KR101668600B1 - 디스플레이 제조 장치 - Google Patents
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- H10K71/135—Deposition of organic active material using liquid deposition, e.g. spin coating using printing techniques, e.g. ink-jet printing or screen printing using ink-jet printing
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Abstract
면상발열체를 이용한 디스플레이 제조 장치가 개시되다. 본 발명의 일실시예의 디스플레이 제조 장치는, 기판을 지지하는 지지부; 상기 지지부의 상부 및 하부에 형성되는 면상발열체를 포함하는 히팅 플레이트; 및 상기 기판의 일 면이 중력방향 및 그 반대 방향 중 어느 한 방향을 향하도록 상기 지지부를 이동시키기 위한 구동부를 포함하고, 상기 면상발열체는, 발열페이스트 조성물 100 중량부에 대하여 탄소나노튜브 입자 3 내지 6중량부, 탄소나노입자 0.5 내지 30중량부, 혼합 바인더 10 내지 30중량부, 유기 용매 29 내지 83 중량부, 및 분산제 0.5 내지 5중량부를 포함하고, 상기 혼합 바인더는 에폭시 아크릴레이트 , 폴리비닐 아세탈 및 페놀계 수지가 혼합되거나 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 폴리비닐 아세탈 및 페놀계 수지가 혼합되는 발열 페이스트 조성물을 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 면상발열체를 이용한 디스플레이 제조 장치에 관한 것이다.
최근 기존의 브라운관을 대체하여 액정표시장치와 유기전계발광장치(OLED)와 같은 평판표시장치(flat panel display)가 많이 사용되고 있다.
액정표시장치는 박막트랜지스터가 형성되어 있는 제1 기판과 제1기판에 대향배치되어 있는 제2기판, 그리고 이들 사이에 액정층이 위치하고 있는 액정표시패널을 포함한다. 액정표시패널은 비발광소자이기 때문에 박막트랜지스터 기판의 후면에는 빛을 조사하기 위한 백라이트 유닛이 위치할 수 있다. 백라이트 유닛에서 조사된 빛은 액정층의 배열상태에 따라 투과량이 조절된다.
유기전계발광장치는 저전압 구동, 경량 박형, 광시야각 그리고 고속응답 등의 장점으로 인하여 각광 받고 있다. 유기전계발광장치는 구동방식에 따라 수동형(passive matrix)과 능동형(active matrix)으로 나누어진다. 이중 수동형은 제조과정은 간단하지만 디스플레이 면적과 해상도가 증가할수록 소비전력이 급격히 증가하는 문제가 있다. 따라서 수동형은 주로 소형 디스플레이에 응용되고 있다. 반면 능동형은 제조과정은 복잡하지만 대화면과 고해상도를 실현할 수 있는 장점이 있다.
이들 표시장치에는 컬러필터층, 유기반도체층, 발광층, 배향막 등 여러 유기층이 존재하는데 최근 이들 유기층을 잉크 젯 방식으로 많이 형성하고 있다. 잉크 젯 방식은 노광, 현상, 식각 등의 공정 없이도 유기층을 패터닝할 수 있으며, 유기물의 사용량도 절감할 수 있는 장점이 있다.
하지만, 잉크젯 방식을 사용하는 경우 기판으로 제팅된 잉크가 건조되는 과정에서 용매의 증발 속도의 차이에 의하여 잉크가 균일하게 형성되지 않아 가운데 부분이 움푹 파이는 커피 링 효과(coffee ring effect)가 발생하는 문제점이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 균일한 유기물층을 형성할 수 있는 디스플레이 제조 장치를 제공하는 것이다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일실시예의 디스플레이 제조 장치는 기판을 지지하는 지지부; 상기 지지부의 상부 및 하부에 형성되는 면상발열체를 포함하는 히팅 플레이트; 및 상기 기판의 일 면이 중력방향 및 그 반대 방향 중 어느 한 방향을 향하도록 상기 지지부를 이동시키기 위한 구동부를 포함하고, 상기 면상발열체는, 발열페이스트 조성물 100 중량부에 대하여 탄소나노튜브 입자 3 내지 6중량부, 탄소나노입자 0.5 내지 30중량부, 혼합 바인더 10 내지 30중량부, 유기 용매 29 내지 83 중량부, 및 분산제 0.5 내지 5중량부를 포함하고, 상기 혼합 바인더는 에폭시 아크릴레이트 , 폴리비닐 아세탈 및 페놀계 수지가 혼합되거나 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 폴리비닐 아세탈 및 페놀계 수지가 혼합되는 발열 페이스트 조성물을 포함할 수 있다.
