KR101058780B1 - 고분자 발광 시트 제조장치의 배면 전극층 코팅기 - Google Patents

고분자 발광 시트 제조장치의 배면 전극층 코팅기 Download PDF

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Abstract

고분자 발광시트의 제조라인에서 원단필름(PETF)에 형광층과 유전층을 적층한 후에 고분자 발광시트의 공급전원을 형광층과 유전층으로 전이시키기 위한 배면 전극층의 코팅과정을 정확하고 정밀하게 수행하여 고분자 발광 시트의 대면적화를 실현할 수 있는 고분자 발광 시트 제조장치의 배면 전극층 코팅기가 개시되어 있다. 원단필름(PETF) 상에 유전층을 형성하기 위한 제 2 코팅기(150)와 건조챔버(170) 사이에 배치되고, 바닥 프레임(1610)의 양단으로부터 수직방향으로 일정 길이만큼 연장하여 일체로 형성된 측면 프레임들(1620,1622) 사이에는 백업 롤러(1690)와 힌지 바(1630)가 서로 간격을 두고 수평방향으로 배치되며, 힌지 바(1630)의 양단 중 하나 이상에는 작동 레버(1640)가 축 결합되고, 작동 실린더(1650)와 축 봉(1652)으로 이루어진 실린더 부재가 작동 레버(1640)에 회동 가능하게 연결되고, 측면 프레임들(1620,1622) 사이에서 백업 롤러(1690)의 근접 위치에는 백업 롤러(1690) 상에서 이송되는 원단필름(PETF) 상에 금속 코팅수지를 도포하기 위한 금속 코팅수지 공급수단이 제공된다.
배면 전극층, 코팅기, 고분자 발광시트, 형광층, 유전층, EL, ELD, LEP, 롤러, 실린더, 금속 코팅수지

Description

고분자 발광 시트 제조장치의 배면 전극층 코팅기{Rear electrode layer coater of an apparatus for manfacturing a Polymer Light-Emitting Sheet}
본 발명은 고분자 발광 시트(Polymer Light-Emitting Sheet) 제조 장치의 배면 전극층 코팅기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고분자 발광 시트 제조장치의 제조라인에 있어서 원단필름(PETF)에 형광층과 유전층을 적층한 후에 고분자 발광시트의 공급전원을 형광층과 유전층으로 전이시키기 위해서 배면 전극층의 코팅과정을 정확하고 정밀하게 수행하여 고분자 발광 시트의 대면적화를 실현할 수 있는 고분자 발광 시트 제조 장치의 배면 전극층 코팅기에 관한 것이다.
최근에 자체 발광성이 있는 전계 발광 시트(EL)가 개발되었는데, 이 전계 발광 소자는 투명 전도막과 배면 전극 사이에 형광 층, 절연 층을 순차적으로 형성시켜 발광 층을 이루고, 발광 시트를 보호하기 위해 절연 층, 배면 전극 사이에 보호피막을 삽입한 구조로 이루어진 면 발광체로, 발광 층에 교류 전압을 인가하면 형광 층에서 발생된 빛이 투명전도막을 통해 방사되는 것이다. 이러한 전계 발광 시트는 2mm이하의 초박형 평면으로 -35∼70℃의 동작온도에서 400Hz∼2,000Hz의 동작 주파수를 갖는다.
전술한 전계 발광 소자는 ELD 및 LEP로 구분되며 ELD는 유연성이 우수하고 투과 특성과 내열성이 우수한 고분자 필름의 일종인 폴리에스테르 투명 필름과, 폴리에스테르 투명 필름의 배면에 도포되고 도전 특성이 있으며 빛의 투과성이 우수한 산화-인듐(ITO)로 형성된 전면 전극 층, 이 전면 전극 층 배면에 형성되는 형광 층, 이 형광 층 배면에 형성되는 유기 유전체 층, 이 유기 유전체 층 배면에 형성되는 배면 전극 층 및 이 배면 전극 층 배면에 형성되는 보호층으로 구성된다.
그리고, ELD는 전면 전극 층과 배면 전극 층에 소정 전압을 인가함으로써, 특정 화소의 형광층을 발광시키도록 동작한다. 이를 더욱 상세히 설명하면, 폴리에스테르 투명필름은 50∼150μm 두께로 용도에 적합하게 압출하여 한쪽 면을 방전처리하게 된다. 그리고, 무기 전계발광소자 제조에 따른 열처리 과정 중 열 응력에 의한 수축의 문제점을 감쇠시키기 위하여 약 150℃에서 30분 정도 열처리를 수행하여 형성된다.
전면 전극층은 방전처리한 면에 빛의 투과도를 고려하여 산화 인듐-주석을 수백 ∼ 수천 Å두께로 스퍼터링하여 형성된다. 이때, 산화 인듐-주석의 면 저항값은 약 수십∼수백 Ω/squ로 설정되는 것이 바람직하다. 유기 유전체층은 폴리에스테르 수지계통의 고분자 수지를 용매에 녹인 후 가소제를 이용하여 페이스트를 제조하고, 약 30∼70um 두께로 인쇄하여 약 100∼140℃에서 30분 정도 건조하여 형성된다. 이때 유기 유전체층의 투과도는 약 70∼80% 로 설정되는 것이 바람직하다.
