KR101021295B1 - A coating film manufacturing apparatus and manufacturing method coating film of use it - Google Patents
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Abstract
본 발명은 코팅막의 연속적인 건조 및 열처리가 가능하도록 한 코팅막 제조장치 및 이를 이용한 코팅막 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a coating film production apparatus and a coating film manufacturing method using the same to enable continuous drying and heat treatment of the coating film.
본 발명에 의한 코팅막 제조장치는, 유연성기판(102)을 이송하는 이송유닛(110)과, 상기 유연성기판(102) 표면의 오염물을 제거하는 정화유닛(120)과, 상기 유연성기판(102) 표면에 슬롯다이코팅법(slot-die-coating)으로 코팅막(104)을 형성하는 코팅유닛(130)과, 상기 코팅막(104)이 형성된 유연성기판(102)을 가열하는 가열유닛(140)과, 상기 코팅막(104)에 포함된 휘발성용매를 흡입하여 배출하는 배기유닛(150)을 포함하여 구성되며, 상기 코팅막(104)은 발광소자의 구성요소인 발광층, 전극, 전하수송층, 완충층 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이와 같은 구성에 의하면, 표면조도가 우수하고 균일한 두께를 가지는 코팅막을 대량생산 가능한 이점이 있다.The coating film manufacturing apparatus according to the present invention includes a transfer unit 110 for transferring the flexible substrate 102, a purifying unit 120 for removing contaminants on the surface of the flexible substrate 102, and a surface of the flexible substrate 102. A coating unit 130 for forming the coating film 104 by a slot-die-coating method, a heating unit 140 for heating the flexible substrate 102 on which the coating film 104 is formed, and And an exhaust unit 150 for sucking and discharging the volatile solvent included in the coating film 104, wherein the coating film 104 includes at least one of a light emitting layer, an electrode, a charge transport layer, and a buffer layer which are components of the light emitting device. Characterized in that. According to such a configuration, there is an advantage that mass production of a coating film having excellent surface roughness and uniform thickness.
발광소자, 건조, 열처리, 배기유닛 Light emitting element, drying, heat treatment, exhaust unit
Description
도 1 은 본 발명에 의한 코팅막 제조장치의 구성을 보인 개략도.1 is a schematic view showing the configuration of a coating film production apparatus according to the present invention.
도 2 는 본 발명에 의한 코팅막 제조장치의 일 구성인 가열체의 다른 실시예의 구성을 보인 개략도.Figure 2 is a schematic view showing the configuration of another embodiment of a heating element which is one configuration of the coating film production apparatus according to the present invention.
도 3 은 본 발명에 의한 코팅막 제조장치의 일 구성인 배기덕트의 구성을 보인 저면 사시도.Figure 3 is a bottom perspective view showing the configuration of the exhaust duct which is one configuration of the coating film production apparatus according to the present invention.
도 4 는 본 발명에 의한 코팅막 제조장치를 이용한 코팅막 제조방법을 나타낸 공정 순서도.Figure 4 is a process flow chart showing a coating film production method using the coating film production apparatus according to the present invention.
도 5 는 본 발명에 의한 코팅막 제조장치를 이용하여 형성된 일 실시예의 코팅막 표면의 AFM 사진 및 표면조도.5 is an AFM photograph and surface roughness of the surface of the coating film of one embodiment formed using the coating film production apparatus according to the present invention.
도 6 은 본 발명에 의한 코팅막 제조장치를 이용하여 형성된 다른 실시예의 코팅막 표면의 AFM 사진 및 표면조도.6 is an AFM photograph and surface roughness of the surface of the coating film of another embodiment formed by using the coating film production apparatus according to the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
100. 코팅막 제조장치 102. 유연성기판100. Coating film
104. 코팅막 110. 이송유닛104. Coating Film 110. Transfer Unit
112. 공급릴 114. 보관릴112.
116. 안내릴 120. 정화유닛116.
130. 코팅유닛 140. 가열유닛130.
142. 가열로 144. 가열체142. Heating Furnace 144. Heating Element
150. 배기유닛 152. 펌프150.
154. 배기덕트 156. 흡입구멍154. Exhaust
S100. 기판이송단계 S200. 표면정화단계S100. Substrate transfer step S200. Surface purification step
S300. 코팅단계 S400. 가열단계S300. Coating step S400. Heating stage
S500. 용매배기단계S500. Solvent Exhaust Step
본 발명은 코팅막 제조장치 및 이를 이용한 코팅막 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 표면조도가 우수하고 균일한 두께를 가지는 코팅막을 대량 생산 가능하도록 한 코팅막 제조장치 및 이를 이용한 코팅막 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a coating film manufacturing apparatus and a coating film manufacturing method using the same, and more particularly, to a coating film manufacturing apparatus and a coating film manufacturing method using the same to enable mass production of a coating film having excellent surface roughness and uniform thickness. .
