KR102150023B1 - 접합유리 및 접합유리의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 접합유리의 제조방법은, 한 쌍의 유리층들과, 하나 이상의 중합체층과, 복수 개의 발광소자들이 구비되는 발광소자 배치층을 준비하는 단계와, 발광소자 배치층을 잡아늘인 상태에서, 복수 개의 발광소자들을 서로 전기적으로 연결시키기 위한 복수 개의 전극들을 발광소자 배치층 상에 형성하고, 발광소자 배치층을 잡아 늘이기 위해 가해진 힘을 제거하여 탄성에 의해 발광소자 배치층이 복원되도록 하는 단계와, 한 쌍의 유리층들 사이에 발광소자 배치층과 하나 이상의 중합체층을 소정의 적층방향으로 적층시키는 단계와, 적층된 한 쌍의 유리층들, 발광소자 배치층, 및 중합체층을 적층방향으로 가압하며 접합하는 단계를 포함한다.
Description
본 발명은 접합유리 및 접합유리의 제조방법에 관한 것이다.
접합유리는 유리판을 비롯해 복수의 층들이 접합되어 구성되며, 단일 유리판으로 구성되는 것보다 강성이 보강될 수 있고, 발광 소자 등을 구비함으로써 추가적인 기능을 마련할 수도 있다.
차량에 적용되는 접합유리는 사용자의 시선을 방해하지 않기 위해 일정 이상의 가시광선 투과도를 가져야 한다. 또한, 차량에 적용되는 접합유리는 소정의 곡률이 적용되며, 진동이나 충격에도 강인성을 가져야 한다.
종래에는, 운전자의 시선에 방해되지 않도록 차량의 윈드쉴드의 가장자리 부근에만 발광 소자를 배치하여 소정의 표시 기능을 부여하는 것을 고려해볼 수가 있었다.
그러나, 가시광선 투과도에 대한 규제를 만족하면서 차량의 윈드쉴드의 보다 넓은 면적에 표시 기능을 부여할 수 있는 기술의 개발이 필요한 실정이다. 또한, 외부 응력에 의해 접합유리가 소정 범위 내에서 신축되거나 곡률이 변경되더라도 기능이 유지될 수 있도록 하는 기술이 필요하다.
본 발명은 외부 응력에 의해 접합유리가 소정 범위 내에서 신축되거나 곡률이 변경되더라도 내부의 전자적인 기능이 유지될 수 있는 접합유리의 제조방법을 제공하는데 주목적이 있다.
또한, 본 발명은 소정의 가시광선 투과도를 만족하면서 접합유리의 특정 영역에 한정되지 않고 표시 기능을 구비할 수 있는 접합유리를 제공하는데 목적이 있다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 접합유리의 제조방법은, (a) 한 쌍의 유리층들과, 하나 이상의 중합체층과, 복수 개의 발광소자들이 구비되는 발광소자 배치층을 준비하는 단계, (b) 상기 발광소자 배치층을 잡아늘인(stretched) 상태에서, 상기 복수 개의 발광소자들을 서로 전기적으로 연결시키기 위한 복수 개의 전극들을 상기 발광소자 배치층 상에 형성하고, 상기 발광소자 배치층을 잡아 늘이기 위해 가해진 힘을 제거하여 탄성에 의해 상기 발광소자 배치층이 복원되도록 하는 단계, (c) 상기 한 쌍의 유리층들 사이에 상기 발광소자 배치층과 하나 이상의 중합체층을 소정의 적층방향으로 적층시키는 단계 및 (d) 적층된 상기 한 쌍의 유리층들, 발광소자 배치층, 및 중합체층을 상기 적층방향으로 가압하며 접합하는 단계를 포함하고, 상기 (a)단계는, 중합체 필름을 순도 99.9% 이상의 에탄올에 침지시켜 세척하는 단계와, 진공 분위기 하에서 상기 중합체 필름을 건조하는 단계와, 상기 발광소자 배치층과 상기 중합체층 사이의 접착력을 향상시키기 위해,상기 중합체 필름을 산소 플라즈마 처리하여, 상기 발광소자 배치층이 상기 중합체층과 접하는 표면 중에, 상기 발광소자 배치층의 마이크로 LED 모듈이 배치되는 영역을 제외한 영역의 표면에 요철을 형성하는 단계와, 상기 중합체 필름에 상기 복수 개의 발광소자들을 전사하여 상기 발광소자 배치층을 마련하는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 복수 개의 발광소자들은, 150 마이크로미터 이하의 마이크로 LED(light emitting diode)이다.