한편, PLE(Polymer Light Emitting) 시트는, 형광층, 유전층, 배면전극층 및 특수합성 수지층으로 구성된다. 형광층은 불소계열의 바인더이며, 유전율이 30㎌ 이상으로 내구성과 내습성이 뛰어나고, 필름원단과의 접착성 및 휘도가 높은 특성이 있다. 전술한 필름원단은 전도성 고분자층 및 전도성 메시층으로 구성되며, 표면저항이 10Ω㎡ 내외로 매우 낮게 설계된다. 또한 자외선 차단 및 광 확산력이 높아 다용도로 적용되고 있다.
그리고, 유전층은 광 확산 및 반사가 뛰어나며, 유전율이 30㎌ 이상으로 설계된다. 배면전극은 AI 및 Cu 필름 처리되며, 대면적화 가능과 10Ω㎡ 내외의 저항을 갖는다, 보호층은 UV 및 IR에 의한 소자 전체 보호가 가능하며, 내습성에 간한 유연성 필름 처리가 이루어진다. 그리고, 이와 같은 LEP는 ELD 보다 휘도가 높고, 제조 가격이 저렴하여 그 사용 범위가 넓다. 따라서 업체에서는 LEP 양산을 위한 개발 투자가 확대되고 있는 실정이다.
그리나, 전술된 LEP는 많은 장점과 더불어 양산의 용이성이 있으나, 양산과정에서 제조 조건에 따라 품질의 차이가 발생하여 기대 효과에 미치지 못하는 문제점이 있다. 즉, LEP를 구성하는 형광층, 유전층, 배면 전극층 및 특수합성 수지층을 구현하기 위한 각 층(Layer)의 제조 과정에서 층의 두께, 점도, 건조 시간 등에 따라 휘도의 차이가 발생한다.
이에 따라, 고분자 발광 시트의 제조면적을 안정적으로 증대시킬 수 있고 고분자 발광 시트의 형광층, 유전체 및 은 층이 설정 환경에서 최적의 점도를 유지하도록 하여 시트의 변형을 최소화하고 발광 휘도를 증대시킬 수 있는 고분자 발광 시트 제조장치의 개발이 요구되었다.
그런데, 이러한 필요성을 만족시킬 수 있는 고분자 발광시트 제조장치를 개 발하는데 있어서, 제조라인에서 원단필름(PETF)에 형광층과 유전층을 적층한 후에 고분자 발광시트의 공급전원을 형광층과 유전층으로 전이시키기 위한 배면 전극층의 코팅과정을 정확하고 정밀하게 수행하여 고분자 발광 시트의 대면적화를 실현할 수 있는 배면 전극층 코팅기의 개발 필요성이 대두하였다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 고분자 발광 시트 제조장치의 제조라인에 있어서 원단필름(PETF)에 형광층과 유전층을 적층한 후에 고분자 발광시트의 공급전원을 형광층과 유전층으로 전이시키기 위한 배면 전극층의 코팅과정을 정확하고 정밀하게 수행하여 고분자 발광 시트의 대면적화를 실현할 수 있는 고분자 발광 시트 제조 장치의 배면 전극층 코팅기를 제공하려는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은,
전도성 메시층과 전도성 고분자층을 압출 성형하여 만든 원단필름을 출발재료로서 이용하여 고분자 발광시트를 제조하기 위한 장치에서, 원단필름(PETF) 상에 유전층을 형성하기 위한 제 2 코팅기와 건조챔버 사이에 배치되고, 상기 유전층 상에 배면 전극층을 형성하기 위한 고분자 발광 시트 제조장치의 배면 전극층 코팅기에 있어서,
바닥 프레임;
상기 바닥 프레임의 양단으로부터 수직방향으로 일정 길이만큼 연장하여 일체로 형성된 측면 프레임들;
상기 바닥 프레임의 위쪽에서 상기 측면 프레임들 사이에서 회전이 가능하도록 수평방향으로 배치된 백업 롤러;
상기 바닥 프레임의 위쪽에서 상기 측면 프레임들 사이에서 상기 백업 롤러에 대하여 간격을 두고 수평방향으로 배치된 힌지 바;
일단이 상기 힌지 바의 양단 중 하나 이상에 축 결합되고, 상기 힌지 바에 연동하여 회동할 수 있는 작동 레버;
일단이 상기 작동 레버의 타단에 회동 가능하게 연결되고, 타단은 상기 측면 프레임들 중 하나 이상에 회동 가능하게 축 결합된 실린더 부재; 그리고
상기 측면 프레임들 사이에서 상기 백업 롤러의 근접 위치에 설치되고, 상기 백업 롤러 상에서 이송되는 원단필름(PETF) 상에 금속 코팅수지를 도포하기 위한 금속 코팅수지 공급수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 고분자 발광 시트 제조장치의 배면 전극층 코팅기를 제공한다.
상기 측면 프레임들 사이에서 상기 백업 롤러에 대하여 일정간격 만큼 떨어져서 수평으로 배치되고 상기 실린더 부재의 작동에 의한 상기 작동 레버의 회동에 따라 상기 백업 롤러의 표면에 접촉 또는 비접촉되는 나이프 바를 더 포함한다.
상기 실린더 부재는,
상기 측면 프레임들 중 어느 하나에 일단이 회동 가능하게 축 결합되는 작동 실린더; 및
상기 작동 실린더에 내장되어 상기 작동 실린더 내외로 전,후진 작동이 가능한 축 봉;을 포함한다.
