용자가 디스플레이를 통해 원하는 정보를 선택하도록 하는데 이용되는 도구로, 크게 저항막 방식(Resistive Type), 정전용량 방식(Capacitive Type), 저항막-멀티터치 방식(Resistive-Multi Type) 등으로 구분된다.

저항막 방식(Resistive Type)은 유리나 플라스틱 판위에 저항성분의 물질을 입히고, 그 위에 폴리에틸렌 필름을 덮어씌운 형태로 되어 있으며, 두면이 서로 닿지 않도록 일정한 간격으로 절연봉이 설치되어 있다. 작동원리는 저항막의 양단에서 일정한 전류를 흘려주면 저항막이 저항 성분을 갖는 저항체와 같이 작용하기 때문에 양단에 전압이 걸리게 된다. 손가락으로 접촉을 하게 되면 위쪽 표면의 폴리에스테르 필름이 휘어 두면이 접속하게 된다. 따라서 두면의 저항 성분 때문에 저항의 병렬접속과 같은 형태가 되고, 저항값의 변화가 일어나게 된다. 이때, 양단에 흐르는 전류에 의하여 전압의 변화도 일어나게 되는데, 바로, 이러한 전압의 변화정도로써 접촉된 손가락의 위치를 알 수 있다. 저항막 방식은 표면 압력에 의한 작동으로 해상도가 높고 응답속도가 가장 빠른 반면에, 한 포인트 밖에 실행하지 못 하며 파손에 대한 위험이 큰 단점을 가지고 있다.

정전용량 방식(Capacitive Type)은, 열처리가 되어 있는 유리양면에 투명한 특수전도성 금속(TAO)을 코팅하여 만들어진다. 스크린의 네 모서리에 전압을 걸어주게 되면 고주파가 센서 전면에 퍼지게 되고, 이때 스크린에 손가락이 접촉하면 전자의 흐름이 변화하고 이런 변화를 감지하여 좌표를 알아낸다. 정정용량 방식은 여러 포인트를 동시에 눌러서 실행 가능하며 해상도가 높고 내구성이 좋은 장점을 가진 반면에, 반응속도가 떨어지며 장착에 어려운 단점을 가지고 있다.

마지막으로, 저항막-멀티터치 방식(Resistive-Multi-Touch Type)은, 한 포인트 밖에 실행할 수 없는 저항막 방식의 최대단점을 보완 개선시켜 정정용량 방식과 동일하게 실행 가능하도록 구현한 것을 말한다.

또한, 터치스크린패널(TSP)은, 신호증폭의 문제, 해상도의 차이, 설계 및 가공 기술의 난이도 뿐만 아니라 각각의 터치스크린패널의 특징적인 광학적 특성, 전기적 특성, 기계적 특성, 내환경 특성, 입력특성, 내구성 및 경제성 등을 고려하여 개개의 전자제품에 선택되며, 특히 전자수첩, PDA, 휴대용 PC 및 모바일 폰(핸드폰) 등에 있어서는 저항막 방식(Resistive Type)과 정전용량 방식(Capacitive Type)이 널리 이용된다.

터치스크린 제조 기술에 있어 향후 방향은, 종래의 복잡한 공정을 최대한 줄이더라도 충분한 내구성을 갖도록 터치스크린패널의 두께를 더 얇게 제조할 필요가 있다. 그 이유는 광투과율을 높여 디스플레이 휘도를 낮춰도 기존 제품과 같은 성능을 구현하도록 함으로써 소비전력을 감소시켜 배터리의 이용 시간을 늘릴 수 있 기 때문이다.

일반적인 저항막 방식(Resistive Type)의 터치스크린패널이 제안된 바 있다.

