KR100378843B1

KR100378843B1 - 다이렉트 프린팅 기법을 사용한 전계발광 시트의 제조방법

Info

Publication number: KR100378843B1
Application number: KR10-2000-0002306A
Authority: KR
Inventors: 김대용
Original assignee: 김대용
Priority date: 2000-01-19
Filing date: 2000-01-19
Publication date: 2003-04-07
Also published as: KR20000036321A

Abstract

LCD의 후면발광체, 광고용 조명 램프등으로 사용되고 있는 전계발광시트(EL시트)의 개선된 제조 방법이 개시되어 있다. 그러한 제조방법은 투명전극인 ITO필름의 상부에 유동성 조절제가 첨가된 형광체를 바인더와 믹싱한 후 다이렉트 프린팅법으로 코팅하여 형광층을 형성하는 공정과; 상기 형광층의 상부에 차례로 절연층, 카본 보호층, 및 후면 전극을 형성하는 공정들을 가짐에 의해, 발광효율과 휘도가 우수한 대형사이즈의 후막형 EL시트가 대량생산에 적합하게 제조된다.

Description

다이렉트 프린팅 기법을 사용한 전계발광 시트의 제조방법{Method for fabricating an electroluminescent sheets using direct printing technique}

본 발명은 전계발광시트(electroluminescent sheets: 이하 "EL시트"라 칭함)의 제조방법에 관한 것으로, 특히 대형사이즈의 후막형 EL시트의 제조에 적합한 제조방법에 관한 것이다.

통상적으로 EL시트는 물질의 열방사와는 다른 원리로, 전계를 걸어주는 것에 의해 빛을 내는 소자로서 알려져 있으며, 현재 LCD(Liquid Crystal Display)의 후면발광체, 광고용 조명 램프등으로 널리 사용되고 있는 실정이다.

그러한 EL시트는 전면 투명전극인 ITO필름상부에 형광층, 절연층, 카본 보호층, 및 후면 전극을 차례로 코팅하는 것에 의해 제조되는데, 종래에는 상기 형광층의 코팅부터 제조공정이 번거롭고 시간이 오래걸리는 문제가 있어, 대형사이즈의 후막형 EL시트의 제조에 적합하지 아니한 문제가 있어왔다.

상기한 문제는 도 1에서 도시된 바와 같이, 상기 ITO필름(10)의 상부에 형광층(20)을 코팅시 스크린 판(30)을 상기 ITO필름(10)의 상부에 블로킹하고서 공정을 진행하는데에서 부터 유발된다. 상기 도 1은 종래의 전계발광 시트 제조의 공정일부를 설명하기 위해 제시된 도면으로서, 스크린 판(30)의 망점을 통해서 형광체 페이스트를 인쇄하여 코팅막을 형성하는 이른 바, 스크린 인쇄공정을 보여준다. 이와 같이 스크린 판(30)을 사용하는 스크린 인쇄는 전면 투명전극(10)에 상기 스크린 판(30)을 완전히 밀착해서 인쇄하기가 매우 어렵기 때문에 상대적으로 휘도가 낮고, 이후의 절연층 인쇄과정에서는 인쇄되지 못한 핀홀 부분이 많아서 전면전극과 후면 전극의 단락이 발생할 가능성이 크다는 단점이 있다. 따라서 EL시트의 기능안정성이 떨어진다. 그리고 최적의 발광상태를 얻기 위해서는 각층마다 적정 두께가 인쇄되어야 하는데 스크린 인쇄공정으로는 여러번의 인쇄공정을 거쳐야만 원하는 두께를 얻을수 있어 생산 수율이 떨어지는 단점이 있다.