일 실시예에서, 상기 (b)단계 이후에 상기 복수 개의 전극들이 형성된 상기 발광소자 배치층은, 소정의 단위 면적당 가시광선 투과율이 70% 이상이다.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 접합유리는, 한 쌍의 유리층들과; 상기 한 쌍의 유리층들을 서로 접합시키기 위해, 상기 한 쌍의 유리층들의 사이에 삽입된 하나 이상의 중합체층과; 상기 하나 이상의 중합체층을 매개로 하여 상기 한 쌍의 유리층들과 접합되고, 복수 개의 발광소자들과 상기 복수 개의 발광소자들을 서로 전기적으로 연결시키기 위한 복수 개의 전극들이 구비된 발광소자 배치층을 포함한다.
상기 복수 개의 전극들은, 상기 발광소자 배치층을 잡아늘인(stretched) 상태에서 형성된 후 상기 발광소자 배치층이 탄성에 의해 축소되는 것에 의해 압축되어, 소정 길이 신장(elongate)이 가능하게 구비되고, 상기 복수 개의 전극들은, 상기 발광소자 배치층을 잡아늘인(stretched) 상태에서 형성된 후 상기 발광소자 배치층이 탄성에 의해 축소되는 것에 의해 압축되어, 소정 길이 신장(elongate)이 가능하게 구비되고, 상기 발광소자 배치층은, 상기 복수 개의 발광소자가 전사되게 구비되는 중합체 필름을 포함하고, 상기 발광소자 배치층과 상기 중합체층 사이의 접착력을 향상시키기 위해, 상기 중합체 필름을 산소 플라즈마 처리하여, 상기 발광소자 배치층이 상기 중합체층들과 접하는 표면 중에, 상기 발광소자 배치층의 마이크로 LED 모듈이 배치되는 영역을 제외한 영역의 표면에 형성되는 요철을 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.
첫째, 발광소자 배치층을 잡아늘인 상태에서, 복수 개의 발광소자들을 서로 전기적으로 연결시키기 위한 복수 개의 전극들을 발광소자 배치층 상에 형성함으로써, 발광소자 배치층을 포함하는 접합유리가 소정범위 내에서 굴곡지거나 신축되는 경우에도 전극들에 의한 전기적인 연결이 유지될 수 있고, 따라서 접합유리의 전자 기능이 유지될 수 있다.
둘째, 마이크로 LED를 이용하여 발광소자 배치층의 단위 면적당 가시광선 투과율이 70% 이상이 되도록 마련함으로써, 차량의 윈드쉴드 등에 적용하였을 때 운전자의 시야를 방해하지 않고 접합유리 상에 이미지 등을 표시할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 접합유리를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 접합유리의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 접합유리의 발광소자 배치층을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 접합유리의 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 4의 S1100단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 4의 S1400단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 산소 플라즈마 전 처리를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 접합유리의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 접합유리의 발광소자 배치층을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 접합유리의 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 4의 S1100단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 4의 S1400단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 산소 플라즈마 전 처리를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 접합유리를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 접합유리의 구성을 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 접합유리의 발광소자 배치층을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 접합유리(1)는 발광소자 배치층(10)을 포함한다.
발광소자 배치층(10)은 전압원(5)으로부터 전원을 공급받아 동작될 수 있다. 발광소자 배치층(10)은 전압원(5)과 도선(7)으로 연결될 수 있다.
또한, 발광소자 배치층(10)은 제어부(미도시)와 전기적으로 연결되어, 제어부에 의해 제어될 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 접합유리(1)는 외측 유리층(20a), 내측 유리층(20b), 외측 중합체층(30a), 내측 중합체층(30b), 및 발광소자 배치층(10)을 포함한다.
외측 유리층(20a)과 내측 유리층(20b)은 서로 대면하며 적층된다. 한 쌍의 유리층(20a, 20b)들은 서로 접합되어, 예를 들어 자동차의 전면 유리(윈드쉴드) 등으로서 사용될 수 있다.
외측 유리층(20a)은 차량의 외측 측면이 되고, 1.6mm ~ 2.1 mm의 두께를 가질 수 있다.
중합체층은 한 쌍의 유리층(20a, 20b)들의 사이에 마련된다. 중합체층(30a, 30b)은 한 개 이상 마련될 수 있고, 한 쌍의 유리층(20a, 20b)들을 접합시킨다. 보다 구체적으로, 한 개의 중합체층이 마련되는 경우, 중합체층은 외측 유리층(20a) 및 내측 유리층(20b)과 각각 접합되어 외측 유리층(20a)과 내측 유리층(20b)을 접합시킬 수 있다.
