KR101302350B1 - Manufacturing Method of Transparent Substrate for Light Extraction - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광 추출 효율을 향상시키기 위한 투명기판을 좀 더 간편한 공정으로 만들기 위한 것이다.
본 발명에 따르면, 유리 등의 투명기판에 세라믹 파우더를 도포하고 이를 열 압착하여, 투명기판에 마이크로렌즈 어레이와 같은 구성을 무작위적으로 형성하거나, 샌드블라스팅으로 1차적인 굴곡을 주고, 이후 세라믹 파우더를 열 압착시켜 마이크로 렌즈어레이를 무작위로 형성하는 광 추출용 기판의 제조방법을 제공한다. The present invention is to make a transparent substrate to a more convenient process for improving the light extraction efficiency.
According to the present invention, the ceramic powder is applied to a transparent substrate such as glass and thermo-compressed, thereby randomly forming a configuration such as a microlens array on the transparent substrate, or giving a primary bending by sandblasting, and then ceramic powder. The present invention provides a method for manufacturing a light extraction substrate for randomly forming a microlens array by thermal compression.

Description

광 추출용 투명기판의 제조방법{Manufacturing Method of Transparent Substrate for Light Extraction}Manufacturing Method of Transparent Substrate for Light Extraction

본 발명은 OLED 조명 등에 사용되는 투명기판에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 내부의 OLED 소자 등의 발광소자에서 생성한 빛을 발광소자를 형성한 기판이나 발광소자를 덮고 있는 투명기판의 외부로 최대한 많이 추출해내기 위한 광추출용 투명기판 제조에 관한 것이다. The present invention relates to a transparent substrate used for OLED lighting, and more particularly, the light generated by the light emitting device such as the OLED device in the interior of the transparent substrate that covers the light emitting device or the transparent substrate covering the light emitting device as much as possible The present invention relates to a light extraction transparent substrate for extracting a lot.

OLED 조명은 에너지 절약, 친환경성, 유연성으로 인한 미적 구성 등으로 장래 각광받게 될 조명으로 주목받고 있다. 이러한 OLED 조명은 내부 발광소자의 발광 효율을 향상하는 기술과 더불어 생성된 빛을 소자 외부로 추출해 내는 광 추출기술 또한 필요로 하고 있다. 발광 소자에 의하여 생성된 빛의 상당부가 투명기판의 경계면에서 일어나는 전반사 현상에 의해, 소자 외부로 빠져나오지 못하는 문제가 있기 때문이다. OLED lighting is attracting attention as a lighting that will be spotlighted in the future due to aesthetic composition due to energy saving, environmental friendliness, and flexibility. Such OLED lighting requires a light extraction technology for extracting generated light to the outside of the device, as well as a technology for improving the luminous efficiency of the internal light emitting device. This is because a large part of the light generated by the light emitting device cannot escape to the outside of the device due to the total reflection occurring at the interface of the transparent substrate.

상기와 같은 전반사에 의한 광 가둠 현상을 해결하기 위하여, OLED 조명과 같은 발광소자에서 광 추출 향상을 위한 방법으로 마이크로렌즈어레이(micro lens array), 포토닉 크리스탈(photonic crystal), 캐비티(cavity) 등 여러 가지 광학적 구조물을 설치하거나 이용하는 방법이 제안되어 있다(도 1 참조). 또한, 별도의 시이트상의 필름을 기판에 추가하여 광 추출 효율을 향상시키는 방법도 제안되고 dT다. In order to solve the light confinement phenomenon due to the total reflection as described above, as a method for improving light extraction in a light emitting device such as an OLED light, a micro lens array, a photonic crystal, a cavity, etc. A method of installing or using various optical structures has been proposed (see FIG. 1). In addition, a method of improving the light extraction efficiency by adding another sheet-like film to the substrate is also proposed and is dT.

하지만 상기한 대부분의 기술은 대면적에 적용하기 어렵다는 점과, 특히나 가격이 비싸다는 단점이 있다. However, most of the techniques described above are difficult to apply to a large area, and in particular, the price is expensive.

따라서 본 발명의 목적은 좀 더 간편한 방법으로 대면적 기판에 적용할 수 있는 광 추출용 투명기판을 저비용으로 제조하는 새로운 방법을 제안하고자 하는 것이다. Accordingly, an object of the present invention is to propose a new method for manufacturing a light extraction transparent substrate that can be applied to a large-area substrate in a simpler way at a lower cost.

