KR101795955B1

KR101795955B1 - 광 추출용 주름구조체 제조방법 및 장치

Info

Publication number: KR101795955B1
Application number: KR1020160094544A
Authority: KR
Inventors: 황용운; 공태식; 박종선; 위성민; 모경덕; 박정우
Original assignee: 노바테크 (주); 노바테크인더스트리 주식회사
Priority date: 2016-07-26
Filing date: 2016-07-26
Publication date: 2017-11-10

Abstract

본 발명의 목적은 DVB를 이용하여 OLED용 광 추출 기판을 균일한 주름구조체를 포함하도록 하는 제조방법과 이러한 광 추출 기판을 양산할 수 있는 제조장치를 제공하고자 하는 것이다.
상기 목적에 따라 본 발명은 DVB와 액상용 광 경화제와 혼합하여 투명기판에 도포하고 자외선을 조사하여 경화시키면서 주름구조체를 형성하였다.
또한, 본 발명은, 상기 DVB와 액상용 광 경화제 혼합액을 유연성 투명기판에 도포하고 자외선 경화시킬 수 있는 롤투롤 장치를 제공하였다.
상기에서, 롤투롤 장치는 DVB를 포함한 혼합액을 투명기판에 도포하기 전에 투명기판에 대해 코로나 방전 처리하도록 하였으며, 혼합용액의 도포는 마이크로 그라비아 방식으로 코팅하도록 하였다.

Description

광 추출용 주름구조체 제조방법 및 장치{MANUFACTURING METHOD AND SYSTEM OF WRINGKLE STRUCTURE FOR LIGHT EXTRATING}

본 발명은 OLED용 외부 광 추출용 주름구조체 제조방법 및 장치에 관한 것이다.

OLED의 외부 광 추출 효율을 향상시키기 위해 다양한 시도가 이루어지고 있다. 마이크로렌즈 어레이의 부착, 나노 마스크를 이용한 나노구조체의 형성, 주름구조를 형성할 수 있는 조성물을 도포하여 주름구조 형성(공개특허 10-2016-0068634호)이 그 예가 된다. 마이크로렌즈 어레이 구조를 포함하는 외부 광 추출 기판은 규칙적인 배열 때문에 파장의존도가 존재하는 단점이 있고, 제조공정이 복잡하여 상용화하기 어렵다.

OLED용 광 추출 기판을 제작하기 위해 유리기판 내지 유연성 투명기판과 같은 투명기판 위에 DVB(Divinylbenzene)을 고체상 광 경화제와 혼합하여 도포하고 건조경화하는 방법이 제안되나, 이러한 방법에 의해 제작되는 주름구조체는 균일한 주름 구조체 층을 형성하지 못하고 서로 뭉쳐 방울을 형성하는 문제가 있다. DVB 원액과 광경화제에 의한 주름구조체 제조는 투명기판에의 도포 및 자외선 조사에 의한 경화 건조로 완성될 수 있기 때문에 공정이 간편하고 가격경쟁력이 있다는 점에서 상용화를 위한 추가적인 개선을 시도할 필요가 있다.

따라서 본 발명의 목적은 DVB를 이용하여 OLED용 광 추출 기판을 균일한 주름구조체를 포함하도록 하는 제조방법과 이러한 광 추출 기판을 양산할 수 있는 제조장치를 제공하고자 하는 것이다.

상기 목적에 따라 본 발명은 DVB와 액상용 광 경화제와 혼합하여 투명기판에 도포하고 자외선을 조사하여 경화시키면서 주름구조체를 형성하였다.

또한, 본 발명은, 상기 DVB와 액상용 광 경화제 혼합액을 유연성 투명기판에 도포하고 자외선 경화시킬 수 있는 롤투롤 장치를 제공하였다.

상기에서, 롤투롤 장치는 DVB를 포함한 혼합액을 투명기판에 도포하기 전에 투명기판에 대해 코로나 방전 처리하도록 하였으며, 혼합용액의 도포는 마이크로 그라비아 방식으로 코팅하도록 하였다.

즉, 본 발명은,

DVB(Divinylbenzene)와 액상용 광 경화제를 혼합한 혼합용액을 제조하여 투명기판에 도포하고 질소 또는 불활성 가스를 퍼징하면서 자외선을 조사하여 경화된 주름구조체를 형성하는 것을 특징으로 하는 광 추출용 기판의 제조방법을 제공한다.