따라서, 발광효율과 휘도가 우수한 대형사이즈의 후막형 EL시트를 제조시에 제조공정을 간단히 하면서도 빠른 시간내에 적절히 제조할 수 있는 기술이 본 분야에서 절실히 요망된다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기와 같은 종래기술의 문제점 및 단점을 해소할수 있는 개선된 제조방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 발광효율과 휘도가 우수한 대형사이즈의 후막형 EL시트를 제조공정을 간단히 하면서도 빠른 시간내에 적절히 제조할 수 있는 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 다이렉트 프린팅(Direct printing)법을 사용하여 스크린 망 없이 한꺼번에 원하는 두께와 균일한 면을 가지는 코팅막을 형성하여 발광효율과 휘도 그리고 생산성을 높일수 있는 제조방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 EL시트를 구성하는 바인더를 발수성을 가진 열가소성 비닐계수지(2-butoxyethyl acetate + P(VDF/TrFE) + PMMA)를 사용하므로서 형광체의 안정성에 가장 치명적으로 손상을 주는 습기로부터 형광체를 보호 할 수 있게 하여 EL시트의 수명을 연장하는 제조 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 EL시트롤 구성하는 바인더를 유전상수가 높은 열가소성 비닐계수지(2-butoxyethyl acetate + P(VDF/TrFE) + PMMA)를 사용하므로서 절연층내의 분극 효과를 증대시키고 이로 인해 구동전압을 낮추어서 휘도가 높고 소비전력이 낮은 EL시트를 제조하는 방법을 제공함에 있다.

상기한 목적들의 일부를 달성하기 위한 본 발명의 일 예에 따른 EL시트 제조방법은, 투명전극인 ITO필름의 상부에 유동성 조절제가 첨가된 형광체를 바인더와 믹싱한 후 다이렉트 프린팅법으로 코팅하여 형광층을 형성하는 공정과; 상기 형광층의 상부에 차례로 절연층, 카본 보호층, 및 후면 전극을 형성하는 공정들을 가짐을 특징으로 한다.

다른 목적들의 달성을 위하여 바람직하게는, 상기 후면 전극의 상부에 발수성 코팅액을 코팅하여 방수층을 형성하는 공정을 더 가질 수 있으며, 폴리실록산계의 소포제를 상기 형광체의 분산시에 더 첨가할 수 있다.

본 발명의 상기 목적들 그리고 타의 목적 및 특징과 이점들은 첨부도면과 함께 설명되는 하기 설명에 의해 보다 명확하게 나타날 것이다.

도 1은 종래의 전계발광 시트 제조의 공정일부를 설명하기 위해 제시된 도면

도 2는 본 발명의 제조공정에 따라 완성된 전계발광 시트의 단면도

이하에서, 후막형 EL시트의 제조방법에 대한 본 발명의 바람직한 실시예가 상세히 설명된다. 도면내에서 종래의 그 것과 서로 동일한 부분이나 유사한 부분들은 비록 다른 도면에 표기되어 있더라도 참조의 편의상 동일 내지 유사한 참조부호로써 부여됨을 유의하여야 한다. 본 발명에서 사용되는 용어중 "전계발광 시트"는 각 구성층의 두께나 사이즈에 한정됨이 없이 다양하게 변경된 형태를 가질 수 있는 발광 소자를 의미한다.

먼저, 도 2에는 본 발명의 일 예의 제조공정에 따라 완성된 전계발광 시트의 단면도가 도시된다. 도면을 참조하면, 투명전극인 ITO필름(10), 다이렉트 프린팅법으로 코팅된 형광층(20), 절연층(30), 카본 보호층(40), 후면 전극(50), 및 방수층(60)이 차례로 형성된 단면구조가 보여진다.