본 발명은, According to the present invention,

투명기판의 표면에 세라믹 파우더를 도포하는 단계;및Applying ceramic powder to the surface of the transparent substrate; and

상기 세라믹 파우더가 도포 된 투명기판 면을 가열 및 압착하여 투명기판에 마이크로 렌즈 어레이 구조를 무작위로 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 추출용 투명기판의 제조방법을 제공할 수 있다.And forming a microlens array structure on the transparent substrate by heating and compressing the transparent substrate surface to which the ceramic powder is applied. The method of manufacturing a transparent substrate for light extraction may be provided.

또한, 본 발명은, 상기 세라믹 파우더를 도포하는 단계 전에, 투명기판에 샌드블라스팅하는 단계를 더 포함하여, 1차적인 물결 형 요철 구조를 무작위로 형성하는 것을 특징으로 하는 광 추출용 투명기판의 제조방법을 제공할 수 있다.In addition, the present invention, before the step of applying the ceramic powder, further comprising the step of sandblasting on the transparent substrate, manufacturing a light extraction transparent substrate, characterized in that to form a primary wavy concave-convex structure randomly It may provide a method.

또한, 본 발명은, 마이크로 렌즈 어레이 구조를 무작위로 형성하는 단계 이후, 습식 에칭에 의하여 상기 투명기판 면으로부터 세라믹 파우더를 제거하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 추출용 투명기판의 제조방법을 제공할 수 있다.The method may further include removing ceramic powder from the surface of the transparent substrate by wet etching, after randomly forming a microlens array structure. The method of manufacturing the transparent substrate for light extraction further comprising: Can be provided.

또한, 본 발명은, 세라믹 파우더는 굴절율이 1.5 내지 2.2인 것을 특징으로 하는 광 추출용 투명기판의 제조방법을 제공할 수 있다.In addition, the present invention, the ceramic powder can provide a method for producing a transparent substrate for light extraction, characterized in that the refractive index is 1.5 to 2.2.

또한, 본 발명은, 세라믹 파우더는 입경이 1 내지 100 μm 인 것을 특징으로 하는 광 추출용 투명기판의 제조방법을 제공할 수 있다.In addition, the present invention can provide a method for producing a transparent substrate for light extraction, characterized in that the ceramic powder has a particle diameter of 1 to 100 μm.

또한, 본 발명은, 투명기판의 가열은 투명기판의 연화점과 용해점 사이의 온도로 하는 것을 특징으로 하는 광 추출용 투명기판의 제조방법을 제공할 수 있다.In addition, the present invention can provide a method for producing a transparent substrate for light extraction, characterized in that the heating of the transparent substrate is a temperature between the softening point and the melting point of the transparent substrate.

또한, 본 발명은, 투명기판의 표면을 샌드블라스팅 하는 단계;및In addition, the present invention, sandblasting the surface of the transparent substrate; And

상기 샌드블라스팅 된 투명기판을 습식 에칭하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 추출용 투명기판의 제조방법을 제공할 수 있다.Wet etching the sandblasted transparent substrate; it may provide a method of manufacturing a transparent substrate for light extraction comprising a.

본 발명에 따르면, 광 추출 향상구조를 필름이나 시이트 등의 다른 매개체에 전사시키지 않고 투명기판 모재에 직접 요철 구조를 전사시키므로, 경제적이고 공정이 단순하다는 장점을 지닌다. According to the present invention, since the concave-convex structure is directly transferred to the transparent substrate base material without transferring the light extraction enhancing structure to another medium such as a film or sheet, it has an advantage of economical and simple process.

또한, 종래의 광 추출을 위한 별도의 필름 부착이나 샌드 블라스팅 만을 실시하는 경우에 비해, 광 추출효과가 더 뛰어나고, 무엇보다 대면적 기판에 용이하게 적용할 수 있다. In addition, compared with the case of performing a separate film attachment or sand blasting only for the conventional light extraction, the light extraction effect is superior, and above all, it can be easily applied to a large area substrate.

또한, 파우더의 크기를 제어하여 광 추출효율 향상 정도를 용이하게 제어할 수 있으며, 일정한 모양이나 크기를 지니지 않은 랜덤 한 파우더로 무작위한 요철 구조를 전면에 형성하므로 연색성이 보장된다는 장점을 지닌다. In addition, it is possible to easily control the degree of light extraction efficiency by controlling the size of the powder, it has the advantage that the color rendering is guaranteed because the random uneven structure is formed on the front surface of the random powder having no constant shape or size.

