KR20070004197A - 이엘소자용 베이스필름 제조방법 및 그 베이스필름 - Google Patents

Abstract

본 발명은 박막의 열가소성 폴리우레탄 수지를 티다이를 통해 압출하면서 내열성 플라스틱 필름 위에 성형·건조하여 구성함으로써 작업성 및 생산성을 향상시키고, 박막의 열가소성 폴리우레탄 필름 특유의 내구성과 유연성을 통해 오래도록 반복해서 눌러주더라도 필름이나 발광인쇄층이 찢어지거나 깨지지 않아 수명을 연장할 수 있으며, 굴곡이 있는 제품에도 용이하게 적용할 수 있도록 한 이엘소자용 베이스필름 제조방법 및 그 베이스필름에 관한 것이다.

이러한 본 발명은 베이스필름 위에 투명도전층, 형광층, 유전층, 절연층, 배면전극, 보호층으로 된 발광층을 인쇄하는 이엘소자의 제조공정에 있어서, 베이스 필름은, 75∼250㎛의 두께를 가진 내열성 플라스틱 필름 위에 2㎛이하의 두께로 실리콘, 왁스, 불소 중 선택된 재료로 코팅하여 이형층을 형성하고, 열가소성 폴리우레탄 수지(T.P.U.)를 용융시켜 티다이(T-die)를 통해 압출하면서 표면에 이형층이 코팅된 내열성 플라스틱 이형필름위에 10∼50㎛ 두께로 성형·건조하여 열가소성 폴리우레탄 필름을 형성하는 것이다.

Description

이엘소자용 베이스필름 제조방법 및 그 베이스필름{Method to manufacture base film for electroluminescence eliment and and the base film}

도 1은 본 발명에 따른 이엘소자용 베이스필름의 구성도.

도 2는 본 발명에 따른 이엘소자용 베이스필름의 제조공정도.

도 3은 본 발명에 따른 베이스필름위에 발광층을 인쇄하고 이형필름을 떼어내는 상태도.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***

1 : 내열성 플라스틱 이형필름 2 : 이형층

3 : 열가소성 폴리우레탄 필름 4 : 투명전극층

5 : 형광층 6 : 유전층

7 : 절연층 8 : 배면전극

9 : 보호층

본 발명은 이엘소자용 베이스필름 제조방법 및 그 베이스필름에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 박막의 열가소성 폴리우레탄 수지를 티다이를 통해 압출하면 서 내열성 플라스틱 필름 위에 성형·건조하여 구성함으로써 작업성 및 생산성을 향상시키고, 박막의 열가소성 폴리우레탄 필름 특유의 내구성과 유연성을 통해 오래도록 반복해서 눌러도 필름이나 발광인쇄층이 찢어지거나 깨지지 않아 수명을 연장할 수 있으며, 굴곡이 있는 제품에도 용이하게 적용할 수 있도록 한 것이다.

주지하다시피, EL(ELECTROLUMINESCENCE) 소자는 형광성 유기화합물 또는 무기화합물에 전류가 흐르면 빛을 내는 전계 발광현상을 이용하여 스스로 빛을 내는 '자체 발광형 물질'을 말하는 것으로, 낮은 전압에서 구동이 가능하고 박형으로 만들 수 있으며, 넓은 시야각과 빠른 응답속도를 갖고 있어 일반 LCD와 달리 바로 옆에서 보아도 화질이 변하지 않으며, 화면에 잔상이 남지 않고, 또한 소형 화면에서는 LCD 이상의 화질과 단순한 제조공정으로 인하여 유리한 가격 경쟁력을 갖는다.

따라서, 이러한 장점들로 인해 최근에는 이엘 소자가 휴대전화, 카 오디오, 디지털 카메라와 같은 소형기기의 디스플레이 소자로서 많이 적용되고 있다.

이엘 소자는 인쇄기재(Base film) 위에 투명전극층, 형광층, 유전층, 절연층, 배면전극, 방수코팅층이 순차 인쇄되거나 역순으로 인쇄되어 이루어지며, 이러한 이엘 소자의 각 전극에 전원을 인가하면 형광층을 통해 발광되도록 하는 것이다.