먼저, 상기 형광층(20)을 형성하기 위하여, 상기 투명 전극인 ITO필름(10) 윗면에 형광체와 바인더(2-butoxyethyl acetate + P(VDF/TrFE) + PMMA)를 1∼5 : 1wt% 비율로 혼합하여 30분간 교반시킨후 30∼50㎛의 두께로 다이렉트프린팅(Direct printing)법으로 코팅하고 100∼130℃에서 5∼10분간 건조시키는 형광층 코팅 공정이 실시된다. 상기 다이렉트 프린팅법을 사용하여 EL시트를 제조할 경우, 스크린 판(30)과 인쇄기질인 ITO필름(10) 사이로 형광체 페이스트가 흘러 들어갈 수 있는데 이는 하기의 유동성 조절제의 첨가에 의해 원천적으로 방지된다. 본 실시예에서 사용되는 다이렉트 프린팅은 스크린 망 없이 한꺼번에 원하는 두께와 균일한 면을 가지는 코팅막을 형성하여 발광효율과 휘도 그리고 생산성을 높일수 있는 방법을 제공하는 핵심적 요인이 된다. 상기 형광체 페이스트의 유동성을 조절하고 정확한 패턴을 형성하기 위하여 요변성(Thixotropic property)를 부여하는 변성우레아계의 유동성 조절제를 0.1∼1wt% 정도 형광체 페이스트 제조시에 첨가한다. 이 유동성 조절제는 형광체 페이스트에 혼합된 후 3차원 구조를 형성하여 비중이 큰 형광체 분말이 침강하는 것을 방지하여 형광체 페이스트의 저장 안정성을 증가 시킨다. 그러나 페이스트가 코팅된 후 유동성 조절제에 의해서 점도가 순간적으로 증가할 경우 균일하게 도포되지 않은 부분이 평활성을 얻지 못해서 이부분에서 발광편차가 발생할 수 있다. 유동성 조절제에 의해서 저하된 균일 막 형성 능력을 보상해 주기 위해서 폴리아크릴레이트계의 레벨링 첨가제를 0.1∼1.5wt% 정도 첨가 하여 균일한 발광막을 형성 할 수 있다. 상기 다이렉트 프린팅법을 사용 할 경우 스크린 인쇄판을 사용한 경우보다 상대적으로 두꺼운 코팅막이 한번에 형성되는데, 코팅하는 막이 두꺼워 질 경우 도막내부와 외부의 건조속도가 달라서 내부 용제가 증발하는 과정에서 핀홀이 발생할 수 있다. 그리고 페이스트 제조과정에서도 발생한 기포에 의해서 핀홀이 발생할 가능성이 증가한다. 핀홀이 발생하면 그부분에서는 발광이 일어나지 않아 발광효율이 떨어지고 점결합으로 존재하여 제품의 품질을 저하시킨다. 이러한 핀홀 형성 가능성을 제거하기 위해서 본 실시예에서는 폴리실록산계의 소포제를 0.1∼1.5wt%정도 형광체 페이스트 분산과정에 첨가한다. 그리고 형광체 페이스트의 균일성이 확보되어야 발광막이 균일하게 형성되고 발광시에 발광편차가 없어진다. 이러한 균일성을 얻기 위해서는 첨가되는 안료 미립자가 바인더에 균일하게 분산되어야 한다. 형광체 페이스트 제조과정에 안료 친화그룹을 가진 고분자 물질을 안료량의 20∼40wt% 첨가하면 균일상의 페이스트가 제조된다.

이제, 도 2의 절연층(30)을 형성하기 위하여, 상기 형광층(20)의 상부에 산화물인 BaTiO₃와 같은 절연물질과 바인더(2-butoxyethyl acetate + P(VDF/TrFE) + PMMA)를 1∼4 : 1wt% 비율로 혼합하여 2시간 동안 교반시킨 후 10∼20㎛의 두께로 Direct printing법으로 코팅하고 100∼130℃에서 5∼10분간 건조시키는 절연층 코팅 공정을 실시한다. 여기에 사용된 바인더(2-butoxyethyl acetate + P(VDF/TrFE) + PMMA)는 유전상수(ε)가 12∼13으로 일반적인 바인더의 유전상수(ε)값 3∼5에 비해서 아주 높다. 절연층의 유전상수가 높을수록 층내의 분극이 잘 일어나게 되고 보다 낮은 구동전압에서 발광이 시작된다. 따라서 EL시트이 소비전력이 줄어들고 발광효율과 휘도가 증가한다. 절연층의 단위 두께 내에 고유전체인 BaTiO₃의 함량이 증가할수록 절연층의 유전상수값은 증가하게 된다. 따라서 절연층 페이스트 내에서 BaTiO₃함량이 증가 할수록 유리하지만 BaTiO₃의 함량이 증가하면 페이스트이점성이 증가하고 일정량 이상에서는 분산이 되지 않는다. 이러한 포화상태에서 이온성 그룹을 가진 고분자수지형 습윤분산제를 BaTiO₃첨가량의 2∼4wt% 정도 첨가하면 페이스트의 점도가 저하되어 더 많은 양의 BaTiO₃를 바인더 내에 분산시킬수 있고, 이로 인해서 발광효율이 커지게 된다. 절연층의 가장 큰 역할은 전면전극과 후면전극을 전기적으로 절연시켜 EL시트의 안정성을 유지하는 일이다. 따라서 절연층에 핀홀과 같은 결함이 발생할 경우 이 부분에서 전기적 단락이 일어나서 EL시트의 안정성이 크게 저하된다. 핀홀 발생의 가장 큰 원인은 페이스트 제조과정에서 발생한 기포와 도막 건조과정에서 도막 내부와 외부의 건조 속도 차이에 의한 것이다. 절연체 페이스트 제조과정에서 폴리실록산계의 소포제를 0.1∼1.5wt%정도 첨가하면 전체적인 핀홀 발생 가능성이 크게 줄어 들어 EL시트의 안정성이 증가한다.