도 1은 투명기판 표면에서 일어나는 전반사 현상 및 이를 방지하기 위한 마이크로렌즈어레이, 요철구조 등을 하나의 투명기판 표면에 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 투명기판 표면에 세라믹 파우더를 압착 후 제거하여 제조하는 광 추출 투명기판의 단면모식도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 투명기판에 샌드 블라스팅을 실시한 후, 세라믹 파우더를 압착 후 제거하여 제조하는 광 추출 투명기판의 단면모식도이다.1 is a cross-sectional view showing a total reflection phenomenon occurring on the surface of a transparent substrate and a microlens array, a concave-convex structure, etc. to prevent the same, on the surface of one transparent substrate.
2 is a schematic cross-sectional view of a light extracting transparent substrate manufactured by pressing and removing ceramic powder on the surface of a transparent substrate according to an embodiment of the present invention.
3 is a schematic cross-sectional view of a light extracting transparent substrate manufactured by sandblasting a transparent substrate and then pressing and removing ceramic powder according to another embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여, 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

실시예 1Example 1

투명기판의 표면에 무작위적으로 형성한 미세 요철구조는 빛이 투명기판과 공기의 경계면에서 일으킬 수 있는 전반사 현상을 줄여, 광 추출 효율을 높이는 데 기여한다. 그에 따라 본 발명은 다음과 같이 투명기판(100) 표면에 미세 요철 구조를 형성하도록 하였다. The random irregularities formed on the surface of the transparent substrate reduce the total reflection phenomenon that light can cause at the interface between the transparent substrate and the air, thereby contributing to the light extraction efficiency. Accordingly, the present invention is to form a fine concavo-convex structure on the surface of the transparent substrate 100 as follows.

먼저, 투명기판(100)의 표면에 세라믹 파우더(200)를 도포한다. First, the ceramic powder 200 is coated on the surface of the transparent substrate 100.

세라믹 파우더(200)는 굴절률(n)이 1.5~2.2의 범위를 갖는 것이 바람직하나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 세라믹 파우더(200)의 입경은 1 내지 100μm, 바람직하게는, 2 내지 50 μm 정도로 하며, 입도가 균일할 필요는 없고, 다양한 것으로 섞여질 수 있다. The ceramic powder 200 preferably has a refractive index n in a range of 1.5 to 2.2, but is not necessarily limited thereto. The particle diameter of the ceramic powder 200 is about 1 to 100 μm, preferably about 2 to 50 μm, and the particle size does not need to be uniform.

세라믹 파우더(200)를 스핀 코터, 스크린 프린터 등을 이용하여 투명기판(100) 표면에 도포한 다음, 투명기판(100)의 연화점과 용해점 사이의 온도(유리의 경우 650~1300℃)로 가열한 뒤 압착기로 압착하게 되면, 투명기판(100)표면에 MgO 등의 세라믹 파우더(200)의 형상(굴곡)이 전이되게 된다. 압착기의 압착력은 1 내지 100 Kg/cm2 정도로 하고 압착시 가열 온도는 500 내지 900 ℃가 바람직하다. The ceramic powder 200 is applied to the surface of the transparent substrate 100 using a spin coater, a screen printer, or the like, and then heated to a temperature between the softening point and the melting point of the transparent substrate 100 (650 to 1300 ° C. in the case of glass). After pressing by a press, the shape (bending) of the ceramic powder 200 such as MgO is transferred to the surface of the transparent substrate 100. The pressing force of the pressing machine is about 1 to 100 Kg / cm 2 and the heating temperature during the pressing is preferably 500 to 900 ℃.

상기에서, 가열 압착은 챔버 내에서 실시하며, 압착기는 일반적인 유압식 압착기를 사용할 수 있으며, 일종의 도장과 같은 형태의 압착기로 투명기판의 전면을 덮어 누르며, 압착기 표면에 히터를 설치하여 열 압착함이 바람직하다. 히터는 챔버 내부 전체를 가열하도록 여러 군데 설치할 수 있으며, 투명기판이 놓여 지는 지지대에도 설치하는 것이 바람직하다. In the above, the heat pressing is carried out in the chamber, the press can be used a general hydraulic press, the press of the type of coating like a type of press covering the front of the transparent substrate, it is preferable to heat the press by installing a heater on the press surface Do. The heater may be installed in several places to heat the entire inside of the chamber, and it is preferable to install the heater on a support on which the transparent substrate is placed.