상기 혼합 바인더는 에폭시 아크릴레이트 또는 헥사메틸렌 디이소시아네이트 100 중량부에 대하여 폴리비닐 아세탈 수지 10 내지 150 중량부, 페놀계수지 100 내지 500 중량부가 혼합될 수 있다.
상기 디스플레이 제조 장치는 발열 페이스트 조성물 100 중량부에 대하여 실란 커플링제 0.5 내지 5 중량부를 더 포함할 수 있다.
상기 탄소나노뉴브입자는 다중벽 탄소나노뉴브 입자일 수 있다.
상기 유기 용매는 카비톨 아세테이트, 부틸 카비톨 아세테이트, DBE(dibasic ester), 에틸카비톨, 에틸카비톨아세테이트, 디프로필렌글리콜메틸에테르, 셀로솔브아세테이트, 부틸셀로솔브아세테이트, 부탄올 및 옥탄올 중에서 선택되는 2 이상의 혼합 용매일 수 있다.
상기 발열 페이스트 조성물을 기판상에 스크린 인쇄, 그라비아 인쇄 또는 콤마코팅하여 형성될 수 있다.
상기 기판은 폴리이미드 기판, 유리섬유 매트 또는 세라믹 유리일 수 있다.
상기 면상발열체 상부면에 코팅되는 것으로, 실리카 또는 카본븍랙과 같은 흑색 안료를 구비하는 유기물로 형성되는 보호층을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 디스플레이장치의 제조장치의 유기물층을 균일하게 형성할 수 있다.
본 발명에 의하면, 발열 조성물의 비저항이 낮고 두께 조절이 용이하여 저전압 및 저전력으로 고온 발열이 가능한 바, 보다 효율성 높은 디플레이장치의 제조장치를 제작할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 발열 페이스트 조성물은 200℃ 이상의 온도에서도 내열성을 유지 가능함으로써, 온도에 따른 저항 변화가 작아 안정적이다.
도 1은 종래기술에 따른 반도체 진공라인의 히팅 장치를 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 진공라인의 히팅 장치를 나타낸 개략도이다.
도 3은 본 발명에 따른 발열 페이스트 조성물을 이용하여 제작한 면상발열체 시편의 이미지이다.
도 4는 실시예 및 비교예에 따라 제조된 면상발열체 샘플들의 발열안정성 시험 모습의 이미지이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 진공라인의 히팅 장치를 나타낸 개략도이다.
도 3은 본 발명에 따른 발열 페이스트 조성물을 이용하여 제작한 면상발열체 시편의 이미지이다.
도 4는 실시예 및 비교예에 따라 제조된 면상발열체 샘플들의 발열안정성 시험 모습의 이미지이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 디스플레이장치의 제조장치의 개략도이다. 도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이장치의 제조방법을 설명하기 위한 제어흐름도이다. 도1 및 도2를 참조하여 본 실시예에 따른 디스플레이장치의 제조방법을 설명한다.
우선, 디스플레이 기판(100)의 제2면(100b)에 유기물층(120)을 형성한다(S10). 본 실시예에 따른 유기물층(120)은 잉크젯 방식으로 형성된다.
기판(100)은 안착영역이 마련되어 있는 스테이지 상에 위치하며, 스테이지와 상대 이동 가능한 복수의 노즐 헤드를 통해 유기물 용액이 제팅된다. 유기물 용액은 유기물이 용매에 용해되어 있는 액체 상태이며, 제팅 이후 가열 과정을 거쳐 경화된다.
액정표시장치의 경우 컬러필터, 블랙 매트릭스, 실런트 등을 잉크젯 장치를 사용하여 형성할 수 있으며, OLED(organic light emitting diode)의 경우 발광층을 비롯한 유기물층(120)을 잉크젯 방식으로 형성할 수 있다. 특히, 증발법으로 형성하는 데 어려움이 있는 고분자층의 경우 잉크젯 방법으로 형성하는 것이 일반적이다. 잉크젯 방식으로 형성될 수 있는 구성은 상술한 것에 한정되지 않으며 용매에 용해되어 노즐을 통해 제팅되는 것이라면 어떠한 것이라도 가능하다.