도 2의 상기 카본 보호층(40)을 형성하기 위해, 상기 절연층(30) 상부에 카본층을 8∼15㎛두께로 Direct printing법을 사용하여 코팅하고 100∼130℃에서 5∼10분간 건조시키는 보호피막 형성공정을 실시한다. 형성된 상기 카본 보호층(40)은 고전계하에서 금속이온의 이동을 막아줌으로서 제조된 EL시트의 안정성을 유지하는 역할을 한다.

상기 후면 전극(50)을 형성하기 위하여, 상기 카본층(40)상부에 전도성이 우수한 은페이스트를 5∼10㎛두께로 Direct printing법을 사용하여 코팅하고 100∼130℃에서 20∼30분간 건조시키는 후면전극 형성 공정을 실시한다. 상기 형성된 후면전극은 도막의 연속성이 우수하여 발광면 전체에서 균일한 발광이 발생한다.

마지막으로 습기에 의한 EL시트의 수명감소현상을 줄이기 위해 발수성 코팅액(2-butoxyethyl acetate + P(VDF/TrFE) + PMMA)을 5∼10㎛두께로 코팅하고 100∼130℃에서 5∼10분간 건조하여 방수층(60)을 형성한다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 종래 기술에서 문제점이었던 불균일한 인쇄면 형성과 번거로운 인쇄공정으로 인한 생산성 저하의 문제를 Direct printing법과 적절한 첨가조제의 조합으로 전체적으로 균일한 코팅면을 형성하여 해소하므로서 발광효율과 휘도가 높고 생산성이 우수한 후막 EL시트를 용이하게 제조 할 수 있도록 하였다. 또한, 유전상수와 발수성이 큰 바인더를 사용하므로서 구동전압이 낮아져서 소비전력이 줄어들고, 수분에 대한 안정성이 증가하여 EL시트의 수명이 증가되게 하였다.

상술한 바와같이 본 발명에 따르면, 발광효율과 휘도가 우수한 대형사이즈의 후막형 EL시트를 제조시에, 제조공정을 간단히 하면서도 빠른 시간내에 적절히 제조할 수 있는 효과가 있다. 또한, 구동전압을 낮추어 저소비전력 특성을 가지게 하고, 소자의 수명을 증가시키는 이점을 갖는다.

상기한 본 발명은 도면에 따라 설명되고 예를들어 한정되었지만 사안에 따라 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 분야에 통상의 지식을 가진자에게 있어 여러 가지 변화와 변경이 가능함은 물론이다.

Claims

전계발광시트를 제조하는 방법에 있어서,

투명전극용 필음의 상부에 변성우레아계의 유동성조절제가 첨가된 형광체를 바인더와 믹싱 한 후 다이렉트 프린팅법으로 코팅하여 형광층을 형성하는 공정과;

상기 유동성 조절제에 의해 저하된 균일 막 형성 능력을 보상해 주기 위해 형광체의 분산시 폴리아크릴레이트계의 레벨링을 첨가하는 공정과;

상기 형광층의 상부에 차례로 절연층, 카본 보호층 및 후면전극을 형성하여 스크린 망 없이 한꺼번에 원하는 두께와 균일한 면을 가지는 코팅막을 형성함을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 후면 전극의 상부에 발수성 코팅액을 코팅하여 방수층을 형성하는 공정을 더 가짐을 특징으로 하는 방법.
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