상기 코팅수지 공급수단,
상기 측면 프레임들 사이에서 상기 백업 롤러를 향하여 경사지게 배치되는 코팅수지 도포기;
상기 측면 프레임들 사이에서 상기 수지 도포기의 일측에전,후진이 가능하도록 결합된 코팅수지 도포기 본체;를 포함한다.
상기 코팅수지 도포기 본체는 상기 측면 프레임들 중 어느 하나에 고정되어 지지되는 래크와 피니언을 포함한다.
본 발명에 따른 고분자 발광 시트 제조장치에 채용되는 제 3 코팅기는 고분자 발광시트의 제조라인에서 원단필름(PETF)에 형광층과 유전층을 적층한 후에 고분자 발광시트의 공급전원을 형광층과 유전층으로 전이시키기 위해서 배면 전극층의 코팅과정을 정확하고 정밀하게 수행하여 고분자 발광 시트의 대면적화를 실현할 수 있다.
이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 배면 전극층 코팅기를 채용하는 고분자 발광시트의 제조장치에 대하여 상세히 설명한다. 하기 실시 예는 예시적인 것으로서, 본 발명을 제한하지 않는다.
도 1은 본 발명에 의해서 제조되는 고분자 발광 시트의 구성을 나타낸 도면 이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 의해서 제조되는 고분자 발광 시트는, 전도성 메시층(102)과 전도성 고분자층(104)으로 구성되는 원단필름(PETF)(추후에 설명될 도 2에서는 PET 필름으로 표현함), 그 원단필름(PETF)의 하층 계열로 접착되며 유전율이 30㎌ 이상으로 내구성과 내습성이 뛰어난 형광층(142), 그 형광층(142)의 하층 계열로 구성되어 광 확산 및 반사가 뛰어나며 유전율이 30㎌ 이상으로 설계되는 유전층(152), 그 유전층(152)의 하층 계열로 구성되어 금속 코팅 수지, 바람직하게는 Al 및 Cu 필름 처리되어 10Ω㎡ 내외의 저항을 갖는 배면 전극층(162)을 포함한다.
또한, 열·전기의 전도성이 금속 중 최대이며 1.006cal/cm·sec·deg(18℃)의 열전도율과 1.62×10-6Ω·cm(18℃)의 비저항을 갖는 은(Ag)을 적층한 은 층(224)이 전도성을 증진시킬 목적으로 도 1에 점선으로 나타낸 바와 같이 전도성 고분자층(104)과 형광층(142) 사이에 선택적으로 존재할 수 있다.
또한, 고분자 발광 시트는 배면 전극층(162)의 하층 계열과 상기 전도성 메시층(102)의 상층 계열로서 각각 특수합성 수지층(220,222)을 포함한다. 특수합성 수지층(220,222)은 시트에 텐션을 부여하고 자외선과 적외선에 대하여 시트를 보호하는 기능을 수행하며, 내습성에 강한 유연성 필름으로 처리된다.
도 2와 도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 고분자 발광 시트 제조장치의 정면도와 평면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명은 전도성 메시층(102)과 전도성 고분자 층(104)을 압출 성형하여 원단필름(PETF)을 만들고 원단필름(PETF)을 출발재료로서 이용하여 고분자 발광시트를 제조하기 위한 장치로서, 프레임 구조물(110), 언와인더(unwinder)(120), 인-피더(in-feeder)(130), 제 1 코팅기(140), 제 2 코팅기(150), 제 3 코팅기(160), 건조챔버(170), 아웃-피더(out-feeder)(180) 및 리와인더(rewinder)(190)를 포함한다.
상기한 언와인더(120), 인-피더(130), 제 1 코팅기(140), 제 2 코팅기(150), 제 3 코팅기(160), 건조챔버(170), 아웃-피더(180) 및 리와인더(190) 등의 작동을 전체적으로 제어하기 위한 메인 컨트롤러(MC)는 프레임 구조물(100)에 제공되는 것이 바람직하다.
여기서, 프레임 구조물(110)은 지면으로부터 일정 높이만큼 연장된 다수개의 기둥(112), 그 기둥(112)에 의해 받쳐져 수평으로 배치되는 베이스 부재(114)를 포함한다. 이렇게 함으로써, 베이스 부재(114)는 공장 등의 바닥으로부터 소정 높이 만큼 이격된 상태로 있게 된다.
언와인더(120)는 출발재료인 원단필름(PETF)을 소정 장력으로 유지시키면서 공급하기 위한 것으로서, 베이스 부재(114)의 아래쪽에서 공장 바닥의 중앙 위치에 배치된다.
인-피더(130)는 언와인더(120)로부터 공급되는 원단필름의 장력과 공급속도를 조절하기 위한 것으로서, 베이스 부재(114)의 아래쪽에서 언와인더(120)의 근처 위치에 배치된다.
제 1 코팅기(140)는 언와인더(120)로부터 인-피더(130)를 경유하여 공급되는 원단필름(PETF)의 전도성 고분자층 상에 형광층(142)을 형성하기 위한 것으로서, 베이스 부재(114)의 아래쪽에서 인-피더(130)의 근처 위치에 배치된다. 제 1 코팅기(140)는 원단필름(PETF)의 일면 상에 형광 재료를 1회 이상 코팅하여 소정 두께의 형광층(142)을 형성시킨다. 바람직하게는, 형광층(142)은 35~75㎛의 두께를 갖는다.