상기에 있어서, DVB(Divinylbenzene)와 액상용 광 경화제는 1:1 내지 10의 질량비로 혼합되는 것을 특징으로 하는 광 추출용 기판의 제조방법을 제공한다.

상기에 있어서, 자외선 램프는 100mW/cm² 에서 450mW/cm²사이인 것을 사용하고, 조사시간은 광량에 따라 30초에서 최대 10분인 것을 특징으로 하는 광 추출용 기판의 제조방법을 제공한다.

상기에 있어서, 투명기판은 주름구조체 형성용 혼합용액을 도포하기 전에 코로나 방전으로 표면 개질 처리되는 것을 특징으로 하는 광 추출용 기판의 제조방법을 제공한다.

또한, 본 발명은,

유연성 투명기판을 공급하는 권출롤;

상기 권출롤로부터 풀려 공급된 유연성 투명기판에 대해 DVB(Divinylbenzene)와 액상용 광 경화제를 혼합한 혼합용액을 도포하기 위한 마이크로 그라비아 코팅장치;

상기 마이크로 그라비아 코팅장치로부터 혼합용액이 도포된 유연성 투명기판에 자외선을 조사하여 경화시켜 주름구조체를 형성하기 위한 자외선 조사실;

상기 자외선 조사실에 질소 또는 불활성 가스를 퍼징하여 주는 가스공급장치; 및

상기 자외선 조사실로부터 유출되는, 주름구조체가 형성된 유연성 투명기판을 수집하기 위한 권취롤;을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 추출 기판 제조용 롤투롤 시스템을 제공한다.

상기에 있어서, 유연성 투명기판에 코로나 방전으로 표면 개질 처리하는 코로나 방전 장치;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 추출 기판 제조용 롤투롤 시스템을 제공한다.

상기에 있어서, 자외선 조사실은 캐비넷 형태로 구성되고, 코로나 방전 장치와 마이크로 그라비아 코팅장치의 상부에 배치되고, 권출롤과 권취롤은 서로 인접하여 배치되는 것을 특징으로 하는 광 추출 기판 제조용 롤투롤 시스템을 제공한다.

본 발명에 따르면, DVB를 액상용 광 경화제와 혼합액을 제조하여 유연성 투명기판에 도포하기 때문에 혼합액이 뭉치지 않고 균일하게 도포되어 균일한 주름구조체가 형성된다.

또한, 롤투롤 방식의 주름구조체 제조시스템은 원스탑으로 광 추출 기판을 빠른 시간 안에 제조할 수 있어 생산성이 크게 향상된다.

도 1은 본 발명의 구성을 설명하기 위한 개념도 이다.
도 2는 본 발명의 주름구조체를 제조하기 위한 롤투롤 장치에 대한 구성도이다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 OLED의 외부 광 추출을 향상시키기 위해 DVB와 액상 광 경화제를 혼합, 도포 및 건조하여 주름구조체를 만든 것을 보여준다. 주름구조체는 유연성 투명기판 위에 형성되었고, 불규칙적이면서도 전체적으로는 균일하게 형성되어 광 추출 효율을 향상시킨다. 하나의 주름을 이루는 볼록부의 폭은 대략 2.5 내지 3.5um 사이에서 다양하게 나타났고, 높이는 대략 1um 내외로 전체적으로는 거의 균일하지만 개별적인 주름구조는 매우 다양하였다. 이러한 주름구조체는 OLED에서 생성된 빛을 산란시키면서 기판 외부로 추출한다. 다양한 형상의 주름구조의 형성을 위해 자외선 조사와 더블어 질소가스 퍼징을 병행하였으며, 다양한 주름구조는 거의 모든 파장 대역에 대해 광 추출 효과를 나타낼 수 있다. 불규칙한 다양한 주름 구조의 제조방법에 대해서는 후술 된다.

DVB와 액상 광 경화제는 그 중량비를 1:1 내지 10으로 하여 혼합된다. 액상 광 경화제는 상용화되어 있다.

