KR20160134176A - 발광패널 및 발광패널 제조방법 - Google Patents

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KR20160134176A
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계윤경
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㈜옴니디스플레이솔루션
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Abstract

본 발명은 발광패널 및 발광패널 제조방법에 관한 것으로서, 건물 내·외부뿐만 아니라 차량 등에 설치되어 안내 표지, 광고판, 인테리어 장식 등으로 활용될 수 있는 것을 특징으로 한다.

Description

발광패널 및 발광패널 제조방법{Light emitting panel and method for producing light emitting panel}
본 발명은 발광패널 및 발광패널 제조방법에 관한 것으로, 건물 내·외부뿐만 아니라 차량 등에 설치되어 안내 표지, 광고판, 인테리어 장식 등으로 활용될 수 있는 발광패널 및 발광패널 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 실외에서 사용하는 발광소자로는 네온, 냉음극방전관(Cold Cathode Lamp; CCL), 발광다이오드(Light Emitting Diode; LED)등이 있고, 실내에서 사용하는 발광소자로는 외부전극형 광램프(External Electrode Fluorescent Lamp; EEFL), 냉음극형 광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp; CCFL), 발광다이오드전광판 등이 있는데, 네온이나 냉음극방전관은 고압의 전원을 사용하여 전력소모가 많고, 감전 및 화재의 위험이 있으며, 수명이 짧다는 단점이 있다. 또한, 외부전극형 광램프나 냉음극형 광램프는 고주파를 사용한다는 점에서 실외에서는 사용하기 곤란한 점이 있고, 조도가 낮고 수명 또한 짧은 단점이 있다.
따라서 최근에는 실내 또는 실외에서 광고용 간판으로 전력소비가 적고 설치가 용이한 LED가 많이 활용되고 있다. LED를 적용하게 되는 광고방식의 경우, 5~9V의 저전압을 사용함으로써 안전하면서도 네온간판에 비해 전기소모량을 60% 정도 줄일 수 있으며, 수명이 길고, 잘 파손되지 않아 취급이 용이한 장점을 가지고 있다.
한국공개특허 제10-2015-0029946호
본 발명의 목적은 건물 내·외부뿐만 아니라 차량 등에 설치되어 안내 표지, 광고판, 인테리어 장식 등으로 활용될 수 있는 발광패널 및 발광패널 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발광패널은 기판 상에 구비된 회로패턴; 기 회로패턴과 연결된 하나 이상의 발광소자; 및 상기 기판의 회로패턴이 구비된 면에 위치하고, 상기 하나 이상의 발광소자에 공급되는 전류의 세기를 각각 제어하여 상기 하나 이상의 발광소자의 밝기를 조절하는 제어부를 포함하고, 상기 회로패턴은 기판 상에 구비되고 전도성 물질을 포함하는 프라이머 패턴 및 상기 프라이머 패턴의 표면에 구비된 전도성층을 포함하여 구성된다.
일 실시예에서, 상기 프라이머 패턴은 바인더 수지 및 전도성 물질을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 프라이머 패턴은 기판 상에 구비된 바인더 수지층 및 상기 바인더 수지층 상에 구비된 전도성 물질층을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 프라이머 패턴의 총 중량을 기준으로, 상기 바인더 수지의 함량은 2 % 이상 50 % 이하이며, 상기 전도성 물질의 함량은 50 % 이상 98 % 이하일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 프라이머 패턴의 전기전도도는 1 Ω/㎠ 이상 100 Ω/㎠ 이하일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 회로패턴의 전기전도도는 0.5 Ω/㎠ 이상 2 Ω/㎠ 이하일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 프라이머 패턴의 두께는 2 ㎛ 이상 20 ㎛ 이하일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 프라이머 패턴의 전도성 물질은 은(Ag), 금(Au), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 티타늄(Ti), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 크롬(Cr), 백금(Pt), 흑연(C), 실리콘카바이드(Silicon Carbide), 투명 금속 산화물, 은 나노 입자, 그래핀(Graphene), 및 산화 그래핀(Graphene Oxide) 중 하나 이상을 포함하거나 2 이상을 합성한 물질을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 전도성층은 Ag, Cu 및 Au 중 하나 이상을 포함하거나 2 이상을 합성한 물질을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 기판은 투명 연성 재질일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 하나 이상의 발광소자는 각각 독립적으로 발광다이오드(Light Emitting Device; LED), 리버스 LED(Reverse Light Emitting Device), 유기 발광 다이오드(Organic　Light　Emitting　Diodes; OLED),　능동형 유기 발광 다이오드(Active　Matrix　OLED; AMOLED), 수동형 유기 발광 다이오드(Passive　Matrix　OLED; PMOLED), 스택 유기 발광 장치(Stacked　Organic　Light　Emitting　Device; SOLED), 및 음극선 발광 장치(Cathodoluminescence) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 하나 이상의 발광소자는 리버스 LED를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 발광패널 제조방법은 기판 상에 전도성 물질을 포함하는 프라이머 조성물을 이용하여 프라이머 패턴을 형성하는 단계; 상기 프라이머 패턴의 표면 상에 전해도금법으로 전도성층을 형성하여 회로패턴을 제조하는 단계; 상기 회로패턴과 하나 이상의 발광소자를 연결하는 단계; 및 상기 기판의 회로패턴이 구비된 면에 위치하고, 상기 하나 이상의 발광소자에 공급되는 전류의 세기를 각각 제어하여 상기 하나 이상의 발광소자의 밝기를 조절하는 제어부를 형성하는 단계를 포함하여 구성된다.