이와 같이 하여 적절한 굴절율을 갖는 세라믹 파우더가 압착되어 마이크로렌즈 어레이 효과를 발휘하는 광 추출용 기판을 제작할 수 있다. In this way, a ceramic powder having an appropriate refractive index is compressed to produce a light extraction substrate that exhibits a microlens array effect.

또한, 이후 투명기판(100)의 표면에 잔류하는 세라믹 파우더(200)는 물리적 또는 화학적 방법을 통하여 제거할 수도 있다(도 2 참조). In addition, the ceramic powder 200 remaining on the surface of the transparent substrate 100 may be removed through a physical or chemical method (see FIG. 2).

세라믹 파우더의 제거는 유리기판의 경우, 예를 들면, 에칭 용액에 의한 에칭만으로도 충분하게 이루어질 수 있으며, 그외, 에칭 후, 진공 흡착, 에칭 후, 솔 등의 도구를 이용한 제거, 에칭 용액을 이용하여 액침 후 스프레이로 털어낸다든지 하는 방법을 이용할 수 있다. 세라믹 파우더를 제거할 경우는 세라믹 파우더의 굴절율을 제한할 필요가 없음은 자명하다. In the case of a glass substrate, for example, the etching of the ceramic powder may be sufficiently performed by etching with an etching solution. In addition, after the etching, vacuum adsorption, after etching, using a brush or the like may be used to remove the etching solution. After immersion, you can brush off with a spray. When removing the ceramic powder, it is obvious that there is no need to limit the refractive index of the ceramic powder.

이와 같이 하면, 투명기판(100)의 표면에 무작위적으로 요철구조가 형성되어, 광 추출 효율을 높일 수 있다.
In this way, irregularities are formed on the surface of the transparent substrate 100 at random, thereby improving light extraction efficiency.

실시예 2Example 2

또 다른 실시예로서, 샌드블라스팅(sand blasting)으로 투명기판(100) 표면에 좀 더 거칠고 무작위적 물결구조(corrugation)를 형성한 후, 상기 실시예 1에서와 같이 세라믹 파우더(200)를 도포하고 열 압착하여 2중의 굴곡을 부여하는 것이다. As another embodiment, after forming a rougher and more random corrugation on the surface of the transparent substrate 100 by sand blasting (sand blasting), and then applying the ceramic powder 200 as in Example 1 It is thermocompression bonding and gives double bending.

열 압착한 후, 세라믹 파우더(200)를 실시예 1에서와 같이 제거할 수도 있고(도 3 참조), 제거시에는 세라믹 파우더의 굴절율을 제한하지 않는다.After thermal compression, the ceramic powder 200 may be removed as in Example 1 (see FIG. 3), and the removal does not limit the refractive index of the ceramic powder.

샌드의 입경은 20 내지 500 μm 정도로 하며, 샌드블라스팅의 압력은 대략 1 내지 50 kg/cm2 로 하고, 열 압착의 가압력은 1 내지 100 kg/cm2 로 한다. The particle diameter of the sand is about 20 to 500 μm, the pressure of the sand blasting is approximately 1 to 50 kg / cm 2 , the pressing force of the thermocompression is 1 to 100 kg / cm 2 .

위와 같은 형상은 2중 패턴 구조에 의한 요철구조로서 더더욱 광 추출 효율을 높일 수 있다. 즉 수십 μm 이상의 크기의 샌딩(sanding)에 의한 무작위적인 물결구조 패턴에 추가로 상대적으로 규칙적인 패턴을 형성하여 광 추출효율을 배가시킬 수 있다. The shape as described above can further increase the light extraction efficiency as the uneven structure by the double pattern structure. That is, the light extraction efficiency can be doubled by forming a relatively regular pattern in addition to the random wave pattern by sanding of several tens of μm or more.

이와 같이 하여, 대면적 투명기판(100)에 마이크로 렌즈와 같은 역할을 하는 무작위 요철구조를 간단히 형성하여 광 추출효율을 향상시킬 수 있다.
In this way, the light extraction efficiency can be improved by simply forming a random concave-convex structure on the large-area transparent substrate 100 to act as a micro lens.

실시예 3Example 3

또 다른 실시예로서, 샌드블라스팅(sand blasting)으로 투명기판(100) 표면에 좀 더 거칠고 무작위적 물결구조(corrugation)를 형성한 후, 에칭을 통해 샌드블라스팅 한 표면을 좀 더 유연한 곡면으로 만드는 것이다. In another embodiment, after forming a rougher and random corrugation on the surface of the transparent substrate 100 by sand blasting, the sandblasted surface is made more flexible by etching. .