유기물층(120)을 형성하기 전에, 기판(100) 상에는 픽셀 간을 구획하고 적하되는 유기물 용액의 경계가 되는 격벽(110)이 형성된다.
그런 다음, 유기물 용액이 적하되어 있는 제2면(100b)이 중력방향을 향하도록 기판(100)을 뒤집는다(S20).
도1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 디스플레이장치의 제조장치, 보다 구체적으로 잉크젯 방식으로 유기물을 적하한 후 건조 및 베이킹 공정을 수행하기 위한 히팅장치는 상부 히팅플레이트(10), 하부 히팅플레이트(20), 지지부(30), 구동부(40)를 포함한다.
지지부(30)는 기판(100)이 하부 히팅플레이트(20)와 이격되도록 지지하며, 구동부(40)에 의하여 회전 가능한 것이 바람직하다. 잉크젯 공정이 완료된 후, 건조과정을 위하여 뒤집어진 기판(100)이 히팅 장치로 이송되는 경우, 지지부(30)는 기판(100)을 거꾸로 지지할 수 있는 구조를 포함한다. 즉, 홈이나 그루부와 같은 요철이 형성되어 기판(100)과 결합될 수 있는 기계적인 구조로 이루어질 수도 있으며 단순히 기판(100)의 가장자리가 안착될 수 있는 구조를 포함할 수도 있다.
다만, 기판(100)이 이동하지 않고 잉크젯 공정에 후속적으로 건조 과정이 진행되는 경우, 지지부(30)를 회전시켜 기판(100)을 뒤집을 수 있는 구동부(40)를 더 포함하는 것이 바람직하다. 따라서, 구동부(40)는 선택적으로 구비될 수 있는 구성 요소이다. 구동부(40)는 지지부(30)와 연결되어 기판(100)을 뒤집을 수도 있으며, 직접 기판(100)과 연결될 수도 있다.
기판(100)에 형성된 유기물층(120)이 중력방향을 향하도록 기판(100)을 뒤집어 가열하는 것은 건조 및 베이킹 공정 모두에 적용할 수도 있으며, 가열온도 및 유기물 용액의 점도, 용매의 증발 상태에 따라 어느 하나의 공정에만 적용할 수도 있다.
유기물 용액을 적하하고 난 후 이를 건조 및 베이킹 하는 단계를 거치게 된다. 일반적으로 건조공정이 이루어지는 환경에 따라 픽셀 상의 유기물층은 다양한 프로파일을 나타낸다. 유기물층은 픽셀의 가장자리에 적하된 잉크의 용매가 중심부의 용매보다 빠르게 증발되어 상대적으로 용질은 픽셀의 가장자리로 이동하게 된다. 이는 픽셀에 제팅된 잉크의 포화 증기압의 차이로 인하여 발생하며 특히 건조 조건의 차이에 기인한다. 픽셀의 중심부에 적하된 유기물 용액의 용매 증기압이 높고, 가장자리 부분의 증기압이 낮아서 시간이 경과할수록 픽셀의 중심부의 유기물층은 농도가 낮아지고, 가장자리 부분의 농도가 높아지게 된다. 따라서, 픽셀 상에 적하된 유기물층은 중심부가 오목하고 가장자리에 유기물층이 집중되어 있는 형상을 나타내고 있어 마치 가운데가 움푹 파인 형상(Ⅱ)을 하게 된다.
따라서, 본 발명에 따른 디스플레이장치는 유기물 용액이 적하된 기판(100)을 뒤집어 중력을 이용하는 것이다. 유기물 용액이 중력 방향을 향하게 되면 액상의 유기물은 픽셀 중심에서 아래로 향하게 된다(Ⅰ). 따라서, 결국은 건조과정에서 용질이 픽셀의 가장자리로 집중되는 성질과 중력에 의한 성질이 서로 상충되어 픽셀 전체적으로 균일하고 평편한 유기물층(120)이 형성되게 된다(Ⅲ).
건조과정에서 기판(100)을 뒤집는 간단한 방법을 통해 잉크젯 방식으로 형성된 유기물층의 프로파일을 용이하게 조절할 수 있으며 균일하게 할 수 있다.