오늘날 반도체 나노입자를 이용하는 발광소재는 자체 발광 및 저전력 소비 등의 이점과 더불어 수㎚ 크기에서 오는 양자제한 효과로 고순도, 고휘도, 고효율 색구현이 가능하여 차세대 발광소재로 인식되고 있다.Today, light emitting materials using semiconductor nanoparticles are recognized as next-generation light emitting materials because they can realize high purity, high brightness, and high-efficiency color with quantum limitation effects that come from several nm size with advantages such as self-luminous and low power consumption.
이러한 발광소재는 태양전지와 유사한 구조로서, 크게 기판, 전도성 박막층, 정공 수송층, 발광층, 전자수송층, 완충층 및 전극으로 구성되며, 다양한 코팅공정을 적용하여 보다 균일한 두께를 갖도록 하는데 많은 연구가 진행되고 있다.Such a light emitting material has a structure similar to that of a solar cell, and is largely composed of a substrate, a conductive thin film layer, a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer, a buffer layer, and an electrode, and many studies have been conducted to have a more uniform thickness by applying various coating processes. have.
다양한 코팅 공정 중에서 화학적 코팅공정은 스퍼터링, 열증발 등의 물리적 증착공정에 비하여 설비 투자 비용이 저렴하고 유지 및 관리가 용이한 이점은 있으나, 코팅을 실시한 후 필요에 따라 건조 및 열처리가 요구된다.Among various coating processes, the chemical coating process has the advantages of low equipment investment cost and easy maintenance and management compared to physical deposition processes such as sputtering and thermal evaporation, but drying and heat treatment are required as necessary after coating.
또한 화학적 코팅공정에 따라 형성된 코팅막은 물리적증착법에 의해 형성된 코팅막에 대비하여 균열 발생이 빈번하며 코팅막의 폭 및 길이 방향에서 균일 특성이 현저하게 저하되는 문제점이 있다.In addition, the coating film formed according to the chemical coating process is more frequently cracked than the coating film formed by the physical vapor deposition method, there is a problem that the uniformity characteristics in the width and length direction of the coating film is significantly reduced.
화학적 코팅 공정이 적용된 일 예로 대한민국 특허청 공개특허공보 제10-2005-0003548호에는 '발광소자용 양자점 실리케이트 박막의 제조방법'이 개시되어 있다. As an example of applying a chemical coating process, Korean Patent Application Publication No. 10-2005-0003548 discloses a method of manufacturing a quantum dot silicate thin film for a light emitting device.
이러한 기술은 실리케이트 전구체를 양자점과 혼합하여 기판 위에 화학적으로 코팅한 후 열처리하여 양자점 실리케이트 박막을 형성할 수 있도록 하는 것이다.This technique allows the silicate precursor to be mixed with the quantum dots, chemically coated on a substrate, and then heat-treated to form a quantum dot silicate thin film.
그러나, 열처리공정시에 가열 온도를 제어하는데 어려움이 있으며, 또한 가열 온도 제어의 어려움으로 인하여 실리케이트 박막의 균열이 발생하게 되는 문제점이 있다.However, there is a difficulty in controlling the heating temperature during the heat treatment process, and there is also a problem in that cracking of the silicate thin film occurs due to difficulty in controlling the heating temperature.
즉, 코팅에 사용되는 휘발성 용매의 증발 및 열처리 제어의 어려움으로 코팅막에 균열이 발생되고, 두께가 불균일하게 되어 불완전할 뿐 아니라, 또 다른 코팅층이 코팅되는 경우 균열에 의해 발광소자의 발광효율이 저하되거나 발광하지 못하게 되는 문제점이 있다.That is, due to the difficulty in controlling the evaporation and heat treatment of the volatile solvent used for coating, cracks are generated in the coating film, the thickness is uneven, and incomplete, and when the other coating layer is coated, the luminous efficiency of the light emitting device is reduced by the cracking. Or there is a problem that can not be emitted.
본 발명의 목적은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 화학적 코팅공정을 이용하여 대면적의 코팅막을 형성하되, 건조시에 휘발성 용매의 흡입량을 순차적으로 감소시켜 코팅막의 균열이 최소화되도록 한 코팅막 제조장치 및 이를 이용한 코팅막 제조방법을 제공하는 것에 있다.An object of the present invention is to solve the problems of the prior art as described above, to form a large-area coating film using a chemical coating process, so as to sequentially reduce the intake amount of volatile solvent during drying to minimize cracking of the coating film One coating film production apparatus and a coating film manufacturing method using the same.
본 발명의 다른 목적은, 코팅막을 열처리시에 가열 방향을 일 방향으로 제어하여 코팅막 내부에서 외부로 순차적으로 건조되도록 하고, 건조 및 열처리를 연속적으로 실시함으로써 균일한 코팅막을 대량 생산 가능하도록 한 코팅막 제조장치 및 이를 이용한 코팅막 제조방법을 제공하는 것에 있다.Another object of the present invention is to control the heating direction in one direction during the heat treatment of the coating film to sequentially dry from the inside to the outside of the coating film, and to perform a continuous drying and heat treatment coating film production capable of mass production of a uniform coating film An apparatus and a coating film manufacturing method using the same are provided.
