The effect of chain orientation and relaxation on the characteristics of poly(ethylene naphthalate) (PEN) flexible substrate has been studied. It was found that the coefficient of thermal expansion (CTE) of PEN under 100 ℃ decreased as low as 20 ppm/℃ due to the lowering of chain mobility by chain orientation. The thermal shrinkage was found to appear near glass transition temperature because of chain relaxation. It could be minimized by thermal annealing but CTE increased again up to 70 ppm/oC which was 65% of intrinsic CTE of PEN. Unstrained thermal annealing made possible to avoid the thermal shrinkage with maintaining low CTE obtained by chain orientation. Chain orientation did not affect the optical transmittance; however, thermal annealing caused the decrease of optical transmittance up to 5%. This was understood by the minor crystallization due to the thermal annealing near glass transition temperature.

폴리(에틸렌 나프탈레이트)(PEN)의 사슬 배향과 이완이 PEN 유연기판의 치수안정성 및 광학 특성에 미치는 영향에 대하여 살펴보았다. 사슬이 배향된 PEN 기판은 사용온도 증가 시 PEN 분자 유동성을 감소시켜 100 ℃ 이하에서 PEN의 열팽창계수(CTE)를 20 ppm/℃까지 감소시키나, 유리전이온도 근처에서 연신된 사슬의 이완에 의하여 열수축이 발생됨을 알 수 있었다. 유리전이온도 근처에서의 열처리는 이러한 열수축을 최소화시킬 수 있으나 사슬이완에 따른 PEN 분자의 경직성 또한 감소되어 열팽창계수가 연신 전 PEN의 고유 CTE의 65% 정도인 70 ppm/oC까지 다시 증가함을 확인하였다. 열처리 과정에서 연신된 필름에 응력을 가하지 않는 경우, 열수축 시작 온도 증가와 함께 열수축을 최소화할 수 있으며 연신에 의해 얻어진 낮은 CTE 또한 유지할 수 있었다. 배향에 의한 광 투과도 감소는 없는 반면 열처리는 미약한 결정화를 발현시켜 5% 정도의 광 투과도가 감소됨을 알 수 있었다.

Keywords: poly(ethylene naphthalate); flexible substrate; coefficient of thermal expansion; chain orientation; thermal annealing.