여기서, 종래 키패드, 백라이트 등에 적용된 이엘발광소자의 인쇄기재는 딱딱한 종류의 내열성 플라스틱필름을 사용하거나, 열경화성 폴리우레탄 수지를 내열성 플라스틱 이형필름 위에 인쇄하여 사용하고 있으므로 전자의 경우 휴대전화 키패드를 누를 때에 클릭감이 떨어지고, 인쇄층이 강제로 지속적인 힘을 받으면서 잘 깨지며, 온습도 변화에 쉽게 변형이 되어 발광에 문제가 발생될 수도 있고, 특히 굴곡이 있는 제품에는 적용자체가 불가능한 단점이 있다. 후자의 경우에도 유연성은 있으나 기재의 내구성이 떨어져 휴대전화 키패드를 누를 때에 기재로 사용된 폴리우레탄 층이나 인쇄층이 잘 찢어지고 깨지며, 온습도 변화에 쉽게 변형되어 발광특성에 문제가 발생하였고, 수명도 짧은 단점이 있어 널리 사용되지 못하고 소량씩 시험적으로 적용되고 있는 실정이다.

또한, 열경화성 폴리우레탄 수지는 플라스틱 이형필름위에 스크린 인쇄기법을 통해 인쇄하고 있으므로 그 작업성 및 생산성이 떨어지는 단점이 있다.

본 발명은 이러한 점을 감안하여 제안된 것으로, 열가소성 폴리우레탄 수지를 용융시켜 티다이(T-die)를 통해 압출하면서 표면에 실리콘 코팅되거나 불소처리된 플라스틱 이형필름위에 10∼50㎛ 두께로 성형하고 건조하여 구성함으로써 후공정에서 이러한 열가소성 폴리우레탄 수지의 위에 발광층을 인쇄하여 이엘소자로 사용할 때 열가소성 폴리우레탄 수지의 내구성과 유연성에 의해 아무리 여러번 누르더라도 쉽게 찢어지지 않고, 온습도 변화에도 특성이 변하지 않아 발광특성을 원활히 유지할 수 있으며, 특히 굴곡이 있는 제품에도 무난히 적용할 수 있는 이엘소자용 베이스필름 제조방법 및 그 베이스필름을 제공하고자 하는 것이다.

이하, 본 발명을 제시되는 실시예와 첨부된 도면에 따라 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 이엘소자용 베이스필름은, 75∼250㎛의 두께를 가진 플라스 틱 이형필름(1) 위에 2㎛이하의 두께로 실리콘, 왁스, 불소 중 선택된 재료로 코팅하여 이형층(2)을 형성하고, 열가소성 폴리우레탄 수지(T.P.U.)를 용융시켜 티다이(T-die)를 통해 압출하면서 표면에 이형층(2)이 코팅된 플라스틱 이형필름(1)위에 10∼50㎛ 두께로 성형·건조하여 열가소성 폴리우레탄 필름(3)을 형성하는 것이다.

이때, 본 발명에 사용되는 플라스틱 이형필름(1)은 그 위에 성형되는 열가소성 폴리우레탄 필름(3)의 치수안정성을 위하여 사전에 열처리를 하는데, 열처리 온도인 140∼180℃에서 약 2시간, 인쇄할 때 잉크 건조온도인 120∼150℃정도의 온도에서 약 2시간 정도 사용해도 열에 의한 휨현상이 없어야 하며, 인쇄후 발광되는 빛의 밝기를 측정할 수 있도록 투명한 필름이어야 한다. 따라서, 유리전이온도가 70℃이상이며, 두께 100㎛ 기준에서 헤이즈가 20%(측정방법 : ASTM D 1003)이하인 투명한 PET, PEN, PEI, PPS 등의 내열성 플라스틱 이형필름이 사용된다.

또한, 내열성 플라스틱 이형필름(1)의 표면에는 투명전극층(4), 형광층(5), 유전층(6), 절연층(7), 배면전극(8), 보호층(9) 등의 발광층 인쇄 후에 박막의 열가소성 폴리우레탄 필름(3)이 쉽게 떨어질 수 있도록 이형성이 있는 실리콘이나 왁스, 또는 불소 등의 물질로 선처리하게 되는데, 이러한 이형층(2)이 코팅된 내열성 플라스틱 이형필름(1)의 박리력은 Nitto 31B 테이프 기준으로 20∼150g/inch(측정각도:180°, 측정속도:300㎜/min)가 되어야 열가소성 폴리우레탄 필름(3)을 성형할 때 내열성 플라스틱 이형필름(1)의 접촉면에 기포가 발생하지 않음은 물론 발광층의 인쇄 후에 내열성 플라스틱 이형필름(1)으로부터 박막 열가소성 폴리우레탄 필름(3)이 쉽게 떨어져 후가공 공정이 매우 편리해진다.