본 발명에 의한 코팅막 제조장치는, 유연성기판을 이송하는 이송유닛과, 상기 유연성기판 표면의 오염물을 제거하는 정화유닛과, 상기 유연성기판 표면에 슬롯다이코팅법(slot-die-coating)으로 코팅막을 형성하는 코팅유닛과, 상기 코팅막이 형성된 유연성기판을 가열하는 가열유닛과, 상기 코팅막에 포함된 휘발성용매를 흡입하여 배출하는 배기유닛을 포함하여 구성되며, 상기 코팅막은 발광소자의 구성요소인 발광층, 전극, 전하수송층, 완충층 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.The coating film manufacturing apparatus according to the present invention includes a transfer unit for transferring a flexible substrate, a purifying unit for removing contaminants on the surface of the flexible substrate, and a coating film on the surface of the flexible substrate by slot-die-coating. A coating unit to be formed, a heating unit to heat the flexible substrate on which the coating film is formed, and an exhaust unit to suck and discharge the volatile solvent included in the coating film, wherein the coating film is a light emitting layer that is a component of a light emitting device; It characterized in that it comprises at least one of an electrode, a charge transport layer, a buffer layer.
상기 정화유닛은, 상기 유연성 기판 일면에 자외선 또는 적외선을 조사하는 것을 특징으로 한다.The purification unit is characterized in that for irradiating ultraviolet or infrared radiation to one surface of the flexible substrate.
상기 가열유닛은, 상기 유연성기판을 내부로 수용하는 가열로와, 선택적으로 발열하여 상기 가열로 내부로 유입된 유연성기판을 가열하는 다수의 가열체를 포함 하여 구성됨을 특징으로 한다.The heating unit is characterized in that it comprises a heating furnace for receiving the flexible substrate therein, and a plurality of heating elements for selectively generating heat to heat the flexible substrate introduced into the heating furnace.
상기 가열체는 등간격으로 평행하게 이격됨을 특징으로 한다.The heating bodies are spaced apart in parallel at equal intervals.
상기 배기유닛은, 흡입력을 발생하여 공기 유동을 강제하는 펌프와, 상기 펌프와 연통되어 가열로 내부의 휘발성용매를 흡입 및 배출하는 배기덕트를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.The exhaust unit is characterized in that it comprises a pump for generating a suction force to force the air flow, and the exhaust duct in communication with the pump to suck and discharge the volatile solvent inside the furnace.
상기 배기덕트 일측에는, 상기 휘발성용매가 배기덕트 내부로 흡입되도록 안내하는 흡입구멍이 다수 형성됨을 특징으로 한다.On one side of the exhaust duct, a plurality of suction holes for guiding the volatile solvent to be sucked into the exhaust duct is formed.
상기 흡입구멍은 유연성기판의 이송방향과 동일한 방향으로 갈수록 개구 면적이 감소하는 것을 특징으로 한다.The suction hole is characterized in that the opening area is reduced in the same direction as the conveying direction of the flexible substrate.
본 발명에 의한 코팅막 제조장치를 이용한 코팅막 제조방법은, 릴투릴(reel-to-reel)방식으로 유연성기판을 이송하는 기판이송단계와, 상기 유연성기판 표면의 오염물을 제거하는 표면정화단계와, 상기 유연성기판 표면에 슬롯다이코팅법(slot-die-coating)으로 코팅막을 형성하는 코팅단계와, 상기 코팅막이 형성된 유연성기판을 가열유닛으로 가열하는 가열단계와, 상기 코팅막에 포함된 휘발성용매를 배기유닛을 통해 흡입하여 배출하는 용매배기단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.The coating film manufacturing method using the coating film manufacturing apparatus according to the present invention, the substrate transfer step of transferring the flexible substrate in a reel-to-reel method, the surface purification step of removing contaminants on the surface of the flexible substrate, and A coating step of forming a coating film on the surface of the flexible substrate by slot-die-coating, a heating step of heating the flexible substrate on which the coating film is formed with a heating unit, and an exhaust unit for volatile solvent included in the coating film. It characterized by consisting of a solvent exhaust step of inhalation and discharge through.
상기 표면정화단계는, 상기 유연성기판 일면에 자외선 또는 적외선을 조사하는 과정임을 특징으로 한다.The surface purification step is characterized in that the process of irradiating ultraviolet or infrared light on one surface of the flexible substrate.
상기 가열단계는, 상기 코팅막이 형성되지 않은 유연성기판의 표면을 가열하는 과정임을 특징으로 한다.The heating step is characterized in that the process of heating the surface of the flexible substrate on which the coating film is not formed.
상기 용매배기단계는, 펌프를 작동하여 배기덕트를 통해 가열로 내부의 휘발 성 용매를 가열로 외부로 배출하는 과정임을 특징으로 한다.The solvent exhaust step is characterized in that the process of discharging the volatile solvent inside the heating furnace to the outside through the exhaust duct by operating the pump.
상기 용매배기단계에서, 상기 배기덕트는 일방향으로 갈수록 흡입력이 감소하는 것을 특징으로 한다.In the solvent exhaust step, the exhaust duct is characterized in that the suction force decreases in one direction.