제 2 코팅기(150)는 언와인더(120)로부터 인-피더(130)를 경유하여 제 1 코팅기(140)를 거치면서 원단필름(PETF)의 전도성 고분자층 상에 형성된 형광층(142) 상에 유전층(152)을 형성하기 위한 것으로서, 베이스 부재(114)의 아래쪽에서 제 1 코팅기(140)의 근처 위치에 배치된다.
제 2 코팅기(150)는 형광층(142)의 광 확산 및 반사를 도모하기 위해 형광층(142) 상에 유전체 재료를 균일한 두께로 2회 이상 코팅하여 유전층(152)을 형성시킨다. 바람직하게는, 유전층(152)은 20~25㎛의 두께를 갖는다.
제 3 코팅기(160)는 언와인더(120)로부터 인-피더(130)를 경유하여 제 1 코팅기(140)와 제 2 코팅기(150)를 거치면서 형성된 유전층(152) 상에 소정 두께의 배면 전극층(162)을 형성하기 위한 것으로서, 베이스 부재(114)의 아래쪽에서 제 2 코팅기(150)의 근처 위치에 배치된다. 제 3 코팅기(160)는 유전층(152) 상에 금속 코팅수지를 도포하여 배면 전극층(162)을 형성시킨다. 바람직하게는, 유전층(152) 상에 Al, Cu 필름 증착처리하여 배면 전극층(162)을 형성킨다. 바람직하게는, 배면전극층(162)은 5~10㎛ 두께를 갖는다.
도 5와 도 6은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 고분자 발광 시트 제조장 치용 배면 전극층 코팅기, 즉 제 3 코팅기(160)의 정면도와 우측면도이다.
도 5와 6을 참조하면, 제 3 코팅기(160)는 바닥 프레임(1610), 및 바닥 프레임(1610)의 양단으로부터 수직방향으로 일정 길이만큼 연장하여 일체로 형성된 측면 프레임(1620,1622)을 포함한다.
바닥 프레임(1610)의 위쪽에서 제 1 측면 프레임(1620)과 제 2 측면 프레임(1622) 사이에는 백업 롤러(1690)와 힌지 바(1630)가 서로 간격을 두고 수평방향으로 배치된다. 백업 롤러(1690)는 측면 프레임들(1620,1622) 사이에서 회전이 가능하도록 배치되는데, 이를 위해서 그 회전 축의 양단이 측면 프레임들(1620,1622)에 축 결합된다.
힌지 바(1630)의 양단 중 적어도 하나에는 작동 레버(1640)의 일단이 축 결합된다. 작동 레버(1640)는 힌지 바(1630)에 연동하여 회동될 수 있다.
작동 레버(1640)의 타단에는 실린더 부재가 연관되어 설치되는데, 이때 실린더 부재의 일단은 작동 레버(1640)의 타단에 회동 가능하게 연결되고, 실린더 부재의 타단은 측면 프레임들(1620,1622) 중 적어도 하나에 회동 가능하게 축 결합된다.
실린더 부재는 측면 프레임들(1620,1622) 중 적어도 하나, 바람직하게는 제 1 측면 프레임(1620)에 일단이 회동 가능하게 축 결합되는 작동 실린더(1650)를 포함한다. 작동 실린더(1650)는 작동 실린더(1650) 내외로 전·후진 작동이 가능한 축 봉(1652)을 내장한다.
제 3 코팅기(160)는 측면 프레임들(1620,1622) 사이에서 백업 롤러(1690)에 대하여 일정간격 만큼 떨어져서 수평으로 배치되는 나이프 바(1660)를 포함한다. 나이프 바(1660)는 실린더 부재의 작동에 의한 작동 레버(1640)의 회동에 따라 백업 롤러(1690)의 표면에 접촉 또는 비접촉된다.
한편, 측면 프레임들(1620,1622) 사이에서 백업 롤러(1690)의 근접 위치에는 금속 코팅수지 공급수단이 추가로 제공된다. 금속 코팅수지 공급수단은 백업 롤러(1690) 상에서 이송되는 원단필름(PETF) 상에 금속 코팅수지를 도포하기 위한 것으로서, 백업 롤러(1690)를 향하여 경사지게 배치되는 금속 코팅수지 도포기(1670)를 포함한다. 금속 코팅수지 도포기(1670)의 일측에는 금속 코팅수지 도포기 본체(1672)가 결합되는데, 측면 프레임들(1620,1622) 사이에서 전, 후진 가능하게 설치된다. 금속 코팅수지 도포기 본체(1672)는 일측이 측면 프레임들(1620,1622) 중 적어도 하나, 바람직하게는 제 1 측면 프레임(1620)에 결합하여 지지되는 래크와 피니언을 포함한다.
원단 필름(PETF)을 백업 롤러(1690) 쪽으로 이송하기 위한 인입 롤러(1682)와 급송 롤러(1686)가 건물 설치 벽체(1680)에 설치된다. 건물 설치 벽체(1680)에 설치된 급송 롤러(1686)와 측면 프레임들(1620,1622) 사이에 설치된 중간 롤러(1688) 사이에는 원단필름(PETF)의 장력을 조절하기 위한 텐션 조정롤러(184)가 배치된다.
다시 도 1 내지 도 3을 참조하면, 언와인더(120)로부터 인-피더(130)를 경유하여 제 1 코팅기(140), 제 2 코팅기(150) 및 제 3 코팅기(160)를 거치면서 배면전극층(162)이 형성된 원단필름(PETF)을 건조시키기 위한 건조챔버(170)가 제공되는 데, 건조챔버(170)는 형광층(142), 유전층(152), 배면 전극층(162)이 증착된 원단필름(PETF)을 연속적으로 이송시키면서 건조시킬 수 있는 구조를 갖는다.