다음으로, 하부 히팅플레이트(20)는 기판(100)을 소정 간격으로 이격시켜 지지하면서 기판(100) 상에 형성되어 있는 유기물 용액에 포함되어 있는 용매를 증발시키는 건조과정을 수행한다(S30). 이를 위하여 기판(100)와 접촉하는 하부 히팅플레이트(20)의 일면 또는 접촉면에 인접하게 열선이 형성되어 있다.
하부 히팅플레이트(20)는 기판(100)의 형상에 대응되도록 형성되는 것이 바람직하므로 일반적으로 사각기둥으로 마련된다. 또한, 하부 히팅플레이트(20)는 기둥의 높이가 상부 히팅플레이트(10)보다 높게 즉, 상부 히팅플레이트(10) 보다 두껍고 크게 마련된다.
하부 히팅플레이트(20)는 건조과정이 끝나면, 기판(100)을 상부 히팅플레이트(20) 방향으로 수직 이동시키는 운동 수단(21)을 포함한다. 운동수단(21)은 기판(100)을 들어 올리는 핀 구조로 마련되며, 핀의 구동을 위한 모터 등의 구동부를 포함할 수 있다.
그런 다음, 상부 히팅플레이트(10)에 의한 베이킹 공정을 통해 유기물층(120)을 경화시킨다(S40).
열선판으로부터 방출된 열에 의하여 용매가 증발된 기판(100)의 유기물층(120)이 경화된다. 유기물층(120)이 경화되는 베이킹 과정은 건조과정보다 높은 온도에서 수행된다.
또한, 히팅 장치는 상,하부 히팅플레이트(10, 20) 및 구동부(40)를 수용하기 위한 하우징을 더 포함할 수 있다. 하우징을 기판(100)의 출입이 용이하도록 개폐 가능한 것이 바람직하다.
상기 상부 히팅플레이트(10)와 하부 히팅플레이트(20)는 모두 면상발열체로 구성된다.
이하에서는 면상발열체에 대해 상세히 살펴보기로 한다.
면상발열체는 후막 형성용 발열 페이스트 조성물(이하, 발열 페스트 조성물)을 기판 상에 스크린 인쇄, 그라비아 인쇄(내지 롤투롤 그라비아 인쇄) 또는 콤마코팅(내지 롤투롤 콤마코팅)하여 형성될 수 있다. 상기 기판은 면상 발열체를 제조하기 위한 기판으로 앞서 언급된 디스플레이 기판(100)과는 구분된다.
먼저, 발열 페이스트 조성물에 대해 살펴보면, 구체적으로 발열 페이스트 조성물 100 중량부에 대하여 탄소나노튜브 입자 3 내지 6중량부, 탄소나노입자 0.5 내지 30 중량부, 혼합 바인더 10 내지 30 중량부, 유기 용매 29 내지 83 중량부 및 분산제 0.5 내지 5 중량부를 포함한다.
상기 탄소나노튜브 입자는 단일벽 탄소나노튜브, 이중벽 탄소나노튜브, 다중벽 탄소나노튜브 또는 이들의 혼합물로부터 선택될 수 있다. 예컨대 상기 탄소나노튜브 입자는 다중벽 탄소나노튜브(multi wall carbon nanotube)일 수 있다. 상기 탄소나노튜브 입자가 다중벽 탄소나노튜브일 때, 직경은 5nm 내지 30nm 일 수 있고, 길이는 3㎛ 내지 40㎛일 수 있다.
상기 탄소나노입자는 예컨대 그라파이트 나노입자일 수 있으며, 직경은 1㎛ 내지 25㎛일 수 있다.
혼합 바인더는 발열 페이스트 조성물이 300℃ 가량의 온도 범위에서도 내열성을 가질 수 있도록 하는 기능을 하는 것으로, 에폭시 아크릴레이트(Epocy acrylate) 또는 헥사메틸렌 디이소시아네이트(Hexamethylene diisocyanate), 폴리비닐 아세탈(Polyvinyl acetal) 및 페놀계 수지(Phenol resin)가 혼합된 형태를 갖는다. 예컨대 상기 혼합 바인더는 에폭시 아크릴레이트, 폴리비닐 아세탈 및 페놀계 수지가 혼합된 형태일 수 있고, 또는 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 폴리비닐 아세탈 및 페놀계 수지가 혼합된 형태일 수도 있다. 본 발명에서는 혼합 바인더의 내열성을 높임으로써, 300℃ 가량의 고온으로 발열시키는 경우에도 물질의 저항 변화나 도막의 파손이 없다는 장점을 갖는다.