아울러, 본 발명에 적용되는 열가소성 폴리우레탄 수지는 폴리올과 이소시아네이트가 중합된 원료를 사용하는데, 폴리올은 폴리에테르계, 폴리에스터계, 카프로락탐계 등이 사용될 수 있으며, 이소시아네이트는 메틸렌디페닐디이소시아네이트, 톨루엔디이소시아네이트, 이소프론디이소시아네이트, 헥사메틸렌디이소시아네이트 등이 사용될 수 있다. 또한, 이러한 열가소성 폴리우레탄 수지는 인쇄전에 기재로 사용되는 필름을 이루는 것이므로 그 치수안정성을 위하여 사전에 열처리를 한다. 이때 열가소성 폴리우레탄 수지는 열처리시 온도인 140∼180℃에서 약 2시간과 인쇄할 때 잉크건조온도인 120∼150℃ 정도의 온도에서 약 2시간 정도 사용해도 열에 의한 황변현상이 없어야 하고, 녹는 점(Melting Point)이 170℃이상이며, 연화점(Vicat Softing Point)이 85℃이상인 열가소성 폴리우레탄 수지를 사용한다.

이러한 열가소성 폴리우레탄 수지는 그 내부에 포함된 수분을 제습기로 충분히 제거한 다음 압출기에서 170∼240℃ 정도의 온도범위로 용융시켜 티다이(T-die)를 통해 10∼50㎛정도의 박막평판형태로 압출하면서 표면에 실리콘이나 왁스, 또는 불소 등을 처리하여 이형층(2)을 형성한 내열성 플라스틱 이형필름(1) 위로 성형·건조되는 것이며, 그 위에 투명전극층(4), 형광층(5), 유전층(6), 절연층(7), 배면전극(8), 보호층(9)의 순서나 혹은 역순으로 발광층을 인쇄하고, 내열성 플라스틱 이형필름(1)을 제거하여 이엘소자를 제조하는 것이다.

따라서, 본 발명에 따른 베이스필름은 상기한 바와 같이 열가소성 폴리우레탄 수지가 압출기를 통해 압출되면서 표면에 이형층(2)이 형성된 내열성 플라스틱 이형필름(1)의 위에 성형, 건조되어 제조되는 것이므로 종래 스크린 인쇄를 통해 제조하던 것과 비교할 때 그 생산성이 크게 향상될 뿐만 아니라 이러한 베이스필름 위에 발광층이 인쇄되어 이루어진 이엘소자는 매우 유연하고, 온도변화 또는 물리적인 압력에 대해서도 내성의 변화가 거의 없어 키패드에 적용되어 여러번의 반복적인 누름 동작에도 필름이나 발광층이 찢어지지 않으며, 잘 구부러지게 되므로 굴곡이 있는 제품에도 무난하게 적용할 수 있다.

또한, 열가소성 폴리우레탄 필름(3)은 박막의 형태로 매우 얇게 구성할 수 있으면서도 강성은 충분히 유지할 수 있어 제조원가 절감 및 생산효율 향상의 효과를 얻을 수 있는 것이다.

[실시예]

폴리에스터계 폴리올과 메틸렌디페닐디이소시아네이트가 중합된 열가소성 폴리우레탄 수지를 190℃이상으로 가열된 용융압출기에서 녹여 티다이(T-die)를 통해 압출하면서 표면에 실리콘으로 된 이형층(2)이 코팅되어 박리력이 20∼80g/inch인 PET 이형필름(1) 위에 10∼50㎛ 두께의 열가소성 폴리우레탄 필름(3)으로 성형한 후 건조하고, 그 위에 투명전극층(4), 형광층(5), 유전층(6), 절연층(7), 배면전극(8), 보호층(9)의 순서로 발광층을 인쇄한 후 이형필름을 제거하여 이엘소자를 제조하였다.

이러한 이엘소자에 있어서 보호필름 역할을 하는 열가소성 폴리우레탄 필름(3)은 아래의 표 1과 같이 용융점과 연화점이 높아 이엘소자 제조시의 열처리에 대해 충분히 견딜 수 있는 특징이 있으며, 두께를 얇게 할 수 있으면서도 두께에 따른 강도변화율, 열수축율, 신도의 변화가 거의 없어 질기면서도 유연한 박막 필름 을 구현할 수 있는 것이다.