또는, 다수 개의 중합체층(30a, 30b)들이 마련되는 경우, 별도의 구성, 예를 들어 후술하는 발광소자 배치층(10)을 매개로 외측 유리층(20a)과 내측 유리층(20b)을 접합시킬 수 있다. 본 실시예에서 중합체층(30a, 30b)들은 외측 중합체층(30a)과 내측 중합체층(30b)을 포함한다.
외측 유리층(20a), 내측 유리층(20b), 외측 중합체층(30a), 내측 중합체층(30b), 및 발광소자 배치층(10)은 소정의 적층방향으로 적층된다. 적층된 외측 유리층(20a), 내측 유리층(20b), 외측 중합체층(30a), 내측 중합체층(30b), 및 발광소자 배치층(10)은 적층방향으로 가압되면서 가열되는 것에 의해 접합될 수 있다.
발광소자 배치층(10)은 중합체 필름을 포함하여 구성될 수 있다.
도 3을 참조하면, 발광소자 배치층(10)은 다수 개의 마이크로 LED 모듈(11)들을 구비할 수 있다. 다수 개의 마이크로 LED 모듈(11)들은 각각 선택적으로 발광한다. 보다 구체적으로, 다수 개의 마이크로 LED 모듈(11)들은 모두 함께 발광하거나, 모두 함께 발광하지 않도록 작동할 수도 있고, 각각 제어되어 일부는 발광하고, 일부는 발광하지 않도록 작동할 수도 있다.
마이크로 LED 모듈(11)은 150 마이크로미터 이하의 마이크로 LED로 구성될 수 있다. 마이크로 LED 모듈(11)은 150 ~ 200 μm의 두께를 갖는 것을 이용할 수 있다.
각각의 마이크로 LED 모듈(11)은 적생광 발광소자(111), 녹색광 발광소자(112), 청색광 발광소자(113)을 포함할 수 있다. 또한, 각각의 마이크로 LED 모듈(11)은 발광하지 않는 마이크로 LED 더미부(114)를 포함할 수 있다. 적생광 발광소자(111), 녹색광 발광소자(112), 및 청색광 발광소자(113)들은 각각 선택적으로 발광한다. 보다 구체적으로, 다수 개의 적생광 발광소자(111), 녹색광 발광소자(112), 및 청색광 발광소자(113)들은 모두 함께 발광하거나, 모두 함께 발광하지 않도록 작동할 수도 있고, 각각 제어되어 일부는 발광하고, 일부는 발광하지 않도록 작동할 수도 있다.
따라서, 다수 개의 마이크로 LED 모듈(11)들 중, 발광하는 소자들과 발광하지 않는 소자들의 조합에 의해 다양한 문자, 기호 또는 색상이 표현될 수 있다.
예를 들어, 자동차의 전면 유리를 통해 우향 화살표를 표시하고자 하는 경우, 다수 개의 발광 소자(111, 112, 113)들 중 일부는 발광하면서 우향 화살표 형상을 형성하도록 제어되고, 나머지 발광 소자(111, 112, 113)들은 발광하지 않도록 제어됨으로써, 우향 화살표 기호가 표시될 수 있다.
도시되지는 않았으나 다른 실시예에서, 다수 개의 마이크로 LED 모듈(11)들은, 단색광 발광소자로 구성될 수도 있다.
다수 개의 마이크로 LED 모듈(11)들이 한 쌍의 유리층(20a, 20b)들의 사이에 마련되기 때문에 별도의 발광 장치 또는 문자 표시 장치를 설치할 필요가 없고, 제조 비용도 감소될 수 있다. 그리고 다수 개의 마이크로 LED 모듈(11)들을 통해 다양한 문자, 기호, 또는 색상들을 표현할 수 있어 활용도가 향상될 수 있다.
다수 개의 마이크로 LED 모듈(11)들은, 접합유리(1)의 소정의 단위 면적당 가시광선 투과율이 70% 이상이 되도록 하기 위해, 소정의 간격으로 발광소자 배치층(10) 상에 배치될 수 있다.
예를 들면, 50mm x 50mm의 단위 면적을 기준으로, 접합유리(1)의 가시광선 투과율이 70% 이상이 되도록 하기 위해 발광소자 배치층(10) 상에 다수 개의 마이크로 LED 모듈(11)들이 소정 간격으로 배열될 수 있다.
발광소자 배치층(10) 상에는 복수 개의 마이크로 LED 모듈(11)들을 서로 전기적으로 연결시키기 위한 복수 개의 전극(12)들이 형성될 수 있다.
복수 개의 전극(12)들은 발광소자 배치층(10)을 잡아늘인(stretched) 상태에서 형성될 수 있다. 발광소자 배치층(10)을 잡아 늘이기 위해 가해진 힘을 제거하면, 탄성에 의해 발광소자 배치층(10)이 수축하며 복수 개의 전극(12)들도 수축될 수 있다. 이때, 복수 개의 전극(12)들을 구성하는 입자들의 간격이 서로 가까워지게 되나, 전기적 연결은 유지될 수 있다.