여기에서 페놀계 수지는 폐놀 및 페놀 유도체를 포함하는 페놀계 화합물을 의미한다. 예컨대 상기 페놀 유도체는 p-크레졸(p-Cresol), o-구아야콜(o-Guaiacol), 크레오졸(Creosol), 카테콜(Catechol), 3-메톡시-1,2-벤젠디올(3-methoxy-1,2-Benzenediol), 호모카테콜(Homocatechol), 비닐구아야콜(vinylguaiacol), 시링콜(Syringol), 이소-유제놀(Iso-eugenol), 메톡시 유제놀(Methoxyeugenol), o-크레졸(o-Cresol), 3-메틸-1,2-벤젠디올(3-methoxy-1,2-Benzenediol), (z)-2-메톡시-4-(1-프로페닐)-페놀((z)-2-methoxy-4-(1-propenyl)-Phenol), 2,.6-디에톡시-4-(2-프로페닐)-페놀(2,6-dimethoxy-4-(2-propenyl)-Phenol), 3,4-디메톡시-페놀(3,4-dimethoxy-Phenol), 4-에틸-1,3-벤젠디올(4ethyl-1,3-Benzenediol), 레졸 페놀(Resole phenol), 4-메틸-1,2-벤젠디올(4-methyl-1,2-Benzenediol), 1,2,4-벤젠트리올(1,2,4-Benzenetriol), 2-메톡시-6-메틸페놀(2-Methoxy-6-methylphenol), 2-메톡시-4-비닐페놀(2-Methoxy-4-vinylphenol) 또는4-에틸-2-메톡시-페놀(4-ethyl-2-methoxy-Phenol) 등이 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 혼합 바인더의 혼합 비율은 에폭시 아크릴레이트 또는 헥사메틸렌 디이소시아네이트 100 중량부에 대하여 폴리비닐 아세탈수지 10 내지 150 중량부, 페놀계 수지 100 내지 500 중량부의 비율일 수 있다. 페놀계 수지의 함량이 100 중량부 이하인 경우 발열 페이스트 조성물의 내열 특성이 저하되며, 500 중량부를 초과하는 경우에는 유연성이 저하되는 문제가 있다(취성 증가).
유기 용매는 상기 전도성 입자 및 혼합 바인더를 분산시키기 위한 것으로, 카비톨 아세테이트(Carbitol acetate), 부틸 카비톨 아세테이트(Butyl carbotol acetate), DBE(dibasic ester), 에틸카비톨(Ethyl Carbitol), 에틸카비톨아세테이트, 디프로필렌글리콜메틸에테르(dipropylene glycol methyl ether), 셀로솔브아세테이트(Cellosolve acetate), 부틸셀로솔브아세테이트, 부탄올(Butanol) 및 옥탄올(Octanol) 중에서 선택되는 2 이상의 혼합 용매일 수 있다.
한편, 분산을 위한 공정은 통상적으로 사용되는 다양한 방법들이 적용될 수 있으며, 예를 들면 초음파처리(Ultra-sonication), 롤밀(Roll mill), 비드밀(Bead mill) 또는 볼밀(Ball mill) 과정을 통해 이루어질 수 있다.
분산제는 상기 분산을 보다 원활하게 하기 위한 것으로, BYK류와 같이 당업계에서 이용되는 통상의 분산제, Triton X-100과 같은 양쪽성 계면활성제, SDS등과 가은 이온성 계면활성제를 이용할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 발열 페이스트 조성물은 발열 페이스트 조성물 100 중량부에 대하여 실란 커플링제 0.5 내지 5 중량부를 더 포함할 수 있다.