따라서, 본 발명에 따른 베이스필름을 사용한 이엘소자는 종래의 딱딱한 필름이나 경화성 폴리우레탄 수지를 기재로 사용함으로 인해 나타나던 문제를 완전히 해결하면서 인쇄성, 내구성, 유연성, 작업성, 원가절감 측면에서 모두 우수한 특성을 나타냄을 알 수 있다.

[표 1] 열가소성 폴리우레탄 필름의 물성

항목	단위	방향	측정치					측정법
두께	㎛		10	20	30	40	50
용융점	℃		182.5					ASTM E794
연화점	℃		130
열수축율 (150℃*30분)	%	길이	1.9	1.7	1.6	1.5	1.5	SKC Method
		폭	-0.1	0.0	0.0	0.1	0.1
내전압	㎸/㎜		8.7	9.4	9.8	10.7	11.2	ASTM D149
강도	㎏/㎠	길이	5.8	5.7	5.7	5.6	5.6	ASTM D882
		폭	5.7	5.7	5.6	5.8	5.6
신도	%	길이	480	490	485	480	479	ASTM D882
		폭	460	465	470	475	467
빛투과율	%		94	94	94	93	93	ASTM D1003

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 내열성 플리스틱 필름에 실리콘, 왁스, 불소 등으로 이형처리를 하고, 열가소성 폴리우레탄 수지를 티다이를 통해 압출하면서 이형처리된 내열성 플라스틱 이형필름 위에 얇은 두께로 성형하여 이엘소자용 베이스필름을 제조하는 것이므로 각 재료가 모두 내열성을 가지고 있어 사전열처리 또는 발광층 인쇄공정에서의 열처리에도 그 특성이 변하지 않으며, 발광층 인쇄시 내열성 플라스틱 이형필름이 열가소성 폴리우레탄 필름을 지지하게 되므로 인쇄가 원활하고, 내열성 플라스틱 이형필름으로부터 열가소성 폴리우레탄 필름을 쉽게 떼어낼 수 있는 것이다.

또한, 열가소성 폴리우레탄 필름은 그 특성상 여러번 반복적인 압력이 가해지더라도 쉽게 찢어지지 않으며, 온습도의 변화에 대해서도 그 내성이 변화되지 않아 수명을 오래도록 유지할 수 있고, 아주 얇은 두께로 구성되더라도 그 강성을 유지할 수 있어 유연성을 더욱 향상시킬 수 있음은 물론 굴곡이 있는 제품에 무난하게 적용할 수 있는 것이다.

Claims (2)

1. 베이스필름 위에 투명도전층(4), 형광층(5), 유전층(6), 절연층(7), 배면전극(8), 보호층(9)으로 된 발광층을 인쇄하는 이엘소자의 제조공정에 있어서,

   상기 베이스 필름은, 75∼250㎛의 두께를 가진 내열성 플라스틱 이형필름(1) 위에 2㎛이하의 두께로 실리콘, 왁스, 불소 중 선택된 재료로 코팅하여 이형층(2)을 형성하고, 열가소성 폴리우레탄 수지(T.P.U.)를 용융시켜 티다이(T-die)를 통해 압출하면서 표면에 상기 이형층(2)이 코팅된 내열성 플라스틱 이형필름(1)위에 10∼50㎛ 두께로 성형·건조하여 열가소성 폴리우레탄 필름(3)을 형성하는 것을 특징으로 하는 이엘소자용 베이스필름 제조방법.
2. 베이스필름 위에 투명도전층(4), 형광층(5), 유전층(6), 절연층(7), 배면전극(8), 보호층(9)으로 된 발광층이 인쇄된 이엘소자에 있어서,

   상기 베이스 필름은, 75∼250㎛의 두께를 가진 내열성 플라스틱 이형필름(1) 위에 2㎛이하의 두께로 실리콘, 왁스, 불소 중 선택된 재료가 코팅되어 이형층(2)이 형성되고, 상기 이형층(2)이 코팅된 플라스틱 이형필름(1)위에 10∼50㎛ 두께로 열가소성 폴리우레탄 수지(T.P.U.)가 성형·건조되어 열가소성 폴리우레탄 필름(3)이 형성된 것을 특징으로 하는 이엘소자용 베이스필름.

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