상기 용매배기단계에서, 상기 배기덕트의 흡입력은 유연성기판이 이송하는 방향으로 갈수록 흡입력이 감소하는 것을 특징으로 한다.In the solvent exhaust step, the suction force of the exhaust duct is characterized in that the suction force decreases toward the direction in which the flexible substrate is transferred.
상기 코팅단계는, 발광소자의 구성요소인 발광층, 전극, 전하수송층, 완충층 중 하나 이상을 유연성기판 외면에 형성하는 과정임을 특징으로 한다.The coating may include forming at least one of a light emitting layer, an electrode, a charge transport layer, and a buffer layer, which are components of a light emitting device, on an outer surface of the flexible substrate.
이와 같이 구성되는 본 발명에 따르면, 두께가 균일하고 표면조도가 우수한 대면적의 코팅막을 연속적으로 생산 가능한 이점이 있다.According to the present invention configured as described above, there is an advantage capable of continuously producing a large-area coating film having a uniform thickness and excellent surface roughness.
이하 첨부된 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명에 의한 코팅막 제조장치의 구성을 살펴본다.With reference to the accompanying Figures 1 to 3 looks at the configuration of the coating film production apparatus according to the present invention.
도 1에는 본 발명에 의한 코팅막 제조장치의 구성을 보인 개략도가 도시되어 있고, 도 2에는 본 발명에 의한 코팅막 제조장치의 일 구성인 가열체의 다른 실시예의 구성을 보인 개략도가 도시되어 있으며, 도 3에는 본 발명에 의한 코팅막 제조장치의 일 구성인 배기덕트의 구성을 보인 저면 사시도가 도시되어 있다.Figure 1 is a schematic view showing the configuration of the coating film production apparatus according to the present invention, Figure 2 is a schematic view showing the configuration of another embodiment of a heating element which is one configuration of the coating film production apparatus according to the present invention, Figure 3 is a bottom perspective view showing the configuration of an exhaust duct which is one configuration of the coating film production apparatus according to the present invention.
먼저 도 1과 같이, 코팅막 제조장치(100)는 화학적 코팅법으로 유연성기판(102)에 정공수송층과 발광층을 연속적으로 코팅할 수 있도록 구성된다.First, as shown in FIG. 1, the coating
즉, 상기 코팅막 제조장치(100)는 릴투릴(rell-to-rell) 방식으로 유연성기판(102)을 이송하고, 그 표면에 코팅막(도 2의 도면부호 104)을 코팅한 후 가열 및 건조가 동시에 이루어지도록 구성된다.That is, the coating
그리고, 상기 코팅막 제조장치(100)는 발광소자(도시되지 않음)를 구성하는 발광층, 전극, 전하수송층, 완충층 중 하나 이상 코팅하여 형성할 수 있도록 구성된다.In addition, the coating
여기서, 상세히 설명하면, 상기 전극은 투명전극(양극)과 전극(음극)을 포함하고, 상기 전하수송층은 정공수송층, 전자수송층, 완충층 등을 포함하여 구성되며, 이러한 각 구성에 대하여 상기 코팅막 제조장치는 하나 이상을 연속적으로 코팅할 수 있도록 구성된다.Herein, in detail, the electrode includes a transparent electrode (anode) and an electrode (cathode), and the charge transport layer includes a hole transport layer, an electron transport layer, a buffer layer, and the like. It is configured to be able to continuously coat one or more.
이를 위해 상기 코팅막 제조장치(100)는, 유연성기판(102)을 이송하는 이송유닛(110)과, 상기 유연성기판(102) 표면의 오염물을 제거하는 정화유닛(120)과, 상기 유연성기판(102) 표면에 슬롯다이코팅법(slot-die-coating)으로 코팅막(104)을 형성하는 코팅유닛(130)과, 상기 코팅막(104)이 형성된 유연성기판(102)을 가열하는 가열유닛(140)과, 상기 코팅막(104)에 포함된 휘발성용매를 흡입하여 배출하는 배기유닛(150)을 포함하여 구성된다.To this end, the coating
먼저, 상기 유연성기판(102)과, 투명전극층, 전하수송층, 정공수송층 및 발광층 각각에 대하여 적용 가능한 재질을 살펴보면, 상기 유연성기판(102)은 플라스틱 또는 금속으로 이루어진 판형상을 가지며, 상기 이송유닛(110)을 이용하여 이송 가능한 범위 내에서 다양한 재질로 변경 가능하다.First, referring to the
그리고, 상기 투명전극층은 ITO, FTO, CNT 등이 선택적으로 사용될 수 있고, 정공수송층은 TPD, NPD, poly-TPD, CBP, Alq3, polycarbonate, NiO, ZnO, ZrO2, MoO3 등이 적용 가능하며하다.In addition, the transparent electrode layer may be selectively used, such as ITO, FTO, CNT, hole transport layer is applicable to TPD, NPD, poly-TPD, CBP, Alq 3 , polycarbonate, NiO, ZnO, ZrO 2 , MoO 3, etc. Do it.