이를 위해서, 건조챔버(170)는 공장 바닥에서 제 3 코팅기(160)와 제 3 코팅기(160)의 반대쪽에 일정 거리만큼 떨어진 위치에 배치된 아웃-피더(180) 사이에 배치된다. 바람직하게는, 건조챔버(170)는 지면으로부터 일정 높이만큼 위쪽으로 떨어진 위치에 설치되는데, 위에서 언급한 프레임 구조물(110)에 의해서 지지된다. 즉, 건조챔버(170)는 다수의 건조실로 구획되는데, 이때 각각의 건조실은 서로 연통한다. 서로 연통하는 건조실 내에는 원단필름(PETF)의 이송부재인 컨베이어(200)가 설치된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 각각의 건조실에는 덕트(172), 모터(174) 및 송풍팬(176)이 각각 별개로 연관되어 설치된다.
한편, 프레임 구조물(110)의 베이스 부재(114)의 일측에는 원단필름(PETF)의 사행을 방지하기 위한 센터포지션컨트롤(CPC;Center Position Control)(210)이 설치된다.
아웃-피더(180)는 건조챔버(170)의 배출측에 설치되며, 건조챔버(170)를 통과한 원단필름(PETF)의 권취를 위해서 정확한 장력과 일정한 속도로 당겨주는 역할을 수행한다.
리와인더(190)는 아웃-피더(180)를 경유한 원단필름(PETF)을 권취한다.
도 4는 본 발명에 의해서 제조되는 고분자 발광 시트의 제조 공정도이다.
하기에서는 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 고분자 발광 시트 제조장치의 작동과정에 대해서 간략하게 설명한다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 고분자 발광 시트 제조장치를 사용하여 고분자 발광 시트를 제조하기 위해서는, 먼저 출발재료인 원단필름(PETF)을 제작한다. 원단필름(PETF)은 전도성 메시층(102)과 전도성 고분자층(104)으로 구성된다. 원단은 70μm 내지 80μm의 두께를 가지며, 바람직하게는 75μm의 두께를 갖는다. 이때, 원단필름(PETF)을 구성하는 전도성 메시층(102)은 알루미늄 또는 구리 등의 전도성 재질로 구성되는 메시(Mesh) 형태의 접착 필름이다. 전도성 메시층(102)은 75 mesh 내지 85 mesh 범위의 조밀도, 바람직하게는 80 mesh의 조밀도를 갖는 필름이 사용된다.
한편, 전도성 고분자층(104)은 고체의 전도성 고분자 알루미늄(AL2O3)으로 구성되는 것이 바람직하다. 본 발명에서는 이러한 전도성 고분자 알루미늄(AL2O3)이외에, 고체 전해질로 사용될 수 있는 전도성 고분자가 사용될 수 있다. 전술된 전도성 고분자는 폴리아세틸렌(Polyacetylene), P-페닐렌(P-phenylene), 폴리티오펜(Polythiophen), 에틸렌디옥시티오펜(ethylendioxythiophen), 폴리피롤(Polypyrrole), P-페닐렌 비닐렌(P-phenylene vinylene), 티에닐렌 비닐렌(thienylene vinylene), 폴리아닐린(Polyaniline), 폴리이소티아나프텐(Polyisothianaphthene), P-페닐렌 설파이드(P-Phenylene sulfide) 중 어느 하나를 사용할 수 있을 것이다.
전도성 메시층(102) 및 전도성 고분자층(104)은 전도성 필름 형태로 제조한 후 두 필름을 일체로 압출 성형한 것으로서, 원단필름(PETF)의 내부 저항은 100 ~ 125Ω을 유지한다. 원단필름(PETF)의 압출 성형은 균일한 가압력을 통해 상기 내부 저항이 유지되도록 하는 것으로, 75μm 두께로 성형되어야 한다(단계 S201).
단계 S201을 처리한 후, 출발재료인 원단필름(PETF)의 전도성을 증진시키기 위해서 1.006cal/cm·sec·deg(18℃)의 열전도율과 1.62×10-6Ω·cm(18℃)의 비저항을 갖는 은(Ag)을 전도성 고분자층(104) 상에 코팅하여 은 층(224)을 형성할 수 있다. 은 층(224)의 코팅은 부가적인 사항으로서 필수적인 것은 아니다.
이와 같이 원단필름(PETF)이 제조된 후 원단필름(PETF)의 일측면에 형광층(142)을 코팅하기 위해서 원단필름(PETF)을 제 1 코팅기(140) 쪽으로 이송한다. 제 1 코팅기(140)에서는 원단필름(PETF)의 일측면에 형광층(142)을 코팅한다(단계 S203).
형광층(142)은 석유·납유리·시안화백금 등 여러 소재가 사용될 수 있으나, 황화아연(ZnS) 또는 황화아연(ZnS)과 황화카드뮴(CdS)의 혼합물에 미량의 부활제(賦活劑:은·구리·망간·납 등)를 가하여 소성시킬 수 있다. 여기서, 부활제의 소성 온도는 1,000 ℃ 정도이다. 물론, 인산염계(Ca2(PO4)2·CaF2:Sb 등)·규산염계, 또는 순수형인 텅스텐산염계(CaWO4 또는 MgWO4) 등을 사용할 수 있으며, 각 물질과 부활제의 조합에 의하여 발광색 강도,·빛의 감쇠형 등이 다르다.