이를 살펴보면, 액정표시장치의 일면에 마련되는 윈도우 필름(or Overlay Film)과, 원도우 필름의 하면에 부착되며 액정디스플레이 모듈에 정보를 전기적으로 입력하기 위해 마련되는 제1/제2 ITO필름을 포함하며, 윈도우 필름은 제1 ITO 필름을 보호하기 위하여 구비되는 것이다. 이는 일반적인 PET(Poly Ethylen Terephthalate) 필름으로 제작되며, 제1 ITO 필름은 OCA(Optical Clear Adhesive)에 의하여 윈도우 필름(혹은 Overlay Film)과 부착된다. 제1 ITO 필름 및 제2 ITO필름은, 각각 가장자리(Edge)에 마련되는 은(Silver)을 사용한 제1/제2 전극층이 인쇄되어 있으며, 제1/제2전극층간에는 절연을 위해 양면테이프가 부착되고 Dot Spacer에 의하여 일정 간격 이격되어 손가락 또는 터치 펜 등을 사용한 외부의 압력(터치) 시 상호 전기적으로 연결됨으로써, 정확한 터치위치를 감지하게 된다.

이러한 경우, 윈도우 필름(or Overlay Film)과 제1 ITO 필름 간에는 광투명접착제(Optical Clear Adhesive: OCA)를 이용한 라미네이션(Lamination) 공정으로 광투과율이 떨어질 뿐만 아니라, 윈도우 필름(or Overlay Film)을 배치하고 OCA에 의하여 제1 ITO필름에 부착하는 별개의 공정을 수행해야 하므로 공정처리가 복잡하고 공정비용이 상승하는 문제점이 있다.

또한, 이 기술은 ITO 필름이 형성되어 있는 ITO막을 레이저 습식식각 에칭(Wet Etching)을 통하여 패터닝하므로 윈도우 필름(혹은 PET 필름)에 원하는 영역에 ITO을 선택적으로 코팅할 수 없다.

일반적으로 터치스크린(Touch Screen)의 제조에 있어서 투명기판으로는 PET(polyethylene terephthalate) 필름을 가장 많이 사용한다. 특히, PET 필름은 비용 면에서 저렴한 장점은 있지만, 130℃ 이상에서 변형을 일으킬 정도로 열에 약하다는 단점이 있다.

따라서 PET 필름에 ITO(Indium Tin Oxide) 박막이 증착된 상태에서 후속 열처리 공정을 실시하면, PET 필름이 팽창 또는 수축됨으로써 ITO 박막이 들뜨거나 크랙(Crack)이 발생하게 된다. 상술한 바와 같은 불량 현상을 방지하기 위하여 최근 1차 공정으로 투명기판을 미리 고온에 장시간 노출한 다음 후속 공정을 실시하는 방법이 사용되고 있다. 그러나 이러한 전처리 공정은 결국 터치스크린 제조시간의 지연으로 이어져 생산율을 저하시키는 문제점이 있다.

본 발명은 광투과도가 우수하고, 고경도 특성, ITO 공정성 및 유연성을 만족하는 플라스틱 기판을 제공하고자 한다.

본 발명은 윈도우 필름과 전극필름의 기능을 함께 수행할 수 있는 플라스틱 기판을 제공하고자 한다.

본 발명은 이와 같은 플라스틱 기판을 포함하여 적층되는 필름의 수를 줄여 보다 박막화가 가능해진 터치스크린패널을 제공하고자 한다.