실란커플링제는 발열 페이스트 조성물의 배합시에 수지들간에 접착력을 증진시키는 접착증진제 기능을 한다. 실란 커플링제는 에폭시 함유 실란 또는 머켑토 함유 실란일 수 있다. 이러한 실란 커플링제의 예로는 에폭시가 함유된 것으로 2-(3,4 에폭시 사이클로헥실)-에틸트리메톡시실란, 3-글리시독시트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리에톡시실란, 3-글리시독시프로필트리에톡시실란이 있고, 아민기가 함유된 것으로 N-2(아미노에틸)3-아미토프로필메틸디메톡시실란, N-2(아미노에틸)3-아미노프로필트리메톡시실란, N-2(아미노에틸)3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실, 3-트리에톡시실리-N-(1,2-디메틸뷰틸리덴)프로필아민, N-페닐-3-아미노프로필트리메톡시실란이 있으며, 머켑토가 함유된 것으로 3-머켑토프로필메틸디메톡시실란, 3-머켑토프로필트리에톡시실란, 이소시아네이트가 함유된 3-이소시아네이트프로필트리에톡시실란 등이 있으며, 상기 나열한 것으로 한정되지 않는다.
여기에서 상기 기판은 폴리카보네이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 플리이미드, 셀룰로스 에스텔, 나일론, 폴리프로필렌, 폴리아크릴로린트릴, 폴리술폰, 폴리에스테르술폰, 폴리비닐리덴플롤라이드, 유리, 유리섬유(매트), 세라믹, SUS, 구리 또는 알루미늄 기판 등이 사용될 수 있으며, 상기 나열된 것들로 한정되는 것은 아니다. 상기 기판은 발열체의 응용 분야나 사용온도에 따라 적절히 선택될 수 있다.
면상발열체는 상기 기판 상에 본 발명의 실시예들에 따른 발열 페이스트 조성물을 스크린 인쇄 또는 그라비아 인쇄를 통해 원하는 패턴으로 인쇄하고, 건조 및 경화한 후에, 상부에 은 페이스트 또는 도전성 페이스트를 인쇄 및 건조/경화 시킴으로써 전극을 형성함으로써 형성될 수 있다. 또는 은 페이스트 또는 도전성 페이스트를 인쇄 및 건조/경화한 후에 상부에 본 발명의 실시예들에 따른 발열 페이스트 조성물을 스크린 인쇄 또는 그라비아 인쇄함으로써 형성하는 것도 가능하다.
한편, 상기 면상발열체는 상부면에 코팅되는 보호층을 더 포함할 수 있다. 상기 보호층은 실리카(SiO₂)로 형성될 수 있다. 보호층이 실리카로 형성되는 경우에는 발열면에 코팅되더라도 발열체가 유연성을 유지할 수 있는 장점을 갖는다.
이하, 본 발명에 따른 후막 형성용 발열 페이스트 조성물 및 이를 이용한 면상발열체를 시험예를 통하여 상세히 설명한다. 하기 시험예는 본 발명을 설명하기 위한 예시일 뿐, 본 발명이 하기 시험예에 의해 한정되는 것은 아니다.
시험예
(1) 실시예 및 비교예의 준비
하기 [표1]과 같이 실시예(3종류) 및 비교예(3종류)를 준비하였다. [표 1]에 표기된 조성비는 중량%로 기재된 것임을 밝혀둔다.
| 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 비교예 1 | 비교예 2 | 비교예 3 | |
| CNT 입자 | 4 | 5 | 6 | 4 | 5 | 6 |
| CNP 입자 | 8 | 9 | 15 | - | - | - |
| 혼합 바인더 | 20 | 15 | 22 | - | - | - |
| 에틸셀룰로오스 | - | - | - | 10 | 12 | 14 |
| 유기용매 | 63 | 67 | 52 | 82 | 79 | 76 |
| 분산제(BYK) | 5 | 4 | 5 | 4 | 4 | 4 |
실시예들의 경우 CNT 입자와, CNP 입자(실시예 1 내지 3)를 [표 1]의 조성에 따라 카비톨아세테이트 용매에 첨가하고 BYK 분산제를 첨가한 후, 60분간 초음파 처리를 통해 분산액 A를 제조하였다. 이후, 혼합 바인더를 카비톨아세테이트 용매에 첨가한 후 기계적 교반을 통해 마스터 배치를 제조하였다. 다음으로 상기 분산액 A 및 마스터배치를 기계적 교반을 통해 1차 혼련한 후에 3-롤-밀 과정을 거쳐 2차 혼련함으로써 발열 페이스트 조성물을 제조하였다.