일 실시예에서, 상기 프라이머 패턴을 형성하는 단계는 상기 기판 상에 바인더 수지층을 형성하고, 상기 바인더 수지층 상에 전도성 물질층을 형성하는 단계일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 회로패턴을 제조하는 단계는 상기 프라이머 패턴이 구비된 기판에 전류를 공급하면서 도금용액이 담긴 욕조에 상기 프라이머 패턴이 구비된 기판을 침지함으로써, 상기 프라이머 패턴의 표면 상에 전도성층을 형성하여 회로패턴을 제조하는 단계일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 도금용액은 황산구리용액을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 프라이머 패턴을 형성하는 단계는 잉크젯 프린터(Inkjet Printer) 또는 입체 프린팅 장치로 전도성 물질을 포함하는 프라이머 조성물을 이용하여 상기 기판 상에 프라이머 패턴을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 프라이머 패턴을 형성하는 단계는, 상기 전도성 물질을 포함하는 프라이머 조성물을 입체 프린팅 장치에 공급하는 단계; 상기 프라이머 조성물을 용융시키는 단계; 및 용융된 프라이머 조성물을 분출하여 상기 기판 상에 프라이머 패턴을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 발광패널 및 발광패널 제조방법에 의하면, 건물 내·외부뿐만 아니라 차량 등에 설치되어 안내 표지, 광고판, 인테리어 장식 등으로 활용될 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광패널(100)의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 일반적인 LED(110a)와 리버스 LED(110b)의 차이를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광패널(100)의 전면을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 발광패널(100)을 절단선(210)을 기준으로 분할한 단면을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 회로패턴(120)의 단면을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 6 (a)는 프라이머 패턴(122)이 전도성 물질층(123)과 바인더 수지층(124)로 나누어 형성된 단면을 도시한 도면이고, 도 6 (b)는 프라이머 패턴(122)이 전도성 물질과 바인더 수지가 혼합되어 형성된 단면을 도시한 도면이다.
도 7 (a), (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광패널(100)이 구부러진 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광패널 제조방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 입체 프린팅 장치를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 프라이머 패턴(122)을 형성하는 과정을 설명하기 위한 순서도이다.
도 11은 전해도금법을 이용하여 전도성층(121)을 형성하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 12 (a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 일반적인 LED(110a)를 부착한 발광패널(100a)의 단면을 개략적으로 도시한 도면이며, 도 12 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 리버스 LED(110b)를 부착한 발광패널(100b)의 단면을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 13 (a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광패널(100)에 Nano CVD(Chemical Vapor Deposition)방수재(1310)가 결합한 단면을 개략적으로 도시한 도면이며, 도 13 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광패널(100)에 실리콘 방수재(1320)가 결합한 단면을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 14 (a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광패널(100)이 건물의 창문 안쪽에 설치된 모습을 개략적으로 도시한 도면이며, 도 14 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광패널(100)이 건물의 창문 바깥쪽에 설치된 모습을 개략적으로 도시한 도면이며, 그리고 도 14 (c)는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광패널(100)이 건물의 창문으로부터 소정의 간격을 두고 설치된 모습을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 15은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광패널(100)이 차량에 설치된 모습을 개략적으로 도시한 도면이다.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위하여 과장될 수 있다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서에 기재된 "...부"의 용어는 하나 이상의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광패널(100)의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 발광패널(100)은 하나 이상의 발광소자(110), 회로패턴(120) 및 제어부(130)를 포함하여 구성될 수 있다.
