복합 무기물 및 이를 포함하는 베리어 필름(INORGANIC COMPLEX AND BARRIER FILM COMPRISING THE SAME)

(19) 대한민국특허청(KR)
(12) 등록특허공보(B1)
(45) 공고일자 2016년06월17일
(11) 등록번호 10-1631331
(24) 등록일자 2016년06월10일
(51) 국제특허분류(Int. Cl.)
C23C 28/04 (2006.01) B32B 27/06 (2006.01)
C08J 7/06 (2006.01)
(21) 출원번호 10-2011-0111210
(22) 출원일자 2011년10월28일
심사청구일자 2014년07월31일
(65) 공개번호 10-2013-0046681
(43) 공개일자 2013년05월08일
(56) 선행기술조사문헌
KR1020110063384 A
KR1020090091556 A
(73) 특허권자
주식회사 엘지화학
서울특별시 영등포구 여의대로 128 (여의도동)
(72) 발명자
황장연
서울특별시 양천구 목동서로 280, 목동신시가지아
파트 804-1003 (신정동)
김동렬
대전광역시 유성구 가정로 63, 101동 1301호 (신
성동, 하나아파트)
문종민
대전 유성구 봉산로 39, 202동 306호 (송강동, 송
강마을2단지)
(74) 대리인
특허법인다나
전체 청구항 수 : 총 12 항 심사관 : 여경숙
(54) 발명의 명칭 복합 무기물 및 이를 포함하는 베리어 필름
(57) 요 약
본 발명은 알루미늄 산화물 또는 질화물; 및 이온성 금속 산화물을 포함하며, 상기 이온성 금속 산화물은 X선 광
전자 분광법에 의한 결합에너지(O1s)가 529.6 내지 530.4 eV인 복합 무기물 및 상기 복합 무기물을 이용한 베리
어 필름을 제공한다. 본 발명에 따른 베리어 필름은 광투과도를 저하시키기 않으면서도 수분 및 가스차단성이
우수하다.
대 표 도 - 도1
등록특허 10-1631331
- 1 -
명 세 서
청구범위
청구항 1
기재층; 및
기재층의 일면 또는 양면에 구비되며, 알루미늄 산화물 또는 질화물; 및 CaO, TiO2 및 ZnO 중 1 종 이상을 포함
하는 이온성 금속 산화물을 포함하고, 두께가 65 내지 80 nm인 복합 무기물층을 포함하며,
알루미늄 산화물 또는 질화물; 및 이온성 금속 산화물의 혼합비는 90:10 내지 50:50 중량부이고,
상기 이온성 금속 산화물은 X선 광전자 분광법에 의한 결합에너지(O1s)가 529.6 내지 530.4 eV인 전자소자용 베
리어 필름.
청구항 2
제 1 항에 있어서,
알루미늄 산화물은 하기 화학식 1을 만족하는 전자소자용 베리어 필름:
[화학식 1]
AlxOy
상기 식에서,
x 및 y는 독립적으로 1 이상의 정수이다.
청구항 3
제 1 항에 있어서,
알루미늄 질화물은 하기 화학식 2를 만족하는 전자소자용 베리어 필름:
[화학식 2]
AlwNz
상기 식에서,
w 및 z는 독립적으로 1 이상의 정수이다.
청구항 4
제 1 항에 있어서,
기재층과 복합 무기물층 사이에 형성된 버퍼층을 포함하는 전자소자용 베리어 필름.
청구항 5
제 1 항에 있어서,
복합 무기물층이 기재층을 향하는 면의 반대면에 형성된 보호층을 더 포함하는 전자소자용 베리어 필름.
청구항 6
제 1 항에 있어서,
기재층의 일면 또는 양면에는 버퍼층, 복합 무기물층 및 보호층을 포함하는 적층구조가 구비되는 전자소자용 베
리어 필름.
등록특허 10-1631331
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청구항 7
제 1 항에 있어서,
기재층은 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate), 폴리에테르설폰(polyethersulfone), 폴리카
보네이트(polycarbonate), 폴리에틸렌나프탈레이트(polyethylenenaphthalate), 폴리이미드(polyimide), 폴리아
릴레이트(polyarylate) 및 에폭시(epoxy) 수지 중에서 선택되는 1 종 이상을 포함하는 전자소자용 베리어 필름.
청구항 8
제 4 항에 있어서,
버퍼층은 졸-겔계 코팅액 조성물, 아크릴계 코팅액 조성물, 에폭시계 코팅액 조성물 및 우레탄계 코팅액 조성물
중에서 선택된 1 종 이상을 포함하는 전자소자용 베리어 필름.