비교예들의 경우 CNT 입자를 [표 1]의 조성에 따라 카비톨아세테이트 용매에 첨가하고 BYK 분산제를 첨가한 후, 60분간 초음파 처리를 통해 분산액을 제조하였다. 이후, 에틸셀룰로오스를 카비톨아세테이트 용매에 첨가한 후 기계적 교반을 통해 마스터 배치를 제조하였다. 다음으로 상기 분산액 B 및 마스터배치를 기계적 교반을 통해 1차 혼련한 후에 3-롤-밀 과정을 거쳐 2차 혼련함으로써 발열페이스트 조성물을 제조하였다.
(2) 면상발열체 특성 평가
실시예 및 비교예에 따른 발열 페이스트 조성물을 10×10cm 크기로 폴리이미드 기판 위에 스크린 인쇄하고 경화한 후에, 상부 양단에는 은 페이스트 전극을 인쇄하고 경화하여 면상발열체 샘플을 제조하였다.
관련하여 도 3은 본 발명에 따른 발열 페이스트 조성물을 이용하여 제작한 면상발열체 시편의 이미지이다. 도 3a는 폴리이미드 기판 위에 발열 페이스트 조성물이 스크린 인쇄되어 형성된 면상발열체이다. 도 3b는 유리섬유 매트 위에 발열 페이스트 조성물이 스크린 인쇄되어 형성된 면상발열체이다. 도 3c 및 도 3d는 도 3a의 면상발열체 상부에 보호층을 코팅한 경우의 이미지이다.(도 3c는 검은색 보호층 코팅, 도 3d는 녹색 보호층 코팅).
도 3a에 나타난 것과 같은 면상발열체 샘플(실시예) 및 상기 비교예에 따라 제조된 면상발열체 샘플들의 비저항을 측정하였다 인가되는 전압/전류는 표2에 표기됨). 또한, 인가되는 전압/전류에 따른 승온 효과를 확인하기 위해 상기 실시예 및 비교예에 해당하는 면상발열체를 각각 40℃, 100℃ 및 200℃까지 승온시키고, 상기 온도에 도달하였을 때의 DC 전압 및 전류를 측정하였다.
또한, 각 샘플들에 대하여 200℃에서의 발열안정성을 테스트하였다. 관련하여, 도 4에서는 실시예 및 비교예에 따라 제조된 면상발열체 샘플들의 발열안정성 시험 모습의 이미지를 나타내었으며, 시험결과는 하기 [표 2]에 정리하였다.
| 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 비교예 1 | 비교예 2 | 비교예 3 | |
| 비저항(×10ˇ²Ωcm | 1.9 | 2.55 | 2.96 | 9.73 | 8.52 | 6.23 |
| 40℃ 도달 DC 구동 전압/전류 | 5V/0.2A | 6V/0.2A | 7V/0.2A | 20V/0.3A | 16V/0.2A | 12V/0.2A |
| 100℃ 도달 DC 구동 전압/전류 | 9V/0.5A | 12V/0.4A | 14V/0.5A | 48V/0.7A | 40V/0.7A | 26V/0.6A |
| 200℃ 도달 DC 구동 전압/전류 | 20V/0.6A | 24V/0.7A | 24V/1.0A | - | - | - |
| 발열안정성(day) | 20일 이상 | 20일 이상 | 20일 이상 | 불량 | 불량 | 불량 |
상기 [표 2]를 참조하며, 비저항은 실시예들에 해당하는 면상발열체가 비교예들에 해당하는 면상발열체보다 작게 측정되었으며, 이에 따라 각 온도 에 도달하기 위해 필요한 구동 전압/전류 역시 실시예들에 해당하는 면상발열체가 비교예들에 해당하는 면상발열체보다 작게 측정되었다. 즉 실시예들에 해당하는 면상발열체가 비교예보다 저전압 및 저전력으로 구동 가능함을 확인할 수 있었다.
또한, 실시예 1 내지 3에 따른 면상발열체에서는 200℃의 발열 구동하에서도 20일간 안정성이 유지되는 것으로 나타나는 반면에(별도의 보호층 없음), 비교예 1 내지 3에서는 200℃의 발열 구동시 2시간 이내에 발열부 표면이 부풀어 오르는 불량 현상이 관찰되었다. 즉 실시예들에 해당하는 면상발열체가 비교예보다 200℃이상의 고온에서도 안정적으로 구동 가능함을 확인할 수 있었다.