이와 같이 형광층(142)으로 사용되는 형광층(142)은 점도(Poises)를 3500cps 내지 4500cps로 유지토록 한 후, 원단필름(PETF)으로 도포된다. 형광층(142)의 점도는 고분자 발광 디스플레이 시트의 구동 전압과 연계되며, 점도가 높거나 낮을 경우 시트를 구동하는 800KHz의 구동 주파수의 변동이 불가피하다. 또한, 형광 층(142)의 점도는 발광 휘도에 영향을 주기 때문에, 설정된 구동전압 및 주파수에 대응하는 점도가 필수적이라 할 수 있다. 본 발명에서는 형광층(142)의 점도를 4000cps로 유지한다. 점도(Poises) 측정은 온도 25℃에서 시료용량 350ml에서 이루어지며, 점도계의 정밀도는 10% 미만이다.
또한 형광층(142)은 형광층(142)이 설정된 점도에 의해 원단필름(PETF) 상으로 도포된 후, 135℃ 내지 145℃에서 약 4분 내지 6분 동안 건조시킨다. 건조 온도는 도포된 형광층의 밀도에 연관된다. 즉, 상기한 건조 온도를 넘을 경우 형광층의 건조 시간이 급격하게 이루어져, 형광층의 일부에서 균일하지 못한 건조 현상이 발생된다. 또한, 상기한 건조 온도 이하에서는 건조 시간이 길어지는 문제가 발생할 뿐만 아니라, 도포면의 변형을 야기할 수 있는 문제가 있다.
따라서, 형광층(142)의 코팅은 135℃ 내지 145℃ 바람직하게는 140℃에서 약 4분 내지 6분 범위의 시간, 바람직하게는 5분 동안 건조되어야 한다. 상기한 형광층(142)은 45 내지 50μm의 두께를 가지며 코팅 횟수는 1회 이상이다. 이와 같이 구성되는 형광층(142)은 불소계열 바인더로서, 유전율이 30㎌이상이다. 또한, 원단(PET)과의 접착력이 뛰어날 뿐만 아니라, 내구성, 내습성이 강하고 발광 휘도가 높다.
한편, 형광층(142)이 코팅된 후에는 유전층(152) 코팅이 이루어진다. 유전층(152)은 형광층(142) 상단으로 유전체를 도포하며, 유전체는 폴리에스테르(Polyester), 폴리프로필렌(Polypropylene), 폴리프로필렌-설파이드(Polypropylene-sulfide) 등으로 광 확산 및 반사를 유도할 수 있는 원료가 사용 된다. 유전체 원료는 12000cps의 점도(Poises)를 가지며 점도 측정 조건은 전술한 바와 같이, 25℃에서 시료용량 350ml가 사용된다. 그리고, 상기한 점도 및 건조 조건에 따라 제조되는 유전층(152)의 코팅은 20 내지 25μm 범위의 두께로 1회이상(바람직하게는, 1회) 코팅을 수행한다. 또한 유전층(109)의 코팅은 형광층(107)의 코팅과 동일한 건조 조건 즉, 135℃ 내지 145℃ 바람직하게는 140℃에서 약 4분 내지 6분 범위의 시간 동안 바람직하게는, 5분 동안 건조시킨다(단계 S205).
이와 같이 구성되는 유전층(152)은 30㎌ 이상의 유전율을 가지며, 고체(필름) 형태로 형광층(142)의 하부로 도포된다. 다음에는, 유전층(152) 코팅이 부가된다. 즉, 유전층(152)은 20 내지 25μm로 총 2회이상(바람직하게는, 2회) 코팅되는 것이며, 1회 및 2회 코팅은 동일한 조건과 시료가 사용된다(단계 S207).
유전층(152)의 코팅이 완료되면, 배면 전극층(162) 코팅이 이루어진다. 배면 전극층(162)은 유전층(152) 상에 금속 코팅수지를 도포하여 형성시킨다. 바람직하게는, 유전층(152) 상에 Al, Cu 필름 증착처리하여 배면 전극층(162)을 형성킨다. 따라서 대면적화가 가능하다. 또한 배면 전극층(162)은 10Ω㎡ 내외의 저항을 가지며, 10000cps의 점도를 갖고 코팅된다. 건조 조건은 135℃ 내지 145℃ 바람직하게는 140℃에서 약 4분 내지 6분 바람직하게는 5분 동안 건조시킨다(단계 S209).
배면 전극층(162)은 시트의 공급 전원을 유전층(152)과 형광층(142)으로 전이시키기 위한 것으로, 필요에 따라 전기 아연 처리, 전기 동도금, 전기 니켈도금, 크롬도금, 은도금, 금도금, 무전해 니켈도금 등의 적용 또한 가능하다. 배면 전극층(162)은 5 내지 10μm 범위의 두께로 1회이상(바람직하게는, 1회) 코팅함이 적절 하다. 이는 시트로 공급되는 전력이 낮기 때문에, 배면 전극층(162)의 코팅 두께 또는 코팅 횟수를 최소한으로 설정하여도 무리가 없다.
도 7a와 7b는 도 5에 도시된 배면 전극층 코팅기에서 나이프 바가 백업 롤러에 접촉되기 전과 후의 상태를 각각 나타낸 도면이다.