상기 발광층은 CdSe, CdS, PbSe 중 하나 이상을 포함하는 구성된다.The light emitting layer is configured to include one or more of CdSe, CdS, PbSe.
상기 투명전극층, 정공수송층 및 발광층은 반도체 나노입자를 이용한 발광소재의 구성요소로서 상세한 설명은 생략하기로 한다.The transparent electrode layer, the hole transport layer, and the light emitting layer are components of a light emitting material using semiconductor nanoparticles, and thus detailed description thereof will be omitted.
상기 이송유닛(110)은 유연성기판(102)을 연속적으로 이송하기 위한 구성으로서, 릴투릴(reel-to-reel)방식으로 구동된다.The
즉, 상기 이송유닛(110)은 코팅막(104)이 형성되기 전의 유연성기판(102)을 공급하기 위한 공급릴(112)과, 상기 코팅막(104)이 형성된 유연성기판(102)을 되감아 보관하기 위한 보관릴(114)과, 상기 공급릴(112)과 보관릴(114) 사이에서 유연성기판(102)의 이송 방향을 안내하는 안내릴(116)을 포함하여 구성되며, 상기 공급릴(112)과 보관릴(114) 및 안내릴(116) 일측에는 회전동력을 발생하기 위한 모터가 구비됨이 바람직하다.That is, the
상기 공급릴(112) 상측에는 공급릴(112)에서 상방향으로 이송하는 유연성기판(102)의 표면을 제거하기 위한 정화유닛(120)이 구성된다. 상기 정화유닛(120)은 유연성기판(102)의 좌측면(정공수송층이 형성될 면)에 자외선 및 적외선을 조사하여 오염물질을 제거하는 역할을 수행한다.Above the
그리고, 상기 정화유닛(120)은 코팅유닛(130)에서 코팅될 코팅막(104)이 유연성기판(102)에 보다 잘 접착되도록 하는 역할도 동시에 수행한다. 즉, 상기 정화유닛(120)은 유연성기판(102)에 자외선 및 적외선을 조사시에 유연성기판(102)의 표면 온도를 상승시켜 코팅막(104)의 접착성을 높이게 된다.In addition, the
상기 정화유닛(120) 상측에는 코팅유닛(130)이 구비된다. 상기 코팅유닛(130)은 슬롯다이코터(slot-die coater)가 적용된 것으로, 만년필에서 잉크가 펜촉 끝단으로 나오듯이 슬롯 다이의 두쪽으로 나뉜 끝단의 틈으로 휘발성용매에 ITO, FTO, CNT, TPD, NPD, poly-TPD, CBP, Alq3, polycarbonate, NiO, ZnO, ZrO2, MoO3 , CdSe, CdS, PbSe 등의 재료를 분산한 코팅액이 배출되어 코팅되도록 하는 장치이다.The
상기 코팅유닛(130)의 우측 상부에는 한 쌍의 안내릴(116)이 구비되며, 상기 한 쌍의 안내릴(116) 사이에는 가열유닛(140)이 구비된다. 상기 가열유닛(140)은 코팅액이 코팅된 유연성기판(102)을 가열하여 건조시키기 위한 구성이다.A pair of
그리고, 상기 가열유닛(140)은 유연성기판(102)의 하면에서 상방향으로 열을 가하여 코팅액 내부에 포함된 휘발성용매가 보다 용이하게 휘발되도록 하며, 상기 코팅막(104) 내부에 기공이 형성되지 않도록 함으로써 코팅막(104)의 균열을 미연에 차단할 수 있도록 구성된다.In addition, the
이를 위해 상기 가열유닛(140)은 상기 유연성기판(102)을 내부로 수용하는 가열로(142)와, 선택적으로 발열하여 상기 가열로(142) 내부로 유입된 유연성기판(102)을 가열하는 다수의 가열체(144)를 포함하여 구성된다.To this end, the
상기 가열로(142)는 안내릴(116)을 통해 내부로 안내되어 들어온 유연성기판(102)이 가열체(144)에서 제공한 열에 의해 효과적으로 가열될 수 있도록 하는 구성이다.The
상기 가열로(142) 내부에는 다수 가열체(144)가 등간격으로 이격 배치된다. 즉 상기 다수 가열체(144)는 코팅막(104)이 코팅된 유연성기판(102)의 하측에서 상방향으로 열을 제공하도록 구성되며, 다수개로 구비되어 서로 평행하게 이격되어 배치된다.The plurality of
보다 상세하게는 상기 가열체(144)는 도 2에 도시된 바와 같이, 원형 봉 형상을 갖도록 구성될 수도 있으며, 상기 유연성기판(102)의 표면을 가열하여 코팅막(104)의 내측이 먼저 가열되도록 하는 범위 내에서 다양하게 변경 실시가 가능함은 물론이다.More specifically, the
상기 가열로(142) 내부 상측에는 배기유닛(150)이 구비된다. 상기 배기유닛(150)은 코팅막(104)이 가열에 의해 경화될 때 배출되는 휘발성용매를 가열로(142) 외부로 배출하기 위한 구성이다.An
이를 위해 상기 배기유닛(150)은 흡입력을 발생하여 공기 유동을 강제하는 펌프(152)와, 상기 펌프(152)와 연통되어 가열로(142) 내부의 휘발성용매를 흡입 및 배출하는 배기덕트(154)를 포함하여 구성된다.To this end, the
상기 배기덕트(154)는 내부가 빈 관 형상을 가지며, 내부는 펌프(152)와 연통되도록 연결된다.The