본 발명에 의한 플라스틱 기판은 디안하이드라이드류와 디아민류의 중합 또 는 디안하이드라이드류 및 방향족 디카보닐 화합물과 디아민류와의 중합에 의한 폴리이미드계 수지 전구체의 이미드화물을 포함하며, 황색도가 5 이하이며, UV분광계로 투과도 측정시 550㎚에서 투과도가 80% 이상을 만족하는 폴리이미드계 필름과; 상기 폴리이미드계 필름의 일면 상에 형성된 하드코팅층과; 폴리이미드계 필름의 나머지 일면 상에 형성된 투명 전극층을 포함하는 것이다. 이러한 하드코팅층은 플라스틱 기판의 고경도를 위한 층으로 이로 인해 터치스크린패널 형성시 윈도우필름을 생략할 수 있다. 또한 이러한 하드코팅층은 후술하는 유기층과 더불어 내화학성을 향상시킬 수 있는데, 일예로 테트라메틸암모늄 하이드록사이드, 황산마그네슘, 포타슘하이드록사이드, N-메틸-2-피롤리돈 및 메틸 에틸 케톤 등과 같은 유기용매에서의 디핑 후 육안상의 변화가 없을만큼 내화학성을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 더 나아가 필름 두께 50~200㎛를 기준으로 UV분광계로 투과도 측정시 550㎚에서 투과도가 88% 이상, 440㎚에서 투과도가 70% 이상인 것이 바람직하다.

상기 황색도와 투과도를 만족하는 본 발명의 폴리이미드 필름은 기존의 폴리이미드 필름이 갖는 노란색으로 인하여 사용이 제한되었던 용도, 일예로 광학용 윈도우 및 투과형 디스플레이 등 투명성이 요구되는 분야에 사용이 가능하며, 또한, 플렉시블 디스플레이 기판(Flexible Display substrate)용으로 사용이 가능하다.

본 발명의 일 구현예에 의하면 하드코팅층은 폴리실라잔계, 아크릴계 및 폴리우레탄계 중에서 선택된 1종 이상의 수지를 포함하는 것일 수 있다.

본 발명의 일 구현예에 의하면 투명 전극층은 ITO, IZO, Ag 및 Ag 나노 와이어 중 선택된 1종 이상을 포함하는 것일 수 있다.

본 발명의 일 구현예에 의하면 폴리이미드계 필름은 표면개질된 것일 수 있고, 표면개질의 일예는 플라즈마 처리 또는 코로나 처리에 의한 것일 수 있다. 이러한 표면개질을 통해 본 발명에서 예시하고 있는 다양한 층들과의 표면 접착력을 향상시킬 수 있고 이로써 광투과도, 표면경도, 투습특성 또한 더욱 향상시킬 수 있다.

본 발명의 일 구현예에 의하면 폴리이미드계 필름과 투명전극층 사이에 형성된, 산화실리콘 또는 질화실리콘 중에서 선택된 1종 이상의 무기층을 더 포함할 수 있다.

또한 본 발명의 일 구현예에 의하면 투명 전극층의 적어도 일면에, 1분자 중에 1개의 히드록실기를 가지는 (메타)아크릴레이트를 포함하는 (메타)아크릴레이트 화합물을 반응시켜 얻어지는 폴리우레탄(메타)아크릴레이트 및 1개의 (메타)아크릴로일기를 가지는 화합물을 포함하는 활성 에너지선 경화형 조성물의 경화층인 유기층을 더 포함할 수 있다.

이러한 유기층은 하드코팅층 상에 형성될 수도 있다.

이러한 유기층은 그 두께가 1~10um일 수 있다.

상술한 하드코팅층은 폴리이미드계 필름과 투명전극층 사이에 형성될 수 있다.

본 발명의 바람직한 일 구현예에 의하면 하드코팅층은 두께가 1~50um일 수 있다.

본 발명의 바람직한 일 구현예에 의하면 투명 전극층은 두께가 1~100nm인 것일 수 있다.

본 발명의 바람직한 일 구현예에 의하면 무기층은 그 두께가 10~100nm 일 수 있다.

