다양한 종류의 고분자 matrix 수지를 유리직물에 함침시켜 제작하는 glass cloth reinforced polymer(GCRP) film이 차세대 디스플레이 기판소재로써 각광받고 있다. GCRP film은 고분자와 같이 유연하고 유리와 같은 열적 특성을 가진다. 하지만 GCRP film은 유리기판과 비교하여 낮은 광 투과율과 높은 haze 등의 문제를 가지고 있어 기판의 상용화에 걸림돌이 되고 있다. 기존의 GCRP film은 matrix수지와 유리직물간의 굴절률을 matching 시킴으로써 높은 광 투과성을 얻었으나 이러한 방법으로는 고성능의 디스플레이에 요구되는 낮은 haze 값을 만족시키지 못한다. 이는 matrix수지 혹은 또 다른 첨가제나 공정 조건 등이 광학 특성에 미치는 영향에 대해 좀 더 많은 연구가 필요하다는 것을 의미한다. 따라서 본 연구에서는 다른 종류의 저굴절 수지와 반응성 희석제를 사용하여 GCRP film을 제작하고 이들의 광학 특성과 열적 특성을 비교해 보았다. 일반적으로 GCRP는 유리직물과 matrix가 섞여 있으며, 이들의 경계면에서 빛이 산란되어 투명하게 제조하기 어렵다. 따라서 GCRP film이 우수한 광학특성을 가지도록 하기 위해 강화재인 유리직물과 굴절률이 유사한 수지로 GCRP film을 제작하였으며, matrix 수지의 경화 후 굴절률이 유리직물의 굴절률(1.560)과 에 일치하였을 때 높은 광 투과도와 낮은 haze 값을 나타내었다. 또한 GCRP film의 단점인 낮은 기계적 강도와 광 투과도를 보완하기 위하여 무기 네트워크의 구조로 인해 높은 광 투과율과 열 안정성을 가지는 유-무기 hybrid 수지 glycidyl polyhedral oligomeric silsesquioxane (POSS)와 지환형 실리콘 X-40-2670, 두 종류의 저굴절 수지를 도입하였다. 두 종류의 저굴절 수지를 도입하여 제작한 GCRP film 모두 안정한 siloxane의 무기 네트워크 구조로 인해 250 ℃에서도 각각 0.35 % 이하의 weight loss를 나타냄으로써 플렉서블 기판으로써의 요구조건을 만족하는 열 안정성을 나타내었다. 광학적 특성면에서는 저굴절 수지의 종류에 따라 GCRP film의 특성차이가 나타났다. 먼저 glycidyl POSS와 X-40-2670의 작용기의 반응성에 의해 경화 후 film의 경화률 차이가 나타났으며, GCRP film의 내부에 잔존하는 미경화 수지로 인해 남아있는 경우 유리직물과 경화된 수지를 포함하여 세 가지 서로 다른 굴절률을 가지는 상의 경계에서 빛이 산란되어 film의 광학적 특성이 저하되었다. 또한 glycidyl POSS의 화학구조 중 에테르로 연결된 사슬이 열에 의한 산화공정 시 발색단을 형성하여 가시광선의 400 nm 파장대의 빛을 흡수함으로써, 높은 YI를 나타내었다. 반면 X-40-2670은 말단의 안정한 사이클로 핵산고리에 의해 열과 자외선에도 쉽게 열화가 일어나지 않아 낮은 YI를 나타내었다. 추가적인 실험으로, 제작한 GCRP film의 광학적 특성 향상시키고자 matrix 수지에 낮은 점도를 가지면서도 양이온 개시제를 통해 빠르게 경화반응을 일으키는 지환형 epoxide 반응성 희석제를 도입하였다. 그러나 예상한 바와 달리, GCRP film에 도입한 반응성 희석제의 함량이 증가할수록 GCRP film의 광 투과도가 감소하고 haze가 증가하였다. 이는 지환형 반응성 희석제를 함유한 GCRP film은 경화 과정에서 열에 대한 수축이 발생하여 유리직물의 요철 형태의 표면을 형성하였으며, 이로 인해 GCRP film의 표면 haze가 증가한 것으로 판단된다. 따라서 matrix 수지의 점도를 낮추고 경화도를 향상 위해 반응성 희석제를 도입하고자 한다면 반응성 희석제의 경화 후 수축률과 film의 표면에 대한 추가적인 고찰이 필요하다고 생각된다.
본 연구에서 X-40-2670을 저굴절 수지로 도입하여 제작한 GCRP film은 90.51 %의 높은 광 투과도와 1.44 %의 낮은 haze 값을 가짐으로써 뛰어난 광학 특성을 나타내었다. 또한 250 ℃의 온도에서도 높은 광학특성을 유지하여 oxide TFT 공정 또는 organic TFT 공정에 GCRP flim이 적용 가능할 것이라 판단된다. 그뿐만 아니라 matrix 수지로 무기물과의 친화성이 좋은 에폭시 고분자를 도입하여 주기적인 스트레스에도 변함없는 기계적 특성 등을 보였다. 따라서 본 연구에서 제작한 GCRP film의 플렉서블 디스플레이용 기판으로써의 적용 가능성을 확인할 수 있었으며, 향후 태양전지 등 내열성을 가지는 유연한 투명 film이 필요한 다양한 분야에 응용될 수 있을 것이다.