도 1에 도시된 발광패널(100)은 일 실시예에 따른 것이고, 그 구성요소들이 도 1에 도시된 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 일부 구성요소가 부가, 변경 또는 삭제될 수 있다.
도 2는 일반적인 LED(110a)와 리버스 LED(110b)의 차이를 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광패널(100)의 전면을 개략적으로 도시한 도면이며, 도 4는 도 3에 도시된 발광패널(100)을 절단선(210)을 기준으로 분할한 단면을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 회로패턴(120)의 단면을 개략적으로 설명하기 위한 도면이고, 도 6 (a)는 프라이머 패턴(122)이 전도성 물질층(123)과 바인더 수지층(124)로 나누어 형성된 단면을 도시한 도면이고, 도 6 (b)는 프라이머 패턴(122)이 전도성 물질과 바인더 수지가 혼합되어 형성된 단면을 도시한 도면이다.
도 7 (a), (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광패널(100)이 구부러진 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
이하, 도 1 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 발광패널(100)을 설명하도록 한다.
여기서 하나 이상의 발광소자(110)는 다양한 색상의 빛을 발산하는 역할을 하고, 점멸할 수도 있으며, 밝기가 달라질 수도 있다. 하나 이상의 발광소자(110)는 빛을 발산할 수 있는 모든 기계, 기구, 장치를 포함하며, 바람직하게는 발광다이오드일 수 있다.
일 실시예로 하나 이상의 발광소자(110)는 각각 독립적으로 LED(Light Emitting Device), 리버스 LED(Reverse Light Emitting Device), 유기 발광 다이오드(Organic　Light　Emitting　Diodes; OLED),　능동형 유기 발광 다이오드(Active　Matrix　OLED; AMOLED), 수동형 유기 발광 다이오드(Passive　Matrix　OLED; PMOLED), 스택 유기 발광 장치(Stacked　Organic　Light　Emitting　Device; SOLED), 및 음극선 발광 장치(Cathodoluminescence) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
하나 이상의 발광소자(110)는 동일 또는 상이한 발광소자(110)를 기판(320)에 설치할 수 있고, 바람직하게는 동일한 발광소자(110)를 기판(320)에 설치할 수 있는데, 하나 이상의 발광소자(110)와 기판(320)의 결합관계는 후술하도록 한다.
발광다이오드란　Ga(갈륨), 인(P),　비소(As)를 재료로 하여 만들어진 반도체를 말한다. 다이오드의 특성을 가지고 있고, 전류를 흐르게 하면 붉은색, 녹색, 노란색으로 빛을 발하며, 전구에 비해 수명이 길고 응답 속도(전류가 흘러서 빛을 발하기까지의 시간)가 빠르고 다양한 모양으로 만들 수 있다는 데 이점이 있어, 피크 인디케이터(Peak Indicator) 또는 숫자 표시에 적당하다.
한편, 유기발광다이오드란 유기화합물을 사용해 자체 발광시키는 차세대 디스플레이로, 화질의 반응속도가　LCD(Liquid Crystal Display)에 비해 1000배 이상 빠른 차세대 평판디스플레이를 말한다. 유기발광다이오드는 자체 발광기능을 가진 적색(Red)과 황색(Green), 청색(Blue) 등 형광체 유기화합물을 사용한다.
유기발광다이오드는 화면을 구동하는 방식에 따라　수동형 유기 발광 다이오드(Passive　Matrix　OLED; AMOLED)와 능동형 유기 발광 다이오드(Active　Matrix　OLED; AMOLED)로 나뉜다.　수동형 유기 발광 다이오드는 화면 상에 배열된 발광 소자의 가로축과 세로축에 각각 전압을 넣어 그 교차점을 빛나게 하는 방식이고,　능동형 유기 발광 다이오드는 발광 소자마다 박막 트랜지스터(Thin　Film Transistor; TFT)를 내장하여 각 소자의 발광 여부를 개별적으로 제어할 수 있는 방식이다.
스택 유기 발광소자는 해상도와 컬러 품질을 개선하기 위해 일련의 투명 유기 발광 장치(POLED)들을 사용하는　디스플레이 장치를 말하고, 음극선 발광소자는 고에너지 전자들이 진공상태에서 물질에 충격을 가할 때 눈에 보이는 발광을 내는 장치를 말한다.
일 실시예로 하나 이상의 발광소자(110)는 리버스 LED(110b)일 수 있는데, 리버스 LED(110b)는 기판(320)에 결합되는 방향으로 빛을 방출할 수 있다.