본 발명의 바람직한 일 구현예에서 상기 물성을 만족하는 폴리이미드계 필름의 일예로는, 방향족 디안하이드라이드로서 2,2-비스(3,4-디카르복시페닐)헥사플루오로프로판 디안하이드라이드(6FDA), 4-(2,5-디옥소테트라하이드로푸란-3-일)-1,2,3,4-테트라하이드로나프탈렌-1,2-디카르복실릭 안하이드라이드(TDA), 9,9-비스(트리플루오로메틸)-2,3,6,7-크산텐 테트라카복실 디안하이드라이드(6FCDA), 및 4,4′-(4,4′-이소프로필리덴디페녹시)비스(프탈릭안하이드라이드)(HBDA) 중 선택된 1종 이상과, 피로멜리틱 디안하이드라이드(PMDA), 비페닐테트라카르복실릭 디안하이드라이드(BPDA) 및 옥시디프탈릭 디안하이드라이드(ODPA) 중 선택된 1종 이상으로부터 유래된 단위구조와, 방향족 디아민으로서 2,2-비스[4-(4-아미노페녹시)-페닐]프로판(6HMDA), 2,2′-비스(트리프루오로메틸)-4,4′-디아미노비페닐(2,2′-TFDB), 3,3′-비스(트리프루오로메틸)-4,4′-디아미노비페닐(3,3′-TFDB), 4,4′-비스(3-아미노페녹시)디페닐설폰(DBSDA), 비스(3-아미노페닐)설폰(3DDS), 비스(4-아미노페닐)설폰(4DDS), 1,3-비스(3-아미노페녹시)벤젠(APB-133), 1,4-비스(4-아미노페녹시)벤젠(APB-134), 2,2′-비스[3(3-아미노페녹시)페닐]헥사플루오로프로판(3-BDAF), 2,2′-비스[4(4-아미노페녹시)페닐]헥사플루오로프로판(4-BDAF), 2,2′-비스(3-아미노페닐)헥사플루오로프로판(3,3′-6F), 2,2′-비스(4-아미노페닐)헥 사플루오로프로판(4,4′-6F) 및 옥시디아닐린(ODA) 중 선택된 1종 이상으로부터 유래된 단위구조를 포함하는 것이거나; 상기 방향족 디안하이드라이드 유래의 단위구조와 방향족 디카보닐 화합물로서 테레프탈로일 클로라이드(p-Terephthaloyl chloride, TPC), 테레프탈릭 엑시드 (Terephthalic acid), 이소프탈로일 디클로라이드 (Iso-phthaloyl dichloirde) 및 4,4′-벤조일 클로라이드 (4,4′-benzoyl chloride) 중 선택된 1종 이상으로부터 유래된 단위구조 및 상기 방향족 디아민 유래의 단위구조를 포함하는 폴리이미드계 수지를 포함하는 것일 수 있다.

본 발명의 바람직한 일 구현예에 의한 폴리이미드계 필름은 두께 50~200um를 기준으로 열기계분석법에 의하여 50~250℃ 범위에서 측정한 평균 선팽창계수(CTE)가 30.0ppm/℃이하인 것일 수 있다.

본 발명의 플라스틱 기판은 컬러필터를 형성하는 기판 및 OLED TFT 기판, PV용 기판 및 상부 전극층 기판 등에 사용될 수 있는데, 이때 폴리이미드계 필름은 필름 상에 투명 전극층을 형성하는 공정, 일명 ITO 공정을 거쳐야 하는바, 폴리이미드계 필름의 선팽창계수가 높으면, 고온의 ITO 공정에서 선팽창계수만큼 늘어난 후 상온 냉각시 다시 수축하게 되며, 이 때 기판과 전극 재료들의 팽창, 수축 정도에서 차이가 크면 막에 손상이 생기고 소자의 능력이 저하되므로, 기판의 선팽창계수가 낮을수록 바람직하며, 본 발명의 플렉서블 플라스틱 기판은 이러한 점을 고려하여 필름 두께 50~200㎛를 기준으로 TMA-Method(열기계분석법)에 따라 50~250℃에서 측정한 평균 선팽창계수(CTE)가 30.0ppm/℃ 이하인 것이 바람직하다.