도 7a 및 도 7b를 참조하여 배면 전극층을 형성하기 위한 제 3 코팅기(160)의 작동 과정을 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 원단 필름(PETF)은 건물 설치 벽체(1680)에 설치된 인입 롤러(1682)를 통해서 유입되어 중간 롤러(1688)로 이송된다. 이때, 텐션 조정 롤러(1684)는 로드 셀(road cell)(도시되지 않음)에 의해서 감지된 하중에 따라 전,후진 작동되어 이송되는 원단 필름(PETF)의 장력을 조절하게 된다.
중간 롤러(1688)를 통과한 원단 필름(PETF)은 백업 롤러(1690)로 이송되는데, 이때 백업 롤러(1690) 상에서 원단 필름(PETF)에 금속 코팅수지, 바람직하게는 알루미늄(Al), 구리(Cu) 코팅 수지가 증착처리하여 배면 전극층(162)을 형성시킨다. 이를 위해서, 작업자는 금속 코팅수지 도포기 본체(1672)를 필요에 따라서 전진 또는 후진시켜서 수지 도포기(1670)의 백업 롤러(1690)와의 간격을 조절하게 된다. 이 과정에서, 수지 도포기(1670)에 보관되어 있던 알루미늄(Al), 구리(Cu) 코팅 수지 필름은 백업 롤러(1690)의 원주상을 따라 이송되는 원단 필름(PETF)에 공급된다.
한편, 원단 필름(PETF)에 코팅되는 알루미늄(Al), 구리(Cu) 코팅 수지 필름중 불필요한 필름을 제거하기 위해 나이프 바(1660)가 사용된다. 도 7b에 도시된 바와 같이, 작동 실린더(1650)의 축봉(1652)을 전진시켰을 때, 작동 레버(1640)는 힌지 바(1630)를 중심으로 시계 방향으로 회동된다. 이때 작동 실린더(1650)와 축봉(1652)이 시계 방향으로 함께 회동된다. 이렇게 되면, 작동 레버(1640)에 연결된 나이프 바(1660)가 시계 방향으로 회동되어 백업 롤러(1690)의 원주상을 따라 이송되고 있던 원단 필름(PETF)과 접촉하게 된다. 이에 따라, 백업 롤러(1690)와 함께 회전 되는 원단 필름(PETF)의 불필요한 필름이 제거되는 것이다.
이와 같이 불필요한 필름 제거 작업이 완료되면, 앞서와는 반대로 힌지 바(1630)를 중심으로 작동 레버(1640)를 반시계 방향으로 회동시킨다. 이때 작동 실린더(1650)와 축봉(1652)이 반시계 방향으로 함께 회동된다. 이렇게 되면, 작동 레버(1640)에 연결된 나이프 바(1660)가 반시계 방향으로 회동되어 나이프 바(1660)는 원단 필름(PETF)으로부터 이격되는 것이다.
원단필름(PET)부터 배면 전극층(162)까지 코팅이 완료된 후에는 특수 합성 수지층(220,222)을 코팅한다(단계 S211).
특수합성 수지층은 자외선(UV) 및 적외선(IR)에 의한 시트 보호 기능을 가지며, 내습성에 강한 유연성 필름 처리가 이루어진다. 특수합성 수지는 아세트산비닐, 아세트산비닐-염화비닐계 등 많은 종류가 사용될 수 있으며, 투명 재질로써 코팅 두께에는 제한을 갖지 않는다. 이와 같은 특수합성 수지 코팅은 시트의 유연성과 더불어, 다방면으로 산업적 활용 가치를 높인다.
이상에서 설명한 바와 같이 제작된 고분자 발광 디스플레이 시트는 기존의 일반 LED에 비해서 우수한 물리적 성질들을 나타낸다.
도 8은 본 발명에 의해서 제조된 고분자 발광 시트의 전압 변화에 따른 휘도 특성을 보여주는 그래프이다. 도 8에서 알 수 있는 바와 같이, 전압 변화에 따른 휘도 특성이 일반 ELD 보다 높다.
도 9는 본 발명에 의해서 제조된 고분자 발광 시트의 주파수 변화에 따른 휘도 특성을 보여주는 그래프이다. 도 9에서 알 수 있는 바와 같이, 넓은 주파수 대역이 사용될 수 있다.
도 10은 본 발명에 의해서 제조된 고분자 발광 시트의 면적 변화에 따른 휘도 특성을 보여주는 그래프이다. 도 10에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 고분자 발광 디스플레이 시트는 면적 변화에 의한 휘도 변화가 거의 없다. 이는 대면적 시트 제작이 가능함을 입증하는 것이다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 고분자 발광 시트 제조장치에 채용되는 인-피더(in-feeder)는 제조라인에서 원단필름(PETF)을 정확한 장력과 일정한 속도로 제공함으로써, 발광 시트를 구성하게 되는 원단필름(PETF), 형광층(142), 유전층(152)의 접착력을 향상시킬 수 있고 그에 따라 휘도를 높일 수 있는 효과를 제공한다. 아울러, 제품으로서의 가치를 향상시킬 수 있도록 대면적 생산을 가능하게 한다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 의해서 제조되는 고분자 발광 시트의 구성을 나타낸 도면,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 고분자 발광 시트 제조장치의 정면도,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 고분자 발광 시트 제조장치의 평면도,
도 4는 본 발명에 의해서 제조되는 고분자 발광 시트의 제조 공정도,
도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 고분자 발광 시트 제조장치용 배면 전극층 코팅기의 정면도,
도 6은 도 5에 도시된 고분자 발광 시트 제조장치용 배면 전극층 코팅기의 측면도,
도 7a는 도 5에 도시된 배면 전극층 코팅기에서 나이프 바가 백업 롤러에 접촉되기 이전의 상태를 나타낸 도면,
도 7b는 도 5에 도시된 배면 전극층 코팅기에서 나이프 바가 백업 롤러에 접촉된 상태를 나타낸 도면,
도 8은 본 발명에 의해서 제조된 고분자 발광 시트의 전압 변화에 따른 휘도 특성을 보여주는 그래프,
도 9는 본 발명에 의해서 제조된 고분자 발광 시트의 주파수 변화에 따른 휘도 특성을 보여주는 그래프, 그리고
도 10은 본 발명에 의해서 제조된 고분자 발광 시트의 면적 변화에 따른 휘 도 특성을 보여주는 그래프.