그리고, 상기 배기덕트(154)의 외면에는 도 3과 같이 내부와 외부가 서로 연통되도록 흡입구멍(156)이 다수 형성된다. 상기 흡입구멍(156)은 상기 휘발성용매가 배기덕트(154) 내부로 흡입되도록 안내하는 역할을 수행하며, 상기 펌프(152) 내부와 연통된다.In addition, a plurality of suction holes 156 are formed on the outer surface of the
따라서, 상기 펌프(152)가 동작하여 흡입력을 발생하게 되면 상기 흡입구멍(156)에 흡입력이 전달되어 상기 가열로(142) 내부의 휘발성용매는 흡입구멍(156)을 통해 배기덕트(154) 내부로 유입 가능하게 된다.Therefore, when the
한편, 상기 흡입구멍(156)은 가열로(142) 내부 위치에 따라 서로 다른 휘발성용매의 휘발량을 감안하여 상이하게 형성된다.On the other hand, the
즉, 상기 흡입구멍(156)은 유연성기판(102)의 이송방향과 동일한 방향으로 갈수록 개구 면적이 감소하도록 구성된다. 따라서, 상기 가열로(142) 내부로 되어 급격하게 휘발하게 되는 휘발성용매는 가장 크게 개구된 좌측의 흡입구멍(156)을 통해 많이 흡입될 수 있게 된다.That is, the
이하 상기와 같이 구성되는 코팅막 제조장치(100)를 이용하여 코팅막(104)을 제조하는 방법을 첨부된 도 4를 참조하여 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing the
상기 코팅막 제조 방법은, 릴투릴(rell-to-rell)방식으로 투명전극층이 구비된 유연성기판(102)을 이송하는 기판이송단계(S100)와, 상기 투명전극층 표면의 오염물을 제거하는 표면정화단계(S200)와, 상기 투명전극층 표면에 슬롯다이코팅법(slot-die-coating)으로 정공수송층과 발광층 중 하나 이상을 포함하는 코팅막(104)을 형성하는 코팅단계(S300)와, 상기 코팅막(104)이 형성된 유연성기판(102)을 가열유닛(140)으로 가열하는 가열단계(S400)와, 상기 코팅막(104)에 포함된 휘발성용매를 배기유닛(150)을 통해 흡입하여 배출하는 용매배기단계(S500)로 이루어진다.The coating film manufacturing method, a substrate transfer step (S100) for transferring a
상기 기판이송단계(S100)는 전술한 공급릴(112)과 보관릴(114) 및 안내릴(116)을 회전시켜 유연성기판(102)을 이송하는 과정이다.The substrate transfer step (S100) is a process of transferring the
상기 기판이송단계(S100)가 연속적으로 실시된 상태에서, 상기 표면정화단계(S200)가 실시된다. 상기 표면정화단계(S200)는 코팅막(104)이 형성되어질 면에 자외선 또는 적외선을 조사하여 오염물질이 제거되도록 하는 과정이다.In the state in which the substrate transfer step S100 is continuously performed, the surface purification step S200 is performed. The surface purification step (S200) is a process of removing contaminants by irradiating ultraviolet or infrared rays to the surface on which the
그리고, 상기 표면정화단계(S200)에서 조사된 자외선 또는 적외선은 유연성기판(102)을 일정 온도만큼 가열하게 되어 상기 코팅막(104)이 보다 잘 접착되도록 한다.In addition, ultraviolet rays or infrared rays irradiated in the surface purifying step S200 may heat the
상기 표면정화단계(S200) 이후에는 코팅단계(S300)가 실시된다. 상기 코팅단계(S300)는 정공수송층과 발광층을 선택적으로 실시할 수도 있으며, 정공수송층과 발광층을 형성하게 될 재료를 휘발성용매에 동시에 분산시켜 코팅하고 정공수송층과 발광층이 서로 분리되어 코팅되는 현상을 이용함으로써 정공수송층과 발광층을 동시에 코팅할 수도 있다.After the surface purification step (S200), the coating step (S300) is carried out. The coating step (S300) may be performed selectively to the hole transport layer and the light emitting layer, by coating the material to form the hole transport layer and the light emitting layer at the same time by dispersing the coating in a volatile solvent and the hole transport layer and the light emitting layer is separated from each other and coated using As a result, the hole transport layer and the light emitting layer may be coated at the same time.