DVB와 액상 광 경화제를 혼합한 용액을 투명기판에 도포하고 자외선을 조사하여 건조하면, 고체 광 경화제를 혼합하여 도포하는 경우에 비해 주름구조체가 뭉침 없이 균일하게 퍼진다. 이러한 상태에서 자외선을 조사하여 경화시키면 그 과정에서 주름구조체가 형성된다. 이러한 주름구조체를 형성함에 있어서, 기판은 세정되고 표면에 용액이 좀 더 잘 부착되도록 표면 개질 처리할 필요가 있다. 그에 따라 본 발명은 기판 표면에 용액을 도포하기 전에 코로나 방전 처리하여 표면 개질 효과를 얻도록 하였다.

또한, 도포된 용액의 자외선 조사 경화시 질소 가스를 퍼징(purging) 하여 자외선 조사 경화되게 함으로써 좀 더 역동적인 주름구조체를 형성하도록 하였다. 이러한 질소가스 퍼징 없이 자외선 조사 경화만으로는 원하는 수준의 요철 구조를 나타내는 주름구조체가 형성되지 않고 상당히 일정한 폭과 형상의 주름구조가 나와 특정 파장에 대해서만 광 추출 효율을 높이는 파장 의존성이 나타나 광 추출 효율을 충분히 향상시키기 어렵다. 질소가스 퍼징과 자외선 조사를 통한 주름구조체 형성은 매우 랜덤한 형상의 주름구조를 형성하여 OLED에 의해 생성된 빛의 모든 파장 대역에 대해 광 추출 효과를 향상시킬 수 있다.

한편, 이러한 주름구조체 형성 기판을 양산하기 위해서는 생산성이 높아야 한다. 그에 따라 본 발명은 도 2와 같은 롤투롤 시스템을 제안하였다.

투명기판을 유연성이 있는 PET 등의 소재로 제작하고, 롤투롤 장치를 통해 공급하여 코로나 방전에 의한 표면 개질 처리, 마이크로 그라비아 코팅장치에 의한 주름구조형성 혼합용액의 도포, 질소분위기 하에서의 자외선 조사 경화처리 후 권취롤에 감아 주름구조체가 형성된 광 추출용 기판을 얻는 것이다.

이를 위해, 본 발명자들은 롤투롤 시스템에 코로나 방전 장치(100), 마이크로 그라비아 코팅장치(200) 및 자외선 조사실(300)을 포함 시켰다. 자외선 조사실(300)에는 자외선 램프와 질소가스 퍼징 장치가 설치된다. 롤러는 필요에 따라 다수 설치될 수 있다. 도 2의 설계도는 모든 부재가 도시되어 있어 복잡하므로, 투명기판의 경로를 따라 붉은 선과 화살표 등으로 표시하였다.

권출롤(400)의 우측에는 최종적으로 모든 공정을 마친 주름구조체 기판이 감기는 권취롤이 배치된다. 권출롤(400)에는 공정을 실시할 투명기판이 감겨있으며, 상단의 작은 보조 롤러를 거쳐 코로나 방전 장치(100) 쪽으로 이송된다. 코로나 방전 장치(100)에 의해 롤러(500)에 감긴 상태로 코로나 방전으로 표면 개질 처리되며, 중간에 여러 개의 보조 롤러들을 설치하여 투명 기판의 경로를 안정화시킨다. 즉, 투명 기판이 장력을 충분히 유지할 수 있도록 군데군데 보조롤러를 설치할 수 있으며, 보조롤러의 개수는 도 2에 도시된 것에 한정되지 않고 투명기판의 두께, 장력, 이송 경로의 길이 등에 따라 달리 변형될 수 있다. 코로나 방전 처리에 의해 투명기판은 표면이 활성화되어 이후 도포되는 주름구조체 용액의 부착력이 강화된다.

코로나 방전에 의한 전처리를 마친 투명기판은 여러 개의 롤러를 거쳐 마이크로 그라비아 코팅장치(200)에 도달한다. 마이크로 그라비아 코팅장치(200)는 투명기판을 압착하는 롤러들과 거치시키는 롤러(600) 및 코팅제(주름구조체 형성 용액)를 도포하는 블레이드를 포함한다. 참고로 마이크로 그라비아 인쇄 장치는 상용화되어 있으며, 그에 따라 구입하여 설치할 수 있다.

마이크로 그라비아 코팅장치(200)를 거쳐 주름구조체 형성용 용액이 도포된 투명기판은 계속 롤러들을 타고 진행하여 자외선 조사실(300)로 들어간다.

