KR100881320B1

KR100881320B1 - 고휘도 광반사용 잉크 및 제조 방법

Info

Publication number: KR100881320B1
Application number: KR1020070040953A
Authority: KR
Inventors: 우기주
Original assignee: 주식회사 우즈필
Priority date: 2007-04-26
Filing date: 2007-04-26
Publication date: 2009-02-02
Also published as: KR20080096059A

Abstract

본 발명은 발광다이오드(LED) 등과 같은 광반사 소자의 광반사율을 향상시키기 위한 고휘도 반사용 잉크 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 광반사 소자의 측면과 바닥면에 반사층을 형성하여 광 반사율을 향상시키고, 저렴한 반사층의 형성방식을 채용함으로써 광반사 소자의 광손실을 막아 광량 상승 및 제조 비용을 절감하는 효과가 있다.

발광 다이오드(LED), 광 반사율, 박막 알루미늄, 아크릴수지

Description

고휘도 광반사용 잉크 및 제조 방법 {High reflective ink and manufacturing process for high brightness }

도 1은 종래의 램프 타입 발광 다이오드 소자의 종단면도.

도 2는 본 발명에 따른 고휘도 광반사용 잉크의 제조공정을 도시한 도면.

도 3은 본 발명에 따른 박막 알루미늄 페이스트 및 혼합 교반 공정을 도시한 도면.

도 4는 본 발명에 따른 고휘도 광반사용 잉크를 인쇄한 발광 다이오드 소자의 사진.

도 5는 도 4에 따른 발광 다이오드 소자의 종단면도.

도 6은 본 발명에 따른 고휘도 광반사용 잉크를 PET 필름에 인쇄한 인쇄막의 2000배 확대 사진.

도 7은 도 6에 따른 인쇄층의 단면도.

*** 도면의 간단한 설명 ***

1: 잉크 층 2: 에폭시 수지

3: 양극 리드 4: 음극 리드

5: 양극 본딩 패드 6: 다이패드

8: 리드프레임 컵 9: 발광다이오드칩

10: 금선 11: 음극 본딩 패드

12: 아크릴 수지 층 13: 알류미늄 박막

14: PET 필름

본 발명은 고휘도 광반사용 잉크 및 제조 방법에 관한 것으로 좀 더 구체적으로는 발광다이오드(LED) 등과 같은 광반사 소자의 광반사율을 향상시키기 위한 고휘도 반사용 잉크 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

도1은 종래의 램프 타입(Lamp type)의 발광 다이오드 소자를 나타낸 것으로, 니켈 또는 은으로 도금된 리드 프레임 컵(8)의 다이패드(6)에 발광다이오드칩(9)을 실장하고, 다이패드(6)에 실장된 발광다이오드칩(9)과 양극 본딩패드(5)로 연결한다. 이때, 양극 본딩 패드(5)와 음극 본딩 패드(11)는 각각 양극 리드(3)와 음극 리드(4)에 전기적으로 연결된다. 다음에 에폭시 수지(2)로 몰딩하고 이를 트리밍하여 개별화함으로써 제품을 완성하게 된다.

이렇게 구성된 종래의 발광다이오드 소자는 통상적으로 패키지 측면의 광손 실율이 40%를 차지한다. 특히 팸프형 발광다이오드 소자의 경우 리드 프레임컵(8)을 통하여만 전면에 반사된다.

한편, 리드 프레임컵(8)이 없는 다른 발광 다이오드 소자의 경우는 전반사의 효과로 5% 미만이 전면 반사된다. 따라서 이와 같은 종래의 발광다이오드 소자들은 광손실이 많았다.

또한 일부 발광다이오드 소자는 다이패드(6) 면에 광반사율이 떨어지는 층을 이룸으로써, 바닥면으로 반사된 손실광 30%중 일부만이 전면 반사에 기여하여 발광다이오드칩(9)의 보유 발광의 50% 수준만을 활용하고 있는 실정이다.

이는 결과적으로 발광다이오드칩(9)이 방사하는 빛의 50% 이상을 흡수 또는 산란시켜 전방으로 방사 광량을 줄임으로써, 발광다이오드 소자의 광휘도를 떨어뜨리는 문제점을 가지고 있었다.

따라서, 본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 발광다이오드(LED) 등과 같은 광반사 소자의 측면과 바닥면에 반사층을 형성하여 빛 손실을 줄임과 동시에 광반사율이 향상될 수 있도록 하기 위한 고휘도 광반사용 잉크를 제공하는데 있다.