복수 개의 전극(12)들은, 복수 개의 마이크로 LED 모듈(11)들이 배열되는 방향인 제1 방향(A1)으로 연장되되, 제1 방향(A1)과 적층방향에 수직한 제2 방향(A2)의 일측 및 타측으로 적어도 한번 이상씩 교대로 굴곡지게 형성되는 수평방향 전극을 포함할 수 있다.
복수 개의 전극(12)들은, 복수 개의 마이크로 LED 모듈(11)들이 배열되는 방향인 제2 방향(A2)으로 연장되되, 제2 방향(A1)과 적층방향에 수직한 제1 방향(A1)의 일측 및 타측으로 적어도 한번 이상씩 교대로 굴곡지게 형성되는 수직방향 전극을 포함할 수 있다.
복수 개의 전극(12)들은, 사인곡선(sine curve) 형상으로 형성되어, 발광소자 배치층(10)이 제1 방향(A1) 또는 제2 방향(A2)으로 신축될 시 복수 개의 전극(12)들의 전기적 연결이 끊기지 않고 유지될 수 있다. 또한, 발광소자 배치층(10)이 일측으로 굴곡지게 되는 경우에도 복수 개의 전극(12)들의 전기적 연결이 끊기지 않고 유지될 수 있다.
발광소자 배치층(10) 상에는 복수 개의 마이크로 LED 모듈(11)들에 전원을 인가하기 위해 마련되는 전압인가요소(13)가 배치될 수 있다. 예를 들면, 전압인가요소(13)는 도선이나 버스바, 연결단자일 수 있다. 전압인가요소(13)는 발광소자 배치층(10) 상에 인쇄될 수 있다. 전압인가요소(13)는 제1 방향(A1)으로 연장되는 수평방향 전압인가요소와, 제2 방향(A2)으로 연장되는 수직방향 전압인가요소를 포함할 수 있다. 전압인가요소(13)는 전압원(5)과 도선(7)으로 연결되어, 전압원(5)으로부터 전원을 공급받아 복수 개의 마이크로 LED 모듈(11)들로 공급할 수 있다.
한편, 외측 유리층(20a)과 내측 유리층(20b)은 발광소자 배치층(10)을 사이에 두고 적층될 수 있다. 즉, 발광소자 배치층(10)은 한 쌍의 유리층(20a, 20b)들의 사이에 삽입되며, 중합체층(30a, 30b)들에 의해 한 쌍의 유리층(20a, 20b)들과 접합될 수 있다.
한 쌍의 유리층(20a, 20b)들은 곡률을 갖도록 구부러진 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 자동차의 전면 유리(또는, 윈드쉴드) 역시 곡률을 가질 수 있다. 따라서 발광소자 배치층(10)은, 한 쌍의 유리층(20a, 20b)들의 곡률에 대응되게 구부러질 필요가 있고 이를 위해 발광소자 배치층(10)은 가요성을 갖는 소재로 형성될 수 있다.
발광소자 배치층(10)의 소재는 특별히 한정되지 않으나, 가요성을 갖는 소재는, 예를 들어 폴리 우레탄(PU), 폴리 에틸렌 테레프탈레이트(PET) 또는 폴리 이미드(PI)를 포함할 수 있다.
발광소자 배치층(10)은 투명한 소재로 형성될 수 있다. 전술한 바와 같이, 한 쌍의 유리층(20a, 20b)들은 예를 들어 자동차의 윈드쉴드로서 사용될 수 있다. 이때 한 쌍의 유리층(20a, 20b)들의 사이에 삽입된 발광소자 배치층(10)이 불투명한 경우, 접합유리(1)가 사용자의 시야를 가릴 수 있다. 따라서 발광소자 배치층(10) 역시 투명한 소재로 형성되어, 사용자의 시야 확보를 용이하게 할 수 있다.
발광소자 배치층(10)은 산소 플라즈마 전처리 과정에 의해 표면에 형성된 요철을 포함할 수 있다. 이는 발광소자 배치층(10)과 중합체층(30a, 30b) 사이의 접착력을 향상시키기 위한 것으로, 산소 플라즈마 전처리 과정을 거치면 발광소자 배치층(10)의 표면에 요철이 형성되어, 발광소자 배치층(10)의 표면에 산소 기능기가 증대될 수 있고, 이에 따라 발광소자 배치층(10)과 중합체층(30a, 30b) 사이에 기포가 발생하는 것이 억제되어 발광소자 배치층(10)과 중합체층(30a, 30b) 사이의 접착력이 향상될 수 있다. 산소 플라즈마 전처리 과정에 대해서는 아래에서 상술하기로 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 접합유리의 제조방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 도 4의 S1100단계를 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 도 4의 S1400단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 접합유리(1)를 제조하기 위해, 먼저 한 쌍의 유리층(20a, 20b)들과, 하나 이상의 중합체층(30a, 30b)과, 발광소자 배치층(10)을 준비한다(S1100).