자외선 조사실(300)은 일종의 캐비넷과 같은 형태를 지니며, 롤투롤 시스템 상단부에 설치되어 공간을 절약하도록 구성하였다. 자외선 조사실(300)은 여러 대의 자외선 램프 유닛을 그 천장에 구비하고, 질소 가스 퍼징을 위한 질소 가스 공급원을 그 하단에 구비한다. 질소 가스를 자외선 조사실 안으로 불어넣어 자외선 조사로 인해 투명기판에 도포된 용액제가 경화되면서 매우 다양한 형상의 불규칙적인 주름구조체를 형성하게 한다. 질소 가스 퍼징은 25 내지 100sccm 정도 속도로 할 수 있다. 질소 가스 외에 불활성 가스인 아르곤을 퍼징하여 줄 수도 있다.

자외선 램프는 1400mJ/cm²인 것을 사용하였으나 이와 약간 다른 출력인 것(예를 들면, 상기에 있어서, 자외선 램프는 100mW/cm² 에서 450mW/cm²사이인 것)을 사용할 수 있다. 자외선 조사실(300)에 머물면서 투명기판을 경화시켜 주름구조체를 형성하는 데 걸리는 시간은 약 40초 정도였으며, 이러한 시간 역시 약간의 변동성이 있을 수 있으며, 대략적으로 30초에서 최대 10분 정도일 수 있다.

자외선 조사실(300)을 통과한 후, 주름구조체가 형성된 투명기판은 권출롤 옆에 배치한 권취롤(700)에 감겨 수집된다.

한편, 투명기판의 표면이 소수성을 띠는 경우, 코로나 방전 처리는 하지 않을 수 있다. PET 필름을 투명기판으로 선택하면 소수성을 나타내므로 코로나 방전처리를 생략할 수 있다. 그외 친수성 표면을 갖는 유연성 투명기판에 대해서는 코로나 방전에 의한 표면 개질 처리가 유용하다.

이러한 주름구조체 형성 시스템은 대면적 기판에 대해 적용될 수 있고 매우 빠르게 제작될 수 있어 생산성이 우수하다. 즉, 대면적 유연성 광 추출 기판의 제작을 원스탑으로 신속하게 제작할 수 있어 양산에 유리하다.

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.

100: 코로나 방전 장치
200: 마이크로 그라비아 코팅장치
300: 자외선 조사실
400: 권출롤
500, 600: 롤러
700: 권취롤

Claims

기판에 도포하고 질소 또는 불활성 가스를 퍼징하면서 자외선을 조사하여 경화된 주름구조체를 형성하기 위한 조성물로서, DVB(Divinylbenzene)와 액상용 광 경화제를 1:1 내지 10의 질량비로 혼합한 것으로, 자외선 조사시간을 30초 내지 1분으로 하여 주름구조체를 형성하는 것을 특징으로 하는 주름구조체 형성용 혼합용액.
삭제
제1항에 있어서, 자외선 램프는 100mW/cm² 에서 450mW/cm²사이인 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 주름구조체 형성용 혼합용액.
삭제
유연성 투명기판을 공급하는 권출롤;
상기 권출롤로부터 풀려 공급된 유연성 투명기판에 대해 제1항의 DVB(Divinylbenzene)와 액상용 광 경화제를 혼합한 혼합용액을 도포하기 위한 마이크로 그라비아 코팅장치;
상기 마이크로 그라비아 코팅장치로부터 혼합용액이 도포된 유연성 투명기판에 자외선을 조사하여 경화시켜 주름구조체를 형성하기 위한 자외선 조사실;
상기 자외선 조사실에 질소 또는 불활성 가스를 25 내지 100sccm로 퍼징하여 주는 가스공급장치; 및
상기 자외선 조사실로부터 유출되는, 주름구조체가 형성된 유연성 투명기판을 수집하기 위한 권취롤;을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 추출 기판 제조용 롤투롤 시스템.
제5항에 있어서, 유연성 투명기판에 코로나 방전으로 표면 개질 처리하는 코로나 방전 장치;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 추출 기판 제조용 롤투롤 시스템.
제6항에 있어서, 자외선 조사실은 캐비넷 형태로 구성되고, 코로나 방전 장치와 마이크로 그라비아 코팅장치의 상부에 배치되고, 권출롤과 권취롤은 서로 인접하여 배치되는 것을 특징으로 하는 광 추출 기판 제조용 롤투롤 시스템.