상기 코팅단계(S300) 이후에는 가열단계(S400)가 실시된다. 상기 가열단계(S400)는 가열로(142) 내부로 유입된 코팅액이 코팅된 유연성기판(102)을 가열하여 코팅액 내부에 포함된 휘발성용매를 증발시킴으로써 코팅액을 경화하여 코팅막(104)을 형성하기 위한 과정이다.After the coating step (S300), the heating step (S400) is carried out. The heating step (S400) is to heat the
그리고, 상기 코팅단계(S300)에서는 전술한 바와 같이, 상기 코팅액이 도포되지 않은 유연성기판(102)의 하측에서 상방향으로 가열하게 된다.Then, in the coating step (S300), as described above, the coating liquid is heated upward from the lower side of the
따라서, 상기 코팅액이 경화되는 중에 코팅액 내측(유연성기판(102)에 가까 운 부분)에 존재하는 휘발성용매도 상방향으로 이동하여 외부로 휘발될 수 있게 되며, 휘발성용매의 휘발에 의한 코팅막(104)의 균열이 최소화될 수 있게 된다.Therefore, while the coating solution is cured, the volatile solvent present inside the coating solution (part close to the flexible substrate 102) may also move upward and volatilize to the outside, and the
상기 가열단계(S400)가 실시중에는 상기 용매배기단계(S500)가 동시에 실시된다. 상기 용매배기단계(S500)는 가열유닛(140)에 의해 가열되어 코팅액에서 빠져나온 휘발성용매를 가열로(142) 외부로 배기하기 위한 과정이다.The solvent exhaust step (S500) is carried out simultaneously while the heating step (S400) is carried out. The solvent exhaust step (S500) is a process for exhausting the volatile solvent that is heated by the
이를 위해 상기 펌프(152)는 동작하여 흡입구멍(156)으로 흡입력을 제공하게 되며, 상기 흡입구멍(156)으로 제공된 흡입력은 가열로(142) 내부 공간으로 휘발된 휘발성용매를 흡입할 수 있도록 함으로써 상기 배기덕트(154)를 통한 휘발성용매의 배출이 가능하게 된다.To this end, the
상기와 같은 과정에 따라 코팅막(104)의 제조는 완료된다.According to the above process, the manufacturing of the
이하 첨부된 도 5 및 도 6을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 5 and 6.
도 5는 본 발명에 의한 코팅막 제조장치를 이용하여 형성된 일 실시예의 코팅막 표면의 AFM 사진 및 표면조도이고, 도 6은 본 발명에 의한 코팅막 제조장치를 이용하여 형성된 다른 실시예의 코팅막 표면의 AFM 사진 및 표면조도이다.5 is an AFM picture and surface roughness of the surface of the coating film of one embodiment formed using the coating film production apparatus according to the present invention, Figure 6 is an AFM picture of the surface of the coating film of another embodiment formed using the coating film production apparatus according to the present invention and Surface roughness.
[실시예 1]Example 1
유연성 기판 : Polyethylene naphthalate (PEN) tape, 40mm(폭) x 50m(길이)Flexible Substrate: Polyethylene naphthalate (PEN) tape, 40mm (width) x 50m (length)
투명 전극층 : Indium-Tin-Oxide(ITO)Transparent Electrode Layer: Indium-Tin-Oxide (ITO)
정공 수송층 : TPD 0.2g (용매 : Chloroform 20mL)Hole Transport Layer: TPD 0.2g (Solvent: Chloroform 20mL)
본 발명의 [실시예 1]에서는 투명전극층(ITO)이 코팅된 유연성기판(PEN)을 연속적으로 이송시켜 코팅막(정공수송층)이 형성되도록 하였다.In Example 1 of the present invention, the flexible substrate PEN coated with the transparent electrode layer ITO was continuously transferred to form a coating film (hole transport layer).
이때, 상기 투명전극층(ITO)의 표면조도는 5nm를 나타냈으며, 유연성기판(102)은 2m/min의 속도로 이송하였다. 그리고, 상기 코팅단계(S300)에서 화학적 코팅법 중 슬롯-다이 코팅법이 적용되었다.In this case, the surface roughness of the transparent electrode layer ITO was 5 nm, and the
그 결과, 상기 코팅막(104)은 도 4와 같이 균열이 발생되지 않았으며 균일하게 코팅된 것을 관찰할 수 있다. 그리고, 코팅막(104)의 표면 조도도 0.862nm을 나타내었다. 이것으로 볼 때 사용된 ITO/PEN의 표면 조도(5nm)에 비해 매우 평탄화된 것을 알 수 있다.As a result, it can be observed that the
[실시예 2][Example 2]
유연성 기판 : Polyethylene naphthalate (PEN) tape, 40mm(폭) x 50m(길이)Flexible Substrate: Polyethylene naphthalate (PEN) tape, 40mm (width) x 50m (length)
투명 전극층 : Indium-Tin-Oxide(ITO)Transparent Electrode Layer: Indium-Tin-Oxide (ITO)
정공 수송층+발광층 : TPD 0.2g + CdSe 0.2g (용매 : Chloroform 20mL)Hole Transport Layer + Light Emitting Layer: TPD 0.2g + CdSe 0.2g (Solvent: Chloroform 20mL)
본 발명의 [실시예 2]에서는 투명전극층(ITO)이 코팅된 유연성기판(PEN)을 연속적으로 이송시켜 코팅막(정공수송층과 발광층)이 형성되도록 하였다.In Example 2 of the present invention, the flexible substrate PEN coated with the transparent electrode layer ITO was continuously transferred to form a coating film (a hole transport layer and a light emitting layer).