본 실시예에서는, 외측 중합체층(30a)과 내측 중합체층(30b)을 준비한다.
한 쌍의 유리층(20a, 20b)들은 소정의 곡률을 가지는 것으로 준비할 수 있다. 또는, 한 쌍의 유리층(20a, 20b)들이 소정의 곡률을 가지도록 성형할 수 있다.
도 5를 참조하면, S1100단계는, 산소 플라즈마 전처리 과정(S1110 ~ S1130)을 포함할 수 있다. 이하에서 산소 플라즈마 전처리 과정에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
(i) 중합체 필름을 순도 99.9% 이상의 에탄올에 침지시켜 세척한다(S1110). 이때, 세척시간은 5분 내지 10분일 수 있다.
(ii) 진공 분위기 하에서 중합체 필름을 건조시킨다(S1120). 이때, 중합체 필름은 10℃ 내지 30℃의 온도 조건에서 1시간 내지 2시간 동안 건조될 수 있다.
(iii) 중합체 필름을 산소 플라즈마 처리하여 표면에 요철을 생성한다(S1130). 이때, 중합체 필름은 플라즈마 출력 약 100W 내지 300W에서 1분 내지 10분간 플라즈마 처리될 수 있다.
일 실시예에서, 발광소자 배치층(10)은 중합체층(30a, 30b)들과 접하는 표면 중에, 마이크로 LED 모듈(11)이 배치되는 영역을 제외한 영역에 요철이 형성될 수 있다. 이를 통해, 발광소자 배치층(10)과 중합체층(30a, 30b)들 사이의 접착 면적이 증가되어 발광소자 배치층(10)과 중합체층(30a, 30b)들 사이의 접착력이 향상될 수 있다. 또한, 마이크로 LED 모듈(11)가 배치되는 영역에는 요철이 형성되지 않기 때문에, 발광소자(130)와 발광소자 배치층(10) 사이의 접착력이 약화되는 것이 방지될 수 있다.
<플라즈마 전처리 실험예>
중합체 필름의 표면 개질을 위하여 플라즈마 전처리를 수행한 실시예와 전처리를 수행하지 않은 비교예를 XPS(X-ray photoelectron spectroscopy, PHI 5000 VersaProbe ULVAC PHI社)와 FE-SEM(S-4100 Hitachi 社)을 통한 표면개질분석을 실시하였다.
(실시예1.) - 중합체 필름의 전처리 공정 실시
중합체 필름을 상온에서 방전처리에 의한 플라즈마 처리를 1 ~ 7분가량 실시 하였다.
(비교예1.) - 중합체 필름의 전처리 공정 미실시
중합체 필름의 추가의 전처리 과정 없이 실시예와 동일하게 XPS와 표면 개질 분석을 실시하였다.
| Treatment | Glow Plasma | |||
| C 1s(%) | O 1s(%) | O 1s/C 1s | ||
| 비교예1 | 78.57 | 21.43 | 0.27 | |
| 실시예1 | 1min | 72.02 | 27.98 | 0.38 |
| 3min | 71.82 | 28.17 | 0.32 | |
| 5min | 69.80 | 30.20 | 0.43 | |
| 7min | 69.80 | 30.20 | 0.43 | |
C는 중합체 필름의 표면의 탄소 기능기를 의미하고, O는 산소 기능기를 의미한다.
플라즈마 처리에 의해 중합체 필름 표면의 개질이 변하는 원리를 간단히 설명하면 다음과 같다.
중합체 필름의 표면은 방전처리에 의한 플라즈마 존의 형성으로 시료표면의 라디칼이 공기 중의 산소, 질소 등과 반응하여 기능기를 형성할 수 있다. 이때, 반응에 의해 카보닐기, 에테르기, 수산기, 아민기와 같은 친수기를 형성하면서 표면이 친수화 될 수 있다.
[표 1]을 참고하여 실시예1과 비교예1의 비교 실험 결과를 설명하면 다음과 같다.
Plasma 처리 시간이 길어질수록, C 1s(탄소기능기)의 양은 감소하고, O 1s(산소기능기)의 양은 상대적으로 증가할 수 있다. 방전처리에 의해 중합체 필름 표면의 화학적 조성이 산소를 포함하는 친수성으로 변하여 산소기능기가 증가된다는 것을 알 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 산소 플라즈마 전처리를 설명하기 위한 도면이다.