또한, 그와 같은 고휘도 광반사용 잉크를 저렴한 제조 비용과 간단한 공정을 통해 제조할 수 있는 고휘도 광반사용 잉크의 제조 방법을 제공하는데 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은;

프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트(Propylene glycol monomethyl ether acetate), 디메틸 글루타레이트(Dimethyl glutarate)와 디메틸석시네이트(Dimethyl succinate)를 3 : 5 : 2의 무게비로 혼합한 용매 용액와, 아크릴계 공중합체를 65 : 35의 무게비로 혼합한 후, 60℃로 승온하여 5시간 이상 용해하여 아크릴 수지 바인더를 제조하는 단계와;

상기 혼합 제조한 아크릴 수지 바인더 20%, 박막 알류미늄 페이스트 75%, 실리콘계 소포제 1%, 침강 방지제 2%, 습윤제 2%를 혼합하고, 상온에서 서서히 약 2시간 이상 교반 혼합하는 단계;로 이루어지는 것을 그 기본적인 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 고휘도 광반사용 잉크 및 제조 방법을 첨부된 도면을 참고로 하여 상세히 기술되는 실시예에 의하여 그 특징들을 이해할 수 있을 것이다.

이때, 도 2는 본 발명에 따른 고휘도 광반사용 잉크의 제조공정을 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명에 따른 박막 알루미늄 페이스트 및 혼합 교반 공정을 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 고휘도 광반사용 잉크를 인쇄한 발광 다이오드 소자의 사진이고, 도 5는 도 4에 따른 발광 다이오드 소자의 종단면도이고, 도 6은 본 발명에 따른 고휘도 광반사용 잉크를 PET 필름에 인쇄한 인쇄막의 2000배 확대 사진이고, 도 7은 도 6에 따른 인쇄층의 단면도이다.

도 2에 의하면, 본 발명에 따른 고휘도 광반사용 잉크는 다음과 같은 공정 순서에 따라 제조된다.

(A) 아크릴수지 바인더의 제조 공정

용매로 사용하기 위해 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트(Propylene glycol monomethyl ether acetate), 디메틸 글루타레이트(Dimethyl glutarate)와 디메틸석시네이트(Dimethyl succinate)를 무게비(이하, 함량비율은 모두 '무게비' 임) 30 : 50 : 20으로 혼합하여 용매 용액을 제조한다.

상기 혼합된 용매 용액에 아크릴계 공중합체인 메타크릴산 중합체를 서서히 투입하여 용매 용액과 메타크릴산 중합체를 65 : 35의 무게비로 혼합한 후, 60℃로 승온하여 5시간 이상 용해하여 아크릴 수지 바인더를 제조한다.

(B) 박막 알류미늄 페이스트 제조 공정

도 3을 참고하면, 얇은 PET필름(100)에 알류미늄으로 진공증착하고(B1), 이 진공 증착된 필름을 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트(Propylene glycol monomethyl ether acetate)에 담그고 4~5시간이 경과되면 진공증착된 알류미늄 막(110)과 PET필름(100)간의 분리가 일어난다(B2).

이때, PET 필름만을 건져내고, 분해되어 있는 알류미늄 박을 분산기로 고속 회전하여 미립화하여 박막 알류미늄 페이스트를 제조한다. 이때 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트(Propylene glycol monomethyl ether acetate)와 알류미늄 박의 무게 비를 90 : 10 내지, 89 : 11 정도로 유지하여야 최대의 분산력과 균일도를 유지할 수 있다. 알류미늄 박의 입자 크기는 10~12㎛을 유지해야 한다. 함량비가 미량이거나 초과할 경우 휘도 저하의 원인이 되며 또한 박막의 입자 크기(13)를 유지하지 못할 경우 잉크 표면의 불균일로 인하여 반사 휘도를 유지하기 어렵다.

(C) 혼합 교반 공정

다시 도 3을 참고하면, 상기 단계(B)를 통해 제조된 박막 알류미늄 페이스트 75%와, 상기 단계(A)에서 혼합 제조한 아크릴 수지 바인더 20%, 실리콘계 소포제 1%, 침강 방지제 2%, 습윤제 2%를 혼합(표1의 ⓓ)하고(C1), 상온에서 서서히 2∼3시간 이상 교반 혼합하면 제조 공정이 끝난다.(C2)

이렇게 얻게 된 함량비는 각 구성 성분 간의 함량비를 달리했을 때의 광 반사율과 발광다이오드 면과의 밀착성을 고려하여 선택된 함량비로서, 이는 하기의 '표 1'에 도시한 바와 같다.

결론적으로 제조된 고휘도 잉크를 원하는 곳에 다양한 방법으로 코팅을 하면(도12) 빛 손실을 막고 반사를 증대시켜 고휘도의 발광다이오드를 얻을 수 있다.

(표1. 잉크 조성 함량별 반사율과 부착 시험)

	ⓐ	ⓑ	ⓒ	ⓓ	ⓔ	비 고
알류미늄페이스트	60	65	70	75	80
아크릴Binder	35	30	25	20	15
소포제	1	1	1	1	1	실리콘계 소포제
침강방지제	2	2	2	2	2
습윤제	2	2	2	2	2
합계(wt%)	100	100	100	100	100

광택 측정치	75	87	89	95	99	BYK-Garder사(社) 광택측정기 60°광반사율(%)을 측정한 것임
밀착력(100/100)	0/100	0/100	0/100	0/100	2/100	1mm간격으로 100칸을 cross cut 하여 스카치 테입 밀착시험으로 100칸중 박리되는 칸수를 기록

이상과 같은 공정을 통해 제조된 본 발명에 따른 고휘도 광반사용 잉크는 다양한 광반사 소자의 광반사율을 향상시키기 위해 사용될 수 있다.

