A cover window having a high flexibility, mechanical strength, and transparency is required in a flexible display. There is need for new materials having high flexibility and strength together since these properties are rarely compatible in general materials. In this reason, organic-inorganic hybrid material, which has flexibility through organic chain structure and high strength through inorganic mesh structure together, has been developed. Especially, the glass-fabric reinforced (GFR) composite film using a siloxane-based organic-inorganic hybrid material has high transparency and durability while enhancing the flexibility and mechanical properties of the hybrimer thorough the glass-fabric. Siloxane network, which is inorganic bond formed by sol-gel process, makes the hybrimer have high mechanical strength and thermal stability, and organic network makes hybrimer have flexibility.
In this study, a siloxane based organic–inorganic hybrimer using thiol-ene reaction was developed, which has transparency, flexibility, and high mechanical strength. The organic-inorganic materials have high thermal stability and mechanical properties through siloxane networks formed by sol-gel process, and flexibility through organic chains formed by polymerization. Thiol-methacrylate hybrimer was fabricated by adding chemicals containing thiol groups, where the thiol-ene reaction forms thioether and increases polymerization degree. The hybrid materials having flexibility through thioether bond, and high strength and thermal stability through high polymerization degree were fabricated. The siloxane based hybrid materials cured by thiol-ene reaction were analyzed about mechanical properties, thermal stability, and thermomechanical properties and compared with methacrylate siloxane hybrimer.
The siloxane hybrid material cured by thiol-ene reaction was combined with glass-fabric to be GFRHybrimer film for application of flexible cover window. The hard coating was applied on GFRHybrimer film for enhancement of surface hardness. The fabricated composite film was analyzed about mechanical properties, thermal stability, and transparency. In addition, folding test was conducted to confirm that the fabricated composite film has a flexibility and durability suitable for cover window.
플렉시블 디스플레이에서 높은 수준의 유연성과 기계적 강도, 투명도를 가지는 커버윈도우가 요구되고 있다. 일반적으로 높은 유연성과 고강도는 양립하기 힘들기 때문에, 두가지 특성을 동시에 가지는 새로운 재료가 요구된다. 이를 위해, 유기 사슬 구조와 무기 망목 구조를 통해 유연성과 고강도를 동시에 보유하는 유-무기 하이브리드 재료가 개발되었다. 특히, 실록산 기반 유-무기 하이브리드 재료를 이용한 유리섬유 강화 복합체 필름은 유리섬유를 통해 하이브리머의 유연성과 기계적 특성을 강화함과 동시에 높은 투명성과 내구성을 지닌다.
본 연구에서는 투명하고 유연하며 동시에 높은 기계적 강도를 가지는 싸이올-엔 반응 경화를 이용한 실록산 유-무기 하이브리드 재료를 개발하였다. 솔-젤 공정을 이용하여 형성된 무기 구조인 실록산은 높은 열 안정성과 기계적 특성을 가지며, 광경화를 통해 형성된 유기 구조는 동시에 재료가 유연하게 만든다. 기존의 메타크릴-실록산 하이브리드 재료에 싸이올 작용기를 가지는 물질을 더하여 싸이오에터 결합을 형성하였고, 동시에 빠른 반응속도를 가진 싸이올 통해 유기 구조의 중합도를 증가시켰다. 유연한 싸이오에터 결합을 통해 높은 유연성과 증가한 중합도로 인해 높은 강도와 열 안정성을 가지는 하이브리드 재료를 제작하였다. 제작된 싸이올-엔 반응 경화 실록산 하이브리드 재료의 기계적 특성, 열 안정성, 열 기계적 특성을 기존 메타크릴-실록산 재료와 비교하였다.
커버 윈도우 응용을 위해, 싸이올-엔 반응 경화 실록산 하이브리드 재료와 유리섬유를 결합하여 투명한 유리섬유 강화 복합체 필름을 제작하였다. 제작된 유리섬유 강화 복합체 필름의 표면 경도 향상을 위해 필름 위에 하드 코팅을 적용하였다. 이후, 제작된 투명한 유리섬유 강화 복합체 필름의 기계적 특성, 열 안정성 및 투명성을 분석하였다. 추가적으로 폴딩 테스트를 진행하여 제작된 유리섬유 강화 복합체 필름이 커버 윈도우에 적합한 유연성과 내구성을 가지고 있는지 확인하였다.