도 7을 참조하면, 강한 방전에너지에 노출됨에 따라, 중합체 필름 표면에 잔존하던 미세입자와 저분자 물질이 증발하고 결합쇄의 파괴가 발생되어 Cave 형태의 크랙을 표면 전반에 발생시키며 요철 발생됨에 따라 인접한 중합체층과의 접착면적 증대 효과를 볼 수 있다.
| Treatment | Glow Plasma | 접합 후 기포 발생 유무(%) 시편 수 20ea평균 | |||
| C 1s(%) | O 1s(%) | O 1s/C 1s | |||
| 비교예1 | 78.57 | 21.43 | 0.27 | 95% | |
| 실시예1 | 1min | 72.02 | 27.98 | 0.38 | 55% |
| 3min | 71.82 | 28.17 | 0.32 | 35% | |
| 5min | 69.80 | 30.20 | 0.43 | 0% | |
| 7min | 69.80 | 30.20 | 0.43 | 0% | |
[표 2]를 참조하면, 플라즈마 전처리 시간에 따라 접합시편의 기포발생 빈도가 줄어드는 것을 확인 할 수 있다. O 1s의 비율이 30%이상일 때 접합시편의 기포발생이 하지 않는 것을 통해 플라즈마 전처리의 적정한 유효시간을 확인 할 수 있다. 예를 들면, 위의 실험에서는 플라즈마 전처리의 적정한 유효시간은 5min 이상인 것으로 확인할 수 있다.
한편, 중합체층(30a, 30b)들은 접착력을 더욱 향상시키기 위해 폴리비닐 부티랄(PVB), 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA), 폴리우레탄(PU), 폴리 이미드(PI), 고분자 혼합물, 공중합체 또는 유도체를 포함할 수 있다.
또한, 중합체층(30a, 30b)들은 각각 0.38 ~ 0.76 mm의 두께를 가질 수 있다.
다시 도 5를 참조하면, S1100단계는 복수 개의 발광소자들을 중합체 필름에 전사하여, 발광소자 배치층(10)을 마련하는 단계(S1140)를 포함할 수 있다. 즉, S1140단계에서는, 복수 개의 마이크로 LED 모듈(11)을 플라즈마 전처리 과정을 거친 중합체 필름에 전사하여, 발광소자 배치층(10)을 마련할 수 있다.
다시 도 4를 참조하면, 접합유리(1)를 제조하기 위해, 다음으로 발광소자 배치층(10)을 잡아늘인 상태에서 복수 개의 전극(12)들을 발광소자 배치층(10) 상에 형성하고 발광소자 배치층(10)을 잡아 늘이기 위해 가해진 힘을 제거하여 탄성에 의해 발광소자 배치층(10)이 복원되도록 한다(S1200).
발광소자 배치층(10)을 제1 방향(도 3의 A1)과 제2 방향(도 3의 A2)방향으로 잡아늘인 상태에서 복수 개의 전극(12)들을 발광소자 배치층(10) 상에 형성할 수 있다.
이때, 발광소자 배치층(10)에 1 N ~ 20 N의 힘을 가하며, 0.010 mm ~ 0.020 mm 정도 잡아늘일 수 있다.
이와 같이 발광소자 배치층(10)을 잡아늘인 상태에서 전극(12)을 형성하게 되면, 발광소자 배치층(10)에 가해지던 외력이 제거되어 발광소자 배치층(10)이 줄어든 상태에서도 전극(12)에 의한 전기적 연결이 유지될 수 있을 뿐만 아니라 이후에 다시 발광소자 배치층(10)이 소정 범위 내에서 신장되더라도 전극(12)에 의한 전기적 연결이 유지될 수 있다. 즉, 발광소자 배치층(10)을 잡아늘인 상태에서 전극을 형성함으로써, 전극(12)이 신축 가능하게 마련될 수 있다.
이와 같이 전극(12)이 신장과 축소 되더라도 끊어지지 않고 전기적 연결이 유지될 수 있는 이유를 간단히 설명하면 다음과 같다. 발광소자 배치층(10)을 잡아늘인 상태에서 전극(12)을 형성한 후 발광소자 배치층(10)이 줄어들면 전극(12)을 이루는 입자들 간의 간격이 가까워지게 된다. 이후, 발광소자 배치층(10)이 굴곡지거나 신장되는 경우, 전극(12)을 이루는 입자들 간의 간격이 서로 멀어지게 되나, 이러한 경우에도 전기적 연결을 유지하기에는 충분한 간격이 유지가 될 수 있는 것이다.