본 발명의 구조를 갖는 플라스틱 기판은 투명전극층 두께 100nm를 기준으로 할 때 면저항이 50Ω/sq. 이하로서, 저저항의 구현이 가능하다.

본 발명의 다른 일 구현예에서는 이러한 디안하이드라이드류와 디아민류의 중합 또는 디안하이드라이드류 및 방향족 디카보닐 화합물과 디아민류와의 중합에 의한 폴리이미드계 수지 전구체의 이미드화물을 포함하며, 황색도가 5 이하이며, UV분광계로 투과도 측정시 550㎚에서 투과도가 80% 이상을 만족하는 폴리이미드계 필름 상에, 하드코팅층을 형성하는 단계; 폴리이미드계 필름의 나머지 일면 상에 투명 전극층을 형성하는 단계를 포함하며, 투명 전극층을 형성하는 단계는 폴리이미드계 필름의 일면에 투명 전극층을 증착 및 열처리하는 단계를 포함하고, 증착 또는 열처리 공정이 100 내지 250℃에서 수행되는 것을 포함하는, 플라스틱 기판의 제조방법을 제공한다.

이러한 구조적 특징을 만족하는 플라스틱 기판에 따르면 투명전극층 형성의 공정을 고온 하에서 수행할 수 있음에 따라서 보다 더 저저항의 기판을 제공할 수 있다.

본 발명은 투명성을 확보하고, ITO 공정 중에도 황변 등 변형이 없고, 얇은 두께로도 고경도 특성을 가지며, 낮은 면 저항의 구현이 가능하여 일예로 터치스크린패널에 적용시 구조의 간소화를 이룰 수 있는 플라스틱 기판을 제공하였다.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 보다 상세히 설명한다.

<실시예 1 내지 3>

반응기로써 교반기, 질소주입장치, 적하깔때기, 온도조절기 및 냉각기를 부착한 100㎖ 3-Neck 둥근바닥 플라스크에 질소를 통과시키면서 N,N-디메틸아세타아미드(DMAc) 28.78g을 채운 후, 반응기의 온도를 0℃로 낮춘 후 2,2′-TFDB 3.2023g(0.01mol)을 용해하여 이 용액을 0℃로 유지하였다. 여기에 BPDA 0.88266g(0.003mol)을 첨가하고, 1시간동안 교반하여 BPDA를 완전히 용해시킨 후 6FDA 3.10975g(0.007mol)을 첨가하여 완전히 용해시켰다. 이 때 고형분의 농도는 20중량%였으며, 이 후 용액을 상온으로 방치하여 8시간 교반하였다. 이 때 23℃에서의 용액점도 2100poise의 폴리아믹산 용액을 얻었다.

상기 폴리아믹산 용액에 화학경화제로써 아세틱안하이드라이드(Acetic Anhydride, Acetic oxide ; 삼전사) 및 피리딘(Pyridine, 삼전사)를 각각 2~4당량 첨가 한 후 폴리아믹산 용액을 20~180℃ 범위내의 온도에서 10℃/min 속도로 승온시키면서 1~10시간 동안 가열하여 폴리아믹산 용액을 이미드화 한 후에, 이미드화된 용액 30g을 물 또는 알콜(메탄올, 에탄올)등의 비극성 용매 300g에 투입하여 침전시키고, 침전된 고형분을 여과 및 분쇄 공정을 거쳐 미세 분말화 한 후 80~100℃의 진공 건조 오븐에서 6시간 건조하여 약 8g의 폴리이미드 수지 고형분 분말을 얻었다. 수득한 폴리이미드 수지 고형분을 중합용매인 DMAc 또는 DMF 용제 32g에 용해시켜 20wt%의 폴리이미드 용액을 얻었다. 이를 이용하여 제막 과정을 통해 40~400℃에 이르는 온도 범위에서 온도를 10℃/min 속도로 승온시키면서 1~8시간 가열하여 두께 100㎛의 폴리이미드 필름을 얻었다.