청구항 9
제 8 항에 있어서,
졸-겔계 코팅액 조성물은 유기실란 및 금속알콕사이드를 포함하는 전자소자용 베리어 필름.
청구항 10
제 5 항에 있어서,
보호층은 졸-겔계 코팅액 조성물, 아크릴계 코팅액 조성물, 에폭시계 코팅액 조성물 및 우레탄계 코팅액 조성물
중에서 선택된 1 종 이상을 포함하는 전자소자용 베리어 필름.
청구항 11
제 10 항에 있어서,
졸-겔계 코팅액 조성물은 유기실란 및 금속알콕사이드를 포함하는 전자소자용 베리어 필름.
청구항 12
제 1 항에 따른 전자소자용 베리어 필름을 포함하는 전자소자.
청구항 13
삭제
청구항 14
삭제
청구항 15
삭제
청구항 16
삭제
발명의 설명
기 술 분 야
본 발명은 복합 무기물 및 이를 포함하는 베리어 필름에 관한 것이다.[0001]
배 경 기 술
등록특허 10-1631331
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액정소자, 전자 잉크 소자, 유기발광소자(OLED) 등을 사용한 디스플레이 장치가 널리 사용되고 있거나 시장에[0002]
등장하고 있으며, 유기 또는 무기 재료를 사용한 태양광 장치도 무공해 에너지 생산에 사용되고 있다. 이런 장
치들을 구성하는 전자 소자와 금속 배선들은 수분, 산소 등과 같은 생활 환경에 널리 존재하는 화학 물질에 취
약하여 변성 또는 산화되므로 이들 물질들이 상기 장치 내부에 존재하는 전자 소자에 접근하지 못하도록 차단하
는 것이 매우 중요하다.
종래에는 유리판을 기판재 또는 덮개판으로 사용하여 화학 물질에 취약한 내부 전기소자를 보호하는 방식이 사[0003]
용되고 있다. 이러한 유리판은 광투과도, 열팽창 계수, 내화학성 등에서 만족할 만한 특성을 가지고 있으나,
무겁고 깨지기 쉬우며 딱딱하여 취급에 주의가 필요하며 제품 설계에 있어서 제한요소로 작용하고 있다.
상기와 같은 문제점 때문에 전자소자용 기판재로 사용되는 유리판을 가볍고 내충격성이 뛰어나며 유연한 특성을[0004]
갖는 플라스틱 필름으로 대체하려는 시도가 진행되고 있다. 플라스틱 필름은 유연성이 뛰어나 충격에 강하고
유리판보다 얇다는 장점이 있으나, 가스차단성이 부족하기 때문에 수분이나 산소 등의 침투로 인한 디스플레이
소자의 열화를 방지하는 효과가 떨어진다는 문제점이 있다.
발명의 내용
해결하려는 과제
본 발명의 목적은 신규한 조성의 복합 무기물을 제공하고, 상기 복합 무기물을 이용하여 가스차단성 및 광투과[0005]
도가 우수한 필름을 제공하는 것이다.
과제의 해결 수단
본 발명은 알루미늄 산화물 또는 질화물; 및 이온성 금속 산화물을 포함하며, 상기 이온성 금속 산화물은 X선[0006]
광전자 분광법에 의한 결합에너지(O1s)가 529.6 내지 530.4 eV인 복합 무기물을 제공한다.
또한, 상기 복합 무기물을 이용한 베리어 필름을 제공한다. [0007]
발명의 효과
본 발명에 따른 베리어 필름은 광투과도를 저하시키기 않으면서도 수분 및 가스차단성이 우수하다.[0008]
도면의 간단한 설명
도 1 내지 7은 각각 본 발명의 하나의 실시예에 따른 가스 베리어 필름의 측면도를 나타낸 것이다.[0009]
발명을 실시하기 위한 구체적인 내용
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 알루미늄 산화물 또는 질화물; 및 이온성 금속 산화물을 포함하며, 상[0010]
기 이온성 금속 산화물은 X선 광전자 분광법에 의한 결합에너지(O1s)가 529.6 내지 530.4 eV인 복합 무기물을
제공한다. 또한, 상기 복합 무기물을 포함하는 베리어 필름 및 전자장치를 제공한다.
이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.[0011]
본 발명에 따른 복합 무기물은 알루미늄 산화물 또는 질화물; 및 이온성 금속 산화물을 포함하는 것을 특징으로[0012]
하며, 이를 이용하여 제조한 필름은 가스차단성 및 수분차단성이 우수하다. 구체적으로는, 상기 알루미늄 산화
물 또는 질화물은 플라스틱 필름에 수분차단성을 부여하고, 이온성 무기 물질은 가스차단성을 증가시킬 수
있다.