즉, 종래와 같이 발광소자 배치층을 특별히 잡아 늘이지 않고 전극을 형성하는 경우, 전극이 형성된 발광소자 배치층에 굴곡을 주거나 잡아 늘이게 되면 전극이 단선되지만, 본 발명과 같이 전극(12)을 형성할 때에 발광소자 배치층(10)을 신장시킨 상태에서 전극(12)을 형성하게 되면 이후에 발광소자 배치층(10)이 굴곡지거나 신장되더라도 전기적 연결이 유지될 수 있는 마진(margin)을 가질 수 있다.
도 4를 참조하면, 다음, 한 쌍의 유리층(20a, 20b)들 사이에 발광소자 배치층(10)과 중합체층(30a, 30b)들을 적층방향으로 적층시킨다(S1300).
다음, 적층된 한 쌍의 유리층(20a, 20b)들, 발광소자 배치층(10), 및 중합체층(30a, 30b)들을 적층방향으로 가압하며 접합한다(S1400).
도 6을 참조하면, S1400단계는, 예비 접합단계(S1410)와 본 접합단계(S1420)를 포함할 수 있다.
예비 접합단계(S1410)에서는, 적층된 한 쌍의 유리층(20a, 20b)들, 발광소자 배치층(10), 및 중합체층(30a, 30b)들을 진공 분위기 하에서, 섭씨 100 ~ 120도의 온도로 예비 접합한다.
본 접합단계(S1420)에서는, 적층된 한 쌍의 유리층(20a, 20b)들, 발광소자 배치층(10), 및 중합체층(30a, 30b)들에 12 ~ 14bar의 압력을 가하면서 섭씨 100 ~ 120도의 온도로 본 접합한다. 본 접합단계에서 가해지는 온도는 예비 접합단계에서 가해지는 온도보다 높게 설정될 수 있다.
본 접합단계는 오토 클레이브(Autoclave)를 이용하여 이루어질 수 있다.
이를 통해, 한 쌍의 유리층(20a, 20b)들, 발광소자 배치층(10), 및 중합체층(30a, 30b)들 사이의 접합면에 기포가 발생되는 것이 방지되어, 완성된 접합유리(1)가 보다 투명하게 제조될 수 있다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 실시가 가능하다.
1 : 접합유리
5 : 전압원
7 : 도선
10 : 발광소자 배치층
11 : 마이크로 LED모듈
111, 112, 113 : 적색광, 녹색광, 청색광 발광소자
114 : 마이크로 LED 더미부
12 : 전극
13 : 전압인가요소
20a : 외측 유리층
20b : 내측 유리층
30a : 외측 중합체층
30b : 내측 중합체층
5 : 전압원
7 : 도선
10 : 발광소자 배치층
11 : 마이크로 LED모듈
111, 112, 113 : 적색광, 녹색광, 청색광 발광소자
114 : 마이크로 LED 더미부
12 : 전극
13 : 전압인가요소
20a : 외측 유리층
20b : 내측 유리층
30a : 외측 중합체층
30b : 내측 중합체층
Claims (15)
- (a) 한 쌍의 유리층들과, 하나 이상의 중합체층과, 복수 개의 발광소자들이 구비되는 발광소자 배치층을 준비하는 단계;
(b) 상기 발광소자 배치층을 잡아늘인(stretched) 상태에서, 상기 복수 개의 발광소자들을 서로 전기적으로 연결시키기 위한 복수 개의 전극들을 상기 발광소자 배치층 상에 형성하고, 상기 발광소자 배치층을 잡아 늘이기 위해 가해진 힘을 제거하여 탄성에 의해 상기 발광소자 배치층이 복원되도록 하는 단계;
(c) 상기 한 쌍의 유리층들 사이에 상기 발광소자 배치층과 하나 이상의 중합체층을 소정의 적층방향으로 적층시키는 단계; 및
(d) 적층된 상기 한 쌍의 유리층들, 발광소자 배치층, 및 중합체층을 상기 적층방향으로 가압하며 접합하는 단계를 포함하고,
상기 (a)단계는,
중합체 필름을 순도 99.9% 이상의 에탄올에 침지시켜 세척하는 단계와,
진공 분위기 하에서 상기 중합체 필름을 건조하는 단계와,
상기 발광소자 배치층과 상기 중합체층 사이의 접착력을 향상시키기 위해,상기 중합체 필름을 산소 플라즈마 처리하여, 상기 발광소자 배치층이 상기 중합체층과 접하는 표면 중에, 상기 발광소자 배치층의 마이크로 LED 모듈이 배치되는 영역을 제외한 영역의 표면에 요철을 형성하는 단계와,
상기 중합체 필름에 상기 복수 개의 발광소자들을 전사하여 상기 발광소자 배치층을 마련하는 단계를 포함하는, 접합유리의 제조방법. - 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 (b)단계에서,
상기 복수 개의 전극들은, 상기 복수 개의 발광소자들이 배열되는 방향인 제1 방향으로 연장되되, 상기 제1 방향과 상기 적층방향에 수직한 제2 방향의 일측 및 타측으로 적어도 한번 이상씩 교대로 굴곡지게 형성되는, 접합유리의 제조방법. - 청구항 3에 있어서,