얻어진 필름을 기재로 하여 필름 상부에 폴리실라잔계 또는 실리카 및 아크릴계 수지 또는 우레탄계 수지를 포함하는 유무기 하이브리드계의 하드코트를 사용하여 하드코팅층을 형성하였다.

다음으로, 폴리이미드 필름의 다른 일면에 ITO 전극층을 Sputter를 이용하여 증착하고 RTA(Rapid Thermal Annealing)으로 열처리하여 형성하였다.

실시예 1 내지 3은 하드코팅층, ITO 전극층의 두께 및 ITO 공정온도를 달리한 일예들로, 이를 요약하여 표 1로써 나타내었다.

<실시예 4>

반응기로써 교반기, 질소주입장치, 적하깔때기, 온도조절기 및 냉각기를 부착한 100㎖ 3-Neck 둥근바닥 플라스크에 질소를 통과시키면서 N,N-디메틸아세타아미드(DMAc) 28.78g을 채운 후, 반응기의 온도를 0℃로 낮춘 후 2,2′-TFDB 3.2023g(0.01mol)을 용해하여 이 용액을 0℃로 유지하였다. 여기에 BPDA 0.88266g(0.003mol)을 첨가하고, 1시간동안 교반하여 BPDA를 완전히 용해시킨 후 6FDA 1.33275g(0.003mol)을 첨가하여 완전히 용해시켰다. 그리고 TPC 0.8121g(0.004mol)을 첨가하여 고형분의 농도는 15중량%인 폴리아믹산 용액을 얻었다.

이와 같이 얻어지는 폴리아믹산 용액을 이용하여 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 플라스틱 기판 필름을 제조하였다.

구체적인 폴리이미드 필름 두께, 하드코팅층의 두께 및 ITO 전극층의 두께 등은 표 1에 나타내었다.

<실시예 5>

상기 실시예 1에서 폴리아믹산 용액 제조시 조성을 6FDA 대신에 6FCDA(9,9-비스(트리플루오로메틸)-2,3,6,7-크산텐 테트라카복실 디안하이드라이드)를 사용하여 폴리아믹산 용액을 제조하고, 이로부터 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 플라스틱 기판 필름을 제조하였다.

<비교예 1>

<비교예 2>

하드코팅층을 형성하지 않은 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 플라스틱 기판을 제조하였다.

<비교예 3>

기존 터치스크린패널의 기판필름으로 사용되는 PET 필름.

상기 실시예 및 비교예에서 제조된 플라스틱 기판 필름의 물성을 다음과 같이 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.

(1) 선팽창계수(CTE, ppm/℃)

TMA(TA Instrument사, Q400)를 이용하여 TMA-Method에 따라 50~250℃에서의 선팽창계수를 측정하였다.

시편 사이즈 : 20mm x 4mm

온도 : 상온(30) ~ 250℃ 까지 승온, 승온 속도 10℃/min

Load : 10g (시편에 매다는 추의 무게)

(2) 황색도

제조된 필름을 UV분광계(Varian사, Cary100)을 이용하여 ASTM E313규격으로 황색도를 측정하였다.

(3) 투과도(% @ 550 ㎚)

제조된 필름을 UV분광계(Varian사, Cary100)을 이용하여 가시광선 투과도를 측정하였다.

(4) 표면경도(H)

제조된 필름을 연필 경도계를 이용하여 ASTM D3363 규격에 따라 측정하였으며, 측정 조건은 1Kg 하중 및 45도 경사로 연필을 눌러 이동하여 측정하였다.

(5) 면저항(Ω/sq.)

표면저항 측정은 저 저항계(CMT-SR 2000N (Advanced Instrument Teshnology;AIT사, 4- Point Probe System, 측정 범위 : 10×10^-3 ~ 10×10⁵)를 이용하여, 10회 측정하여 평균값을 구하였다.