이 경우, 샌드블라스팅에 사용되는 입자의 입경은 20 내지 500 μm 정도의 세라믹 입자를 사용하고, 에칭 용액은 불산 함유 용액으로, 5초 내지 5분간 에칭한다.
In this case, the particle size of the particles used for sandblasting is about 20 to 500 μm of ceramic particles, and the etching solution is a hydrofluoric acid-containing solution, which is etched for 5 seconds to 5 minutes.

본 실시예들에서 투명기판(100)은 유리 외에 투명성을 가진 다른 소재의 기판으로 대체될 수 있다. 즉, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리올레핀(PO) 등의 소재에 대해서도 상기 실시예들에 의한 광 추출용 기판을 제작할 수 있다.
In the present exemplary embodiment, the transparent substrate 100 may be replaced with a substrate of another material having transparency in addition to glass. That is, the substrate for light extraction according to the above embodiments may be manufactured also for materials such as polyethylene terephthalate (PET) and polyolefin (PO).

본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.The rights of the present invention are not limited to the embodiments described above, but are defined by the claims, and those skilled in the art can make various modifications and adaptations within the scope of the claims. It is self-evident.

100: 투명기판
200: 파우더100: transparent substrate
200: powder

Claims (7)

투명기판에 샌드블라스팅 하여, 1차적인 물결 형 요철 구조를 무작위로 형성하는 단계;
투명기판의 표면에 세라믹 파우더를 도포하는 단계;및
상기 세라믹 파우더가 도포 된 투명기판 면을 가열 및 압착하여 투명기판에 마이크로 렌즈 어레이 구조를 무작위로 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 추출용 투명기판의 제조방법.Sandblasting the transparent substrate to randomly form a primary wavy concave-convex structure;
Applying ceramic powder to the surface of the transparent substrate; and
And randomly forming a microlens array structure on the transparent substrate by heating and compressing the transparent substrate surface coated with the ceramic powder. 투명기판의 표면에 세라믹 파우더를 도포하는 단계;
상기 세라믹 파우더가 도포 된 투명기판 면을 가열 및 압착하여 투명기판에 마이크로 렌즈 어레이 구조를 무작위로 형성하는 단계;및
습식 에칭에 의하여 상기 투명기판 면으로부터 세라믹 파우더를 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 추출용 투명기판의 제조방법.Applying ceramic powder to the surface of the transparent substrate;
Randomly forming a micro lens array structure on the transparent substrate by heating and compressing the transparent substrate surface coated with the ceramic powder; and
Removing ceramic powder from the surface of the transparent substrate by wet etching; and manufacturing a transparent substrate for light extraction. 제1항에 있어서, 마이크로 렌즈 어레이 구조를 무작위로 형성하는 단계 이후, 습식 에칭에 의하여 상기 투명기판 면으로부터 세라믹 파우더를 제거하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 추출용 투명기판의 제조방법.The method of claim 1, further comprising removing ceramic powder from the surface of the transparent substrate by wet etching after forming the microlens array structure at random. . 제1항 또는 제3항에 있어서, 세라믹 파우더는 굴절율이 1.5 내지 2.2인 것을 특징으로 하는 광 추출용 투명기판의 제조방법.The method of manufacturing a transparent substrate for light extraction according to claim 1 or 3, wherein the ceramic powder has a refractive index of 1.5 to 2.2. 제1항 또는 제2항에 있어서, 세라믹 파우더는 입경이 1 내지 100 μm 인 것을 특징으로 하는 광 추출용 투명기판의 제조방법.The method of manufacturing a transparent substrate for light extraction according to claim 1 or 2, wherein the ceramic powder has a particle diameter of 1 to 100 µm. 제1항 또는 제2항에 있어서, 투명기판의 가열은 투명기판의 연화점과 용해점 사이의 온도로 하는 것을 특징으로 하는 광 추출용 투명기판의 제조방법.The method of manufacturing a transparent substrate for light extraction according to claim 1 or 2, wherein the heating of the transparent substrate is performed at a temperature between a softening point and a melting point of the transparent substrate. 제2항에 있어서, 투명기판의 표면에 세라믹 파우더를 도포하는 단계 전에, 투명기판에 샌드블라스팅 하여, 1차적인 물결 형 요철 구조를 무작위로 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 추출용 투명기판의 제조방법.





The light extraction method of claim 2, further comprising sandblasting the transparent substrate and randomly forming a primary wavy concave-convex structure before applying the ceramic powder to the surface of the transparent substrate. Method of manufacturing a transparent substrate.





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