그 일 예로서, 도 4는 본 발명에 따른 고휘도 광반사용 잉크를 딥핑(Deeping)의 방법으로 코팅한 발광 다이오드 사진이고, 도 5는 그 단면도를 도시한 것이다.

즉, 에폭시 수지(2) 층의 측면과 바닥면에 본 발명에 따른 고휘도 광반사용 잉크를 코팅(1)하여 줌으로서, 기존의 도금이나 진공증착법보다 간단하고 비용도 저렴하며, 반사효과도 우수하다.

물론, 본 발명에 따른 고휘도 광반사용 잉크는 그 적용예가 상기 발광 다이오드로 국한되는 것은 아니고, 자동차의 헤드램프나 각종 조명기구 등과 같이 빛을 이용하는 조명기구들 즉 빛을 이용하여 배후 면의 빛 손실을 차단하여 반사되어 전면으로 반사되어 휘도를 높이고자 하는 기구들은 본 발명에 따른 고휘도 광반사용 잉크로 간단하고 손쉽게 코팅하거나 실크스크린 인쇄, 스프레이 코팅 등의 기법으 로 코팅하여 높은 에너지 효율을 얻을 수 있다.

또 다른 본 발명에 따른 고휘도 광반사용 잉크의 적용 예가 도 6 및 도 7에 도시된 바 있다. 이에 의하면, PET 필름(14)에 본 발명에 따른 고휘도 광반사용 잉크를 실크스크린 인쇄하여 인쇄막을 형성하면 알류미늄 박막층(13)과 아크릴 수지층(12)을 형성하여 고휘도 반사막을 형성할 수 있음을 보여주는 단면도이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 고휘도 광반사용 잉크를 이용하여 발광 다이오드 등과 같은 광반사 소자의 측면과 바닥면에 반사층을 형성하게 되면 저렴한 비용과 쉬운 공정으로 반사율이 높은 고휘도의 발광다이오드를 얻을 수 있게 하는 장점이 있다.

또한, 발광 다이오드 뿐만 아니라 자동차의 헤드램프나 각종 조명기구 등과 같이 빛을 이용하는 다양한 종류의 광반사 소자의 빛 손실을 막기 위한 반사판의 코팅으로 보다 광 반사율이 향상된 소자를 제조할 수 있는 장점이 있다.

Claims

프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트(Propylene glycol monomethyl ether acetate), 디메틸 글루타레이트(Dimethyl glutarate)와 디메틸석시네이트(Dimethyl succinate)를 3 : 5 : 2의 무게비로 혼합한 용매 용액와, 아크릴계 공중합체를 65 : 35의 무게비로 혼합한 후, 60℃로 승온하여 5시간 이상 용해하여 아크릴 수지 바인더를 제조하는 단계와;

상기 혼합 제조한 아크릴 수지 바인더 20%, 박막 알류미늄 페이스트 75%, 실리콘계 소포제 1%, 침강 방지제 2%, 습윤제 2%를 혼합하고, 상온에서 서서히 2시간 이상 교반 혼합하는 단계;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고휘도 광반사용 잉크의 제조 방법.
제 1항에 있어서, 상기 박막 알류미늄 페이스트는;

얇은 PET필름에 알류미늄으로 진공증착하고, 그 진공 증착된 필름을 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트(Propylene glycol monomethyl ether acetate)에 담그고 4~5시간이 경과되어 진공 증착된 알류미늄 막과 PET필름간의 분리되면, PET 필름을 분리 제거하고, 분해되어 있는 알류미늄 박을 분산기로 고속 회전하여 미립화하여 제조하는 것을 특징으로 하는 고휘도 광반사용 잉크의 제조 방법.
제 2항에 있어서,

상기 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트(Propylene glycol monomethyl ether acetate)와 알류미늄 박은 90 : 10 내지 89 : 11의 무게비를 유지하는 것을 특징으로 하는 고휘도 광반사용 잉크의 제조 방법.
광반사 소자에 도포되되, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트(Propylene glycol monomethyl ether acetate)와 디메틸 글루타레이트(Dimethyl glutarate) 및 디메틸석시네이트(Dimethyl succinate)를 3 : 5 : 2의 무게비로 혼합한 용매 용액와, 아크릴계 공중합체를 65 : 35의 무게비로 혼합한 후 60℃로 승온하여 5시간 이상 용해하여 아크릴 수지 바인더 20%, 박막 알류미늄 페이스트 75%, 실리콘계 소포제 1%, 침강 방지제 2%, 습윤제 2%를 혼합하고, 상온에서 서서히 2시간 이상 교반 혼합하여서 이루어지는 것을 특징으로 하는 고휘도 광반사용 잉크.
제 4항에 있어서,

상기 광반사소자는 발광다이오드, 헤드램프, LCD Back-Light, 조명기구 중에 어느 하나인 것을 특징으로 하는 고휘도 광반사용 잉크.