구분		조성	몰비율	폴리이미드필름두께 (㎛)	H/C (㎛)	전극층 (㎚)	투과도 (% @ 550 ㎚)	ITO 공정 온도	CTE (ppm/℃)	황색도	표면경도	면저항 (Ω/sq.)
실시예	1	6FDA+BPDA/ 2,2-TFDB	7:3:10	100	5	100	87.51	100	17.22	2.78	5	30
	2	6FDA+BPDA/ 2,2-TFDB	7:3:10	100	30	100	86.81	150	17.22	2.82	9	21
	3	6FDA+BPDA/ 2,2-TFDB	7:3:10	100	30	100	85.43	250	17.22	3.01	9	13
	4	(6FDA+BPDA+ TPC/2,2- TFDB)	3:3:4:10	100	25	100	87.1	100	14.75	4.56	9	28
	5	(6FCDA+BPDA +TPC/2,2- TFDB)	3:3:4:10	102	25	100	86.4	100	15.68	4.35	8	30
비교예	1	6FDA+BPDA/ 2,2-TFDB	7:3:10	100	-	-	88.71	-	17.22	2.66	3	-
	2	6FDA+BPDA/ 2,2-TFDB	7:3:10	100	-	ITO 100 ㎚	83.60	25	17.22	3.26	3	55
	3	PET	-	188	50	20	88.55	25	-	1.98	H	260

상기 표 1의 결과로부터, 실시예 1 내지 3의 폴리이미드계 필름층과, 하드코팅층 및 투명전극층을 포함하는 플라스틱 기판의 경우 투명성을 유지하면서 표면경도가 우수함을 알 수 있다. 또한 ITO 공정온도를 250℃까지도 안정하다. 즉 이러한 정도의 높은 온도에서도 황변에 있어서 양호한 결과를 보였다. 이와 대비하여 기존의 투명전극기판의 플라스틱 기재로 유용한 PET 필름의 경우는 100℃ 정도의 공정온도에서 황변을 발생시키며, 더욱이 전극기판으로 적용함에 있어서 면저항치가 너무 높은 문제점이 있음을 알 수 있다.

면저항의 전극층의 두께 내지는 전극층 형성시의 공정온도에 따라 영향을 받게 되는데, 실시예들에 의하면 동일 두께의 전극층 형성시 공정온도가 높아짐에 따라 면저항은 점점 낮아지는 결과를 보였다. 이러한 결과 및 비교예에 의한 결과로볼 때 본 발명의 플라스틱 기판에 따르면 투명전극층 형성의 공정을 고온 하에서 수행할 수 있음에 따라서 보다 더 낮은 면저항의 구현이 가능해짐을 확인할 수 있다.