상기 (b)단계에서,
상기 복수 개의 전극들은, 사인곡선(sine curve) 형상으로 형성되는, 접합유리의 제조방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 (a)단계에서는, 소정의 곡률을 가지는 한 쌍의 유리층들을 준비하고,
상기 (c)단계에서는, 적층된 상기 한 쌍의 유리층들, 발광소자 배치층, 및 중합체층이 상기 적층방향으로 가압되며, 상기 발광소자 배치층이 소정의 곡률을 갖도록 변형되는, 접합유리의 제조방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 한 쌍의 유리층들은, 차량의 외측 측면이 되고 1.6 ~ 2.1 mm의 두께를 갖는 제1 유리층과, 차량의 내측 측면이 되는 제2 유리층을 포함하는, 접합유리의 제조방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 (c)단계는,
상기 한 쌍의 유리층들 사이에, 상기 복수 개의 발광소자들에 전원을 인가하기 위해 마련되는 전압인가요소를 배치하는 단계를 포함하고,
상기 한 쌍의 유리층들은, 차량의 외측 측면이 되는 제1 유리층과, 차량의 내측 측면이 되는 제2 유리층을 포함하고,
상기 제1 유리층의, 차량의 내부를 향하는 내측면에는, 상기 적층방향을 기준으로, 상기 전압인가요소와 중첩되도록 차단층이 형성된, 접합유리의 제조방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 (d)단계는,
적층된 상기 한 쌍의 유리층들, 발광소자 배치층, 및 중합체층을 진공 분위기 하에서 섭씨 100 ~ 120도의 온도로 예비 접합하는 단계와,
적층된 상기 한 쌍의 유리층들, 발광소자 배치층, 및 중합체층에 12 ~ 14bar의 압력을 가하면서 섭씨 100 ~ 120도의 온도로 본 접합하는 단계를 포함하는, 접합유리의 제조방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 적층방향을 기준으로, 상기 발광소자 배치층의 두께는, 상기 중합체층보다 얇은 0.25 ~ 0.5 mm 인, 접합유리의 제조방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 (b)단계 이후에 상기 복수 개의 전극들이 형성된 상기 발광소자 배치층은, 소정의 단위 면적당 가시광선 투과율이 70% 이상인, 접합유리의 제조방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 복수 개의 발광소자들은, 150 마이크로미터 이하의 마이크로 LED(light emitting diode)인, 접합유리의 제조방법. - 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 (a)단계에서는,
상기 중합체 필름의 표면의 산소기능기가 30% 이상이 되도록 기 설정된 시간 동안 산소 플라즈마 처리하는, 접합유리의 제조방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 (a)단계에서는,
플라즈마의 출력을 100W 내지 300W로 유지하면서, 1분 이상 10분 이하로 산소 플라즈마 처리하는, 접합유리의 제조 방법. - 한 쌍의 유리층들;
상기 한 쌍의 유리층들을 서로 접합시키기 위해, 상기 한 쌍의 유리층들의 사이에 삽입된 하나 이상의 중합체층; 및
상기 하나 이상의 중합체층을 매개로 하여 상기 한 쌍의 유리층들과 접합되고, 복수 개의 발광소자들과 상기 복수 개의 발광소자들을 서로 전기적으로 연결시키기 위한 복수 개의 전극들이 구비된 발광소자 배치층을 포함하고,
상기 복수 개의 전극들은, 상기 발광소자 배치층을 잡아늘인(stretched) 상태에서 형성된 후 상기 발광소자 배치층이 탄성에 의해 축소되는 것에 의해 압축되어, 소정 길이 신장(elongate)이 가능하게 구비되고,
상기 발광소자 배치층은,
상기 복수 개의 발광소자가 전사되게 구비되는 중합체 필름을 포함하고,
상기 발광소자 배치층과 상기 중합체층 사이의 접착력을 향상시키기 위해, 상기 중합체 필름을 산소 플라즈마 처리하여, 상기 발광소자 배치층이 상기 중합체층들과 접하는 표면 중에, 상기 발광소자 배치층의 마이크로 LED 모듈이 배치되는 영역을 제외한 영역의 표면에 형성되는 요철을 포함하는, 접합유리.
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