In the past, Although flat and hard to change, flat-panel displays which are easy to mass-produce and strong mechanical strengths have dominated most mobile devices market However, With increasing interest in the portability and comfort of mobile devices, interest and research on flexible displays is increasing. In order to actualize a flexible device, the battery, the substrate, and the components constituting the display must not be broken even if they are bent. Therefore, studies for making such components with materials having a certain degree of bending property without using a conventional hard and cracked glass-like material are actively conducted. Organic materials are the most actively studied materials for the fabrication of flexible displays. These materials have good impact resistance and can withstand warpage, so they can be fully compatible with flexible displays. However, due to its low heat resistance and scratch resistance, it can consist of flexible devices. However, due to its low heat resistance and scratch resistance, it is not compatible with various processes and is difficult to commercialize. In order to make up for this, and to obtain the advantages of both materials, many organic-inorganic hybrid materials in which an organic structure and an inorganic structure exist together are being actively researched.
In this study, oligosiloxane having various siloxane bond structures with epoxy functional groups was prepared by sol - gel process and hydrogen silylation reaction, and cationic polymerization reaction was performed to produce epoxy organic - inorganic hybrid material. Epoxy resins with various siloxane bonding structures were synthesized and their mechanical properties were compared to find an oligosiloxane structure suitable for the most flexible displays. oligosiloxane having a random structure, oligosiloxane having a square structure, oligosiloxane having a three-dimensional ordered ladder shape, and oligosiloxane having a three-dimensional cube shape were prepared and compared with each other.
It was confirmed that the oligosiloxane having a three - dimensional ordered structure had higher mechanical strength and scratch resistance than the random structure. Compared with the square structure, the three-dimensionally arranged ladder structure also showed high mechanical strength and scratch resistance, but it was confirmed that the two-dimensionally arranged structure was further stretched with respect to external tensile and bending deformation by tensile test and in-situ bending test.
종래에는 평면적이고 모양을 바꾸기 힘든 구조이지만 대량생산에 용이하고 단단한 평판 디스플레이가 대부분의 모바일 기기 시장을 장악했다. 하지만, 모바일 디바이스의 휴대성과 편안함에 대한 사람들의 관심이 늘어나면서, 플렉시블 디스플레이에 대한 관심과 연구도 점점 많아지고 있다. 플렉시블한 디바이스의 구현을 위해서는 디스플레이를 구성하는 배터리, 기판, 소자들이 모두 휘어지는 변형에도 깨지지 않아야 한다. 따라서 기존의 단단하고 깨지는 글라스와 같은 재료를 사용하지 않고 어느정도의 굽힘성을 가지는 재료들로 이러한 구성품들을 만드는 연구들이 활발하게 진행되고 있다. 플렉시블 디스플레이에 적용하기 위해 가장 활발하게 연구되고 있는 재료는 유기물질이다. 이러한 재료들은 충격내성이 좋고 휘어짐에도 어느정도 버티기 때문에 플렉시블 디스플레이와 충분히 호환될 수 있다. 하지만 낮은 내열성과 긁힘 내성 때문에 각종 공정에 호환되지 못하고 상업화가 힘들다. 이를 보완하고 두 재료의 장점을 함께 얻기 위해 유기구조와 무기구조가 함께 존재하는 유-무기 하이브리드 재료가 많이 연구되고 있다.
본 연구에서는 에폭시 작용기가 달린 다양한 실록산 결합 구조를 가지는 올리고실록산을 솔-젤 공정과 수소규소화 반응을 이용하여 만들고 이를 양이온 중합반응 시켜 에폭시 유-무기 하이브리드 재료를 제조하였다. 다양한 실록산 본딩 구조를 가지는 에폭시 레진이 합성되었고 이의 기계적 특성을 비교하여 가장 플렉시블 디스플레이에 적합한 올리고 실록산 본딩 구조를 찾았다. 무작위 구조를 가지는 올리고 실록산, 정사각형 구조를 가지는 올리고 실록산, 3차원의 정돈된 사다리 모양을 가지는 올리고 실록산, 정육면체의 3차원 정돈성을 가지는 올리고 실록산의 4개의 샘플을 만들어 서로 비교하였다.
무작위 구조에 비해 3차원 정돈된 구조를 가지는 올리고 실록산이 더 높은 기계적 강도와 스크래치 내성을 보임을 확인하였다. 정사각형 구조에 비해 3차원으로 정돈된 사다리 구조는 역시 높은 기계적 강도와 스크래치 내성을 보였으나 2차원적으로 정돈된 구조가 외부의 인장, 굽힘 변형에 대해서 더 늘어나는 것을 인장 실험과 나노 벤딩 실험을 통해 확인하였다.