Claims

방향족 디안하이드라이드류, 방향족 디아민류 및 방향족 디카보닐 화합물의 중합에 의한 폴리이미드계 수지 전구체의 이미드화물을 포함하며, UV분광계를 이용하여 측정된 황색도가 5 이하이고, 550㎚에서 투과도가 80% 이상이고, 두께 50 내지 200 ㎛를 기준으로 열기계분석법에 의하여 50 내지 250 ℃ 범위에서 측정한 평균 선팽창계수(CTE)가 30.0ppm/ ℃ 이하인 것을 만족하는 폴리이미드계 필름;
상기 폴리이미드계 필름의 일면 상에 형성된 투명 전극층; 및
상기 투명 전극층의 적어도 일면 상에 형성되며, 1분자 중에 1개의 히드록실기를 가지는 (메타)아크릴레이트를 포함하는 (메타)아크릴레이트 화합물을 반응시켜 얻어지는 폴리우레탄(메타)아크릴레이트 및 1개의 (메타)아크릴로일기를 가지는 화합물을 포함하는 활성 에너지선 경화형 조성물을 포함하는 유기층을 포함하고,
상기 방향족 디안하이드라이드류는 2,2-비스(3,4-디카르복시페닐)헥사플루오로프로판 디안하이드라이드, 4-(2,5-디옥소테트라하이드로푸란-3-일)-1,2,3,4-테트라하이드로나프탈렌-1,2-디카르복실릭 안하이드라이드, 9,9-비스(트리플루오로메틸)-2,3,6,7-크산텐 테트라카복실 디안하이드라이드 및 4,4′-(4,4′-이소프로필리덴디페녹시)비스(프탈릭안하이드라이드) 중 선택된 1종 이상과, 피로멜리틱 디안하이드라이드, 비페닐테트라카르복실릭 디안하이드라이드 및 옥시디프탈릭 디안하이드라이드 중 선택된 1종 이상으로부터 유래된 단위구조를 포함하며,
상기 방향족 디아민류는 2,2-비스[4-(4-아미노페녹시)-페닐]프로판, 2,2′--비스(트리프루오로메틸)-4,4′--디아미노비페닐, 3,3′--비스(트리프루오로메틸)-4,4′--디아미노비페닐, 4,4′--비스(3-아미노페녹시)디페닐설폰, 비스(3-아미노페닐)설폰, 비스(4-아미노페닐)설폰, 1,3-비스(3-아미노페녹시)벤젠, 1,4-비스(4-아미노페녹시)벤젠, 2,2′--비스[3(3-아미노페녹시)페닐]헥사플루오로프로판, 2,2′--비스[4(4-아미노페녹시)페닐]헥사플루오로프로판, 2,2′--비스(3-아미노페닐)헥사플루오로프로판, 2,2′--비스(4-아미노페닐)헥사플루오로프로판 및 옥시디아닐린 중 선택된 1종 이상으로부터 유래된 단위구조를 포함하고,
상기 방향족 디카보닐 화합물은 테레프탈로일 클로라이드, 테레프탈릭 엑시드, 이소프탈로일 디클로라이드 및 4,4′-벤조일 클로라이드 중 선택된 1종 이상으로부터 유래된 단위구조를 포함하되,
상기 투명 전극층 두께 100nm에서 저저항계를 이용하여 10회 측정한 평균값을 기준으로 면저항이 50Ω/sq. 이하이고, 연필 경도계를 이용하여 측정된 표면경도가 5H 이상인 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이 기판.
제1항에 있어서,
상기 방향족 디안하이드라이드류는 2,2-비스(3,4-디카르복시페닐)헥사플루오로프로판 디안하이드라이드와, 피로멜리틱 디안하이드라이드, 비페닐테트라카르복실릭 디안하이드라이드 및 옥시디프탈릭 디안하이드라이드 중 선택된 1종 이상으로부터 유래된 단위구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이 기판.
제1항에 있어서,
상기 면저항은 30 Ω/sq. 이하인 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이 기판.
제1항에 있어서,
상기 표면경도는 8H 이상인 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이 기판.
제1항에 있어서,
상기 폴리이미드계 필름은 표면개질된 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이 기판.
제5항에 있어서,
상기 표면개질은 플라즈마 처리 또는 코로나 처리에 의한 것임을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이 기판.
제1항에 있어서,
상기 투명 전극층은 ITO, IZO, Ag 및 Ag 나노 와이어 중 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이 기판.
제1항에 있어서,
상기 투명 전극층은 그 두께가 1 내지 100 ㎚인 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이 기판.
제1항에 있어서,
상기 유기층은 그 두께가 1 내지 10 ㎛인 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이 기판.
제1항에 있어서,
상기 폴리이미드계 필름과 투명전극층 사이에 형성되며, 산화실리콘 또는 질화실리콘 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 무기층을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이 기판.
제10항에 있어서,
상기 무기층은 그 두께가 10 내지 100 ㎚인 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이 기판.
제1항에 따른 플렉서블 디스플레이 기판을 포함하는 터치스크린패널.