본 발명의 하나의 예에서, 알루미늄 산화물은 하기 화학식 1을 만족할 수 있다.[0013]
등록특허 10-1631331
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[화학식 1][0014]
AlxOy[0015]
상기 식에서, [0016]
x 및 y는 독립적으로 1 이상의 정수이다.[0017]
예를 들어, 상기 알루미늄 산화물로는 Al2O3 등이 사용될 수 있다.[0018]
본 발명의 또 다른 예로서, 알루미늄 질화물은 하기 화학식 2를 만족할 수 있다.[0019]
[화학식 2][0020]
AlwNz[0021]
상기 식에서, [0022]
w 및 z는 독립적으로 1 이상의 정수이다.[0023]
예를 들어, 상기 알루미늄 질화물로는 AlN 등이 사용될 수 있다.[0024]
기존에 알려진 SiOa 또는 AlOa(a는 1 이상의 정수) 등의 무기물을 사용하여 가스차단층을 제작하는 경우에는,[0025]
일정 두께 이상에서는 가스차단성이 더 이상 증가하지 않거나 오히려 감소하는 현상이 나타난다. 이는 사용한
무기물의 두께가 증가하면서 결점들이 함께 성장하기도 하고, 응력이 증가하여 균열이 발생하기 때문이다.
본 발명에 따른 복합 무기물은 이온성 무기 물질을 더 포함한다. 이온성 무기 물질의 첨가함으로써, 위와 같은[0026]
문제점을 해결할 수 있다. 구체적으로는, 알루미늄 산화물 또는 질화물에 이온성 무기 물질을 첨가하게 되면,
얇은 두께에서도 우수한 가스차단성을 확보할 수 있다. 따라서, 일정 수준의 가스차단성을 확보하기 위해서 가
스차단층의 두께를 두껍게 형성할 필요가 없으며, 두께 증가로 인해 발생되는 결점 내지 균열의 발생을 사전에
예방할 수 있다.
상기 이온성 무기 물질은 광전자 분광법에 의한 결합에너지(O1s)가 529.6 eV 내지 530.4 eV 범위인 금속 산화물[0027]
및 이들의 혼합물 중에서 선택된 1종 이상의 물질로 형성된 것을 특징으로 한다. 상기 이온성 무기 물질로는
칼슘(Ca), 티탄늄(Ti), 니켈(Ni), 아연(Zn), 지르코늄(Zr), 인듐(In), 주석(Sn), 및 세륨(Ce)으로 이루어진 군
으로부터 선택된 1 종 이상의 금속의 산화물, 질화물 또는 질화산화물일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
예를 들어, 상기 이온성 무기 물질은 CaO, TiO2, NiO, ZnO, ZrO2, In2O3, SnO2 및 CeO2 중 1 종 이상을 포함할
수 있다.
한편, 광투과도 측면에서 무기 물질의 에너지 밴드갭(energy bandgap)이 중요한 인자이다. 본원 발명의 이온성[0028]
무기 물질인 CaO, TiO2, NiO, ZnO, ZrO2, In2O3, SnO2 및 CeO2 등의 에너지 밴드갭은 각각 7.1 eV, 3.2 eV, 3.6
eV, 3.4 eV, 5.0 eV, 3.7 eV 및 3.6 eV 등이다. 상기 이온성 무기 물질의 에너지 밴드갭은 모두 3 eV 이상으
로 가시광선 영역에서 광투과도가 우수하다는 장점이 있다. 일실시예에서 이온성 무기 물질은 에너지 밴드갭이
3 eV 이상일 수 있다. 예를 들어, 상기 이온성 무기 물질은 에너지 밴드갭이 3 eV 내지 10 eV, 구체적으로는 3
eV 내지 7.5 eV 범위일 수 있다. 본 발명에서 “에너지 밴드갭”이란, 해당 물질이 호모(HOMO) 상태인 경우와
루머(LUMO) 상태인 경우의 에너지값의 차이를 의미한다.
본 발명에서 언급된 이온성 무기 물질에 대해서 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.[0029]
산화물이 가지고 있는 특성인 이온 편극률(ion polarizability), 양이온 편극률(cation polarizability), 광학[0030]
염기도(optical basicity) 또는 상호작용인자 (interaction parameter) 등의 특성에 따라 그 물리적, 화학적
성질들이 달라지게 된다. 상기 언급된 여러 가지 특성들을 기준으로 산화물을 여러 가지 방법으로 분류하여 왔
는데, 결국 상기 특성들은 결합에너지(Binding Energy)와 일정한 관계를 가지는 것으로 알려져 있다[T.L. Barr,
“Modern ESCA, The Principles and Practice of X-Ray Phtoelectron Spectroscopy”, CRC Press, Boca
Raton, FL, 1994; V. Dimitrov