〈도면의 주요 부분에 따른 부호의 설명〉
PETF: 원단필름 104: 전도성 고분자층
110: 프레임 구조물 112: 기둥
114: 베이스 부재 120: 언와인더
130: 인-피더(in-feeder) 140: 제 1 코팅기
150: 제 2 코팅기 160: 제 3 코팅기
170: 건조챔버 180: 아웃-피더(out-feeder)
190: 리와인더 200: 컨베이어
210: 센터포지션 컨트롤 220,222: 특수합성 수지층
224: 은(Ag) 층 1610: 바닥 프레임
1620,1622: 측면 프레임 1630: 힌지 바
1640: 작동 레버 1650: 작동 실린더
1652: 축 봉 1660: 나이프 바
1670: 금속 코팅수지 도포기 1672: 금속 코팅수지 도포기 본체

Claims (5)

  1. 전도성 메시층과 전도성 고분자층을 압출 성형하여 만든 원단필름을 출발재료로서 이용하여 고분자 발광시트를 제조하기 위한 장치에서, 원단필름(PETF) 상에 유전층을 형성하기 위한 제 2 코팅기와 건조챔버 사이에 배치되고, 상기 유전층 상에 배면 전극층을 형성하기 위한 고분자 발광 시트 제조장치의 배면 전극층 코팅기에 있어서,
    바닥 프레임(1610);
    상기 바닥 프레임(1610)의 양단으로부터 수직방향으로 일정 길이만큼 연장하여 일체로 형성된 측면 프레임들(1620,1622);
    상기 바닥 프레임(1610)의 위쪽에서 상기 측면 프레임들(1620,1622) 사이에서 회전이 가능하도록 수평방향으로 배치된 백업 롤러(1690);
    상기 바닥 프레임(1610)의 위쪽에서 상기 측면 프레임들(1620,1622) 사이에서 상기 백업 롤러(1690)에 대하여 간격을 두고 수평방향으로 배치된 힌지 바(1630);
    일단이 상기 힌지 바(1630)의 양단 중 하나 이상에 축 결합되고, 상기 힌지 바(1630)에 연동하여 회동할 수 있는 작동 레버(1640);
    일단이 상기 작동 레버(1640)의 타단에 회동 가능하게 연결되고, 타단은 상기 측면 프레임들(1620,1622) 중 하나 이상에 회동 가능하게 축 결합된 실린더 부재; 그리고
    상기 측면 프레임들(1620,1622) 사이에서 상기 백업 롤러(1690)의 근접 위치에 설치되고, 상기 백업 롤러(1690) 상에서 이송되는 원단필름(PETF) 상에 금속 코팅수지를 도포하기 위한 금속 코팅수지 공급수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 고분자 발광 시트 제조장치의 배면 전극층 코팅기.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 측면 프레임들(1620,1622) 사이에서 상기 백업 롤러(1690)에 대하여 일정간격 만큼 떨어져서 수평으로 배치되고 상기 실린더 부재의 작동에 의한 상기 작동 레버(1640)의 회동에 따라 상기 백업 롤러(1690)의 표면에 접촉 또는 비접촉되는 나이프 바(1660)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고분자 발광 시트의 제조장치용 배면 전극층 코팅기.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 실린더 부재는,
    상기 측면 프레임들(1620,1622)중 어느 하나에 일단이 회동 가능하게 축 결합되는 작동 실린더(1650); 및
    상기 작동 실린더(1650)에 내장되어 상기 작동 실린더(1650) 내외로 전,후진 작동이 가능한 축 봉(1652);을 포함하는 것을 특징으로 하는 고분자 발광 시트의 제조장치용 배면 전극층 코팅기.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 금속 코팅수지 공급수단은,
    상기 측면 프레임들(1620, 1622) 사이에서 상기 백업 롤러(1690)를 향하여 경사지게 배치되는 코팅수지 도포기(1670); 및
    상기 측면 프레임들(1620, 1622) 사이에서 상기 코팅수지 도포기(1670)의 일측에 전,후진이 가능하도록 결합된 코팅수지 도포기 본체(1672)를 포함하는 것을 특징으로 하는 고분자 발광 시트의 제조장치용 배면 전극층 코팅기.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 코팅수지 도포기 본체(1672)는 상기 측면 프레임들(1620,1622)중 어느 하나에 고정되어 지지되는 래크와 피니언을 포함하는 것을 특징으로 하는 고분자 발광 시트의 제조장치용 배면 전극층 코팅기.
KR1020090024552A 2009-03-23 2009-03-23 고분자 발광 시트 제조장치의 배면 전극층 코팅기 KR101058780B1 (ko)

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