상기 면상발열체는 히터(6)의 몸체 내부 또는 외면에 부착, 매립 또는 장착되고, 히터에 제공되는 전력에 의해 구동된다.
이상, 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였다. 그러나 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 기술의 구체적 적용에 따른 단순한 설계변경, 일부 구성요소의 생략, 단순한 용도의 변경 등의 형태로 본 발명을 다양하게 변형할 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함됨은 자명하다.
10: 상부 히팅 플레이트,
20: 하부 히팅 플레이트,
21: 운동수단, 30: 지지부,
40: 구동부,
100: 기판,
110: 격벽,
100a: 제1면,
100b: 제2면,
120; 유기물층
20: 하부 히팅 플레이트,
21: 운동수단, 30: 지지부,
40: 구동부,
100: 기판,
110: 격벽,
100a: 제1면,
100b: 제2면,
120; 유기물층
Claims (8)
- 디스플레이 기판을 지지하는 지지부;
상기 지지부의 상부 및 하부에 형성되는 면상발열체를 포함하는 히팅 플레이트; 및
상기 디스플레이 기판의 일 면이 중력방향 및 그 반대 방향 중 어느 한 방향을 향하도록 상기 디스플레이 기판을 뒤집기 위해 상기 지지부를 회전시키는 구동부를 포함하고,
상기 면상발열체는,
발열페이스트 조성물 100 중량부에 대하여 탄소나노튜브 입자 3 내지 6중량부, 탄소나노입자 0.5 내지 30중량부, 혼합 바인더 10 내지 30중량부, 유기 용매 29 내지 83 중량부, 및 분산제 0.5 내지 5중량부 및 면상발열체 제조용 기판을 포함하고,
상기 혼합 바인더는 에폭시 아크릴레이트 , 폴리비닐 아세탈 및 페놀계 수지가 혼합되거나 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 폴리비닐 아세탈 및 페놀계 수지가 혼합되는 발열 페이스트 조성물을 포함하는 디스플레이 제조 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 혼합 바인더는 에폭시 아크릴레이트 또는 헥사메틸렌 디이소시아네이트 100 중량부에 대하여 폴리비닐 아세탈 수지 10 내지 150 중량부, 페놀계수지 100 내지 500 중량부가 혼합되는 디스플레이 제조 장치.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,
발열 페이스트 조성물 100 중량부에 대하여 실란 커플링제 0.5 내지 5 중량부를 더 포함하는 디스플레이 제조 장치.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 탄소나노튜브 입자는 다중벽 탄소나노튜브 입자인 디스플레이 제조 장치.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 유기 용매는 카비톨 아세테이트, 부틸 카비톨 아세테이트, DBE(dibasic ester), 에틸카비톨, 에틸카비톨아세테이트, 디프로필렌글리콜메틸에테르, 셀로솔브아세테이트, 부틸셀로솔브아세테이트, 부탄올 및 옥탄올 중에서 선택되는 2 이상의 혼합 용매인 디스플레이 제조 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 면상발열체는
상기 발열 페이스트 조성물을 상기 면상발열체 제조용 기판 상에 스크린 인쇄, 그라비아 인쇄 또는 콤마코팅하여 형성되는 디스플레이 제조 장치.
- 제6항에 있어서,
상기 면상발열체 제조용 기판은 폴리이미드 기판, 유리섬유 매트 또는 세라믹 유리인 디스플레이 제조 장치.
- 제6항에 있어서,
상기 지지부의 상부 및 하부에 형성되는 히팅 플레이트에 포함된 면상발열체 상부면에 코팅되는 것으로, 실리카 또는 카본븍랙과 같은 흑색 안료를 구비하는 유기물로 형성되는 보호층을 더 포함하는 디스플레이 제조 장치.
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| KR1020150067172A KR101668600B1 (ko) | 2015-05-14 | 2015-05-14 | 디스플레이 제조 장치 |
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|---|---|---|---|
| KR1020150067172A KR101668600B1 (ko) | 2015-05-14 | 2015-05-14 | 디스플레이 제조 장치 |
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| KR1020150067172A KR101668600B1 (ko) | 2015-05-14 | 2015-05-14 | 디스플레이 제조 장치 |
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2016
- 2016-03-29 WO PCT/KR2016/003180 patent/WO2016182194A1/ko active Application Filing
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