A substrate in flexible displays plays an important role because it provides a stable base for the fabrication process and the devices while providing the deformability. Therefore, it requires a high mechanical strength while having flexibility, thermal robustness, and dimensional stabilities for high temperature process. Satisfying the demands, glass-fabric reinforced hybrid films that consists of glass-fabric and siloxane hybrid material has been suggested as a candidate for the flexible displays. The siloxane hybrid materials that have flexible organic moieties and thermo-chemically stable inorganic moieties are not only used for the glass-fabric reinforced hybrid films, but for the flexible hard coating. Also, the glass-fabric reinforced plastic films can be utilized for other electronics substrate by differing the matrix materials. For example, a more flexible film is fabricated by reinforcing an elastomer with the glass-fabric.
In this study, the glass-fabric reinforced hybrid film is integrated with the siloxane hybrid-based hard coating, giving a substrate/hard coating all-in-one film. It can be utilized as a cover window for foldable display because of its high flexibility, mechanical strength, optical transparency as well as the reliability under various folding situations such as cyclic folding and static folding states in severe climates.
Also, an omni-directionally stretchable film having continuous surface and negative Poisson’s ratio is realized by the reinforcement of stretchable elastomer with robust glass-fabric. The omni-directionally stretchable substrate film consists of glass-fabric reinforced area that comprises an auxetic structure that exhibit negative Poisson’s ratio, and the pristine elastomer that fills the open areas of the auxetic structure. The maximum negative Poisson’s ratio is maximized by the highly different mechanical properties of the two domains.
Using the omni-directionally stretchable film, a stretchable display that exhibits regular expansion during stretching, namely the distortion-free stretchable display is fabricated. In addition, the omni-directionally stretchable film with tailored negative Poisson’s ratio to fit the human skin is utilized for human-machine interface. Consequently, the various utilizations of the glass-fabric reinforced film from foldable to stretchable electronics are suggested and proven in this study.
유연 디스플레이에서 기판 재료는 유연성 뿐만 아니라 제조 공정과 소자에 대한 안정적인 기반을 제공하기 때문에 중요한 역할을 한다. 따라서 유연 기판은 높은 기계적 강도, 유연성, 내열성 및 고온 공정을 위한 치수안정성까지 가져야 한다. 이러한 요구를 충족시키는 유연 디스플레이 기판 재료로써 유리 직물 및 실록산 하이브리드 재료로 이루어지는 유리 직물 강화 하이브리드 필름이 제시되었다. 유연한 유기 부분과 열화학적으로 안정적인 무기 부분을 가지는 실록산 하이브리드 재료는 유리 섬유 강화 하이브리드 필름 뿐만 아니라 플렉시블 하드 코팅에도 사용된다. 또한, 유리 섬유 강화 플라스틱 필름은 매트릭스 재료를 달리하여 다른 전자 기판에도 활용할 수 있다. 가령, 엘라스토머를 유리 직물로 강화함으로써 더 유연한 필름을 제작할 수 있다.
본 연구에서는 유리섬유 강화 하이브리드 필름과 실록산 하이브리드 기반 하드코팅을 통합하여 기판/하드코팅 일체형 필름을 제공한다. 높은 유연성, 기계적 강도, 광학적 투명도는 물론이고 반복적인 접힘 및 가혹한 기후에서의 접힌 상태와 같은 다양한 상황에서의 신뢰성으로 폴더블 디스플레이용 커버 윈도우로 활용될 수 있다.
또한 스트레처블 엘라스토머를 견고한 유리섬유로 보강하여 연속적인 표면 및 음의 푸아송비를 가지는 전방향 신축성 필름을 구현한다. 음의 푸아송 비는 음의 푸아송 비를 나타내는 옥세틱 구조와 이 구조의 열린 영역을 채우는 순수 엘라스토머로 구성되며, 유리 섬유 강화 영역과 엘라스토머의 매우 상이한 기계적 특성에 의해 음의 푸아송 특성을 최대화한다.
그리고 전방향 신축성 필름을 이용하여 신축 시 균일하게 팽창하는 신축성 디스플레이, 즉 왜곡이 없는 신축성 디스플레이를 제조한다. 또한 사람의 피부에 맞게 음의 푸아송비를 조절한 전방향 신축성 필름을 인간-기계 인터페이스에 활용했다. 따라서 본 연구에서는 접을 수 있는 전자 제품에서 신축성 있는 전자 제품에 이르기까지 유리 섬유 강화 필름의 다양한 활용이 제안되고 입증된다.