이를 위해 상기 코팅액은 용매 Chloroform에 정공수송층을 형성하게 될 TPD와 발광층을 형성하게 될 CdSe를 동시에 넣어 분산시켜 제조하였다.To this end, the coating solution was prepared by dispersing the TPD and the CdSe to form a light emitting layer at the same time in the solvent Chloroform.
상기 코팅액을 코팅단계(S300)를 통해 코팅시에 상기 TPD는 하측에 CdSe층은 TPD 상측에 상호 상분리되며, 상기 정공수송층은 가열체(144)에 의해 제공된 열을 발광층보다 먼저 받게 되어 경과되고, 이후 상기 발광층이 경화됨으로써 휘발성용 매의 휘발이 용이하게 된다.When the coating solution is coated through the coating step (S300), the TPD is phase-separated from the CdSe layer below the TPD, and the hole transport layer receives the heat provided by the
이런 결과로 도 5와 같이 발광층의 표면에는 균열 및 다른 결함이 발견되지 않은 것을 확인할 수 있으며, 응집에 의하여 표면 조도가 6.822nm로 높아지긴 하였으나, 사용된 ITO/PEN의 표면 조도가 5nm인 것을 감안한다면 비교 평탄한 코팅막(104)이 형성되었음을 알 수 있다.As a result, it can be seen that no cracks or other defects were found on the surface of the light emitting layer as shown in FIG. 5, but the surface roughness increased to 6.822 nm by aggregation, but the surface roughness of the used ITO / PEN was 5 nm. If it can be seen that the comparative
이러한 본 발명의 범위는 상기에서 예시한 실시예에 한정하지 않고, 상기와 같은 기술범위 안에서 당업계의 통상의 기술자에게 있어서는 본 발명을 기초로 하는 다른 많은 변형이 가능할 것이다.The scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and many other modifications based on the present invention will be possible to those skilled in the art within the scope of the present invention.
예를 들어 본 발명의 실시예에서는, 투명전극층(ITO)이 코팅된 유연성기판(PEN)을 연속적으로 이송시켜 정공수송층과 발광층 중 하나 이상을 포함하는 코팅막이 제조되도록 구성하였으나, 슬롯다이코팅법(slot-die-coating)을 이용하여 제조할 수 있는 범위 내에서 코팅막은 전하수송층을 형성하는 전자수송층, 완충층으로 변경 적용도 가능함은 물론이다.For example, in the embodiment of the present invention, the flexible substrate PEN coated with the transparent electrode layer ITO is continuously transported so that a coating film including at least one of a hole transport layer and a light emitting layer is manufactured, but the slot die coating method ( Within the range that can be manufactured using slot-die-coating), the coating film may be changed to an electron transport layer or a buffer layer to form a charge transport layer.
또한 본 발명의 실시예에서는, 단일의 코팅단계만 실시하도록 구성하였으나, 다수 회 순차적으로 실시하여, 다양한 코팅막을 적층 형성할 수도 있음은 물론이다.In addition, in the embodiment of the present invention, but configured to perform only a single coating step, by performing a plurality of times sequentially, of course, it is also possible to form a variety of coating film laminated.
본 발명에서는, 화학적 코팅공정을 이용하여 대면적의 코팅막을 형성하되, 코팅막을 건조시에 휘발성 용매의 흡입량이 순차적으로 감소되도록 구성하였다. In the present invention, a large-area coating film is formed by using a chemical coating process, and the intake amount of the volatile solvent is sequentially reduced when the coating film is dried.
따라서, 코팅막에 포함된 휘발성 용매를 고르게 제거하게 되므로 코팅막의 균열이 최소화되는 이점이 있다.Therefore, since the volatile solvent contained in the coating film is evenly removed, there is an advantage that the crack of the coating film is minimized.
또한, 본 발명에서는 코팅막을 열처리시에 가열 방향을 일 방향으로 제어하여 코팅막 내부에서 외부로 순차적으로 건조되도록 구성하였다.In addition, the present invention is configured to control the heating direction in one direction during the heat treatment of the coating film to sequentially dry from the inside of the coating film to the outside.
따라서, 코팅막의 균열이 감소됨은 물론 균일한 두께를 가지는 코팅막을 얻을 수 있는 이점이 있다.Therefore, the crack of the coating film is reduced, as well as there is an advantage to obtain a coating film having a uniform thickness.
뿐만 아니라, 코팅막의 코팅, 건조 및 열처리를 연속적으로 실시함으로써 생산성이 향상되며 균일한 코팅막을 대량 생산 가능한 이점이 있다.In addition, by continuously coating, drying, and heat-treating the coating film, productivity is improved, and there is an advantage that mass production of a uniform coating film is possible.
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