리버스 LED(110b)란 기판(320)에 연결되는 과정은 일반적인 LED(110a)와 같으나 빛을 발산하는 방향이 리버스 LED(110b)의 아래 방향인 것을 특징으로 하는 발광다이오드를 말한다.
도 2을 참조하면, 일반적인 LED(110a)와 리버스 LED(110b)는 빛을 방출하는 방향이 반대라는 점을 제외하고는 그 구조와 기능이 동일한데, 애노드　(Anode)(111)로 전류가 흘러 들어가 캐소드　(Cathode)(112)로 전류가 흘러 나온다. 애노드(111)는 양극 전압이 인가되는 회로패턴(120)에 연결되고 캐소드(112)는 음극 전압이 인가되는 회로패턴(120)에 연결될 수 있으며, 반대로, 애노드(111)가 음극 전압이 인가되는 회로패턴(120)에 연결되고 캐소드(112)가 양극 전압이 인가되는 회로패턴(120)에 연결될 수도 있다.
본 발명은 리버스 LED(110b)를 활용함으로써 기판(320) 방향으로 빛을 방출할 수 있고, 이로 인하여 빛의 반사를 줄이고, 빛의 간섭을 최소화할 수 있다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 회로패턴(120)은 기판 상에 구비되고, 하나 이상의 발광소자(110)와 연결되는데, 회로패턴(120)은 발광소자(110)에 전력을 공급하는 일종의 전선과 같은 역할을 한다.
회로패턴(120)은 직선형태, 곡선형태, 격자형 등일 수도 있고 하나 이상의 발광소자(110)를 기판(320) 위에 설치하고자 하는 모양으로 형성할 수 있다.
회로패턴(120)은 기판(320)의 양면 또는 단면 모두에 형성될 수 있는데, 기판(320)의 양면에 회로패턴(120)을 형성하는 이유는 회로패턴(120)이 단락되는 것을 방지하기 위함이다. 예컨대, 기판(320)의 한 면에 (+)전극을 연결하고 기판(320)의 다른 한 면에 (-)전극을 연결함으로써 회로패턴(120)이 단락되는 것을 방지할 수 있다.
회로패턴(120)을 기판(320)의 단면에 형성할 경우, 회로패턴(120)은 (+)전극을 연결하는 패턴과 (-)전극을 연결하는 패턴 사이에 소정의 간격을 두고 형성될 수 있다. 이때 소정의 간격을 두는 이유는 회로패턴(120)이 단락되는 것을 방지하기 위함이며, 소정의 간격은 특별히 한정되지 않으나, 예를 들면 0.1mm 내외일 수 있다.
일 실시예로 회로패턴의 전기전도도는 0.5 Ω/㎠ 이상 2 Ω/㎠ 이하일 수 있다. 회로패턴의 전기전도도가 높을수록 전력소모가 작아 발광패널의 효율성을 높일 수 있다.
도 5를 참조하면, 회로패턴은 기판(320) 상에 구비되고 전도성 물질을 포함하는 프라이머 패턴(122) 및 프라이머 패턴(122)의 표면에 구비된 전도성층(121)을 포함하여 구성될 수 있다.
전도성층(121)은 프라이머 패턴(122)의 표면에 구비되는데, 프라이머 패턴(122)의 표면에 전도성층(121)을 구비하는 이유는 프라이머 패턴(122)보다 저항이 낮은 물질을 사용함으로써 회로패턴의 전체 전기전도도를 높이기 위함이다.
일 실시예로 전도성층(121)은 Ag, Cu 및 Au 중 하나 이상을 포함하거나 2 이상을 합성한 물질을 포함할 수 있다.
전도성층(121)을 형성하는 방법에는 전해도금법, 화학도금법, 용융도금법, 화학증착도금법, 진공증착도금법 등이 있으며, 바람직하게는 전해도금을 이용하여 전도성층을 형성할 수 있다. 전해도금법을 이용하여 전도성층을 형성하는 방법은 도 11과 함께 후술하도록 한다.
프라이머 패턴(122)이란 물체 표면을 부식이나 물리적인 충격으로부터 보호하고 이후의　도포가 원활하게 이루어지도록 하기 위해 물체표면에 최초로 도포하는 것을 말한다.
프라이머 패턴(122)은 기판(320)의 양면 또는 단면에 형성될 수 있고, 직선형태, 곡선형태, 격자형 등일 수 있으며, 이에 한정되지 않는다. 또한, 프라이머 패턴(122)은 제조하고자 하는 회로패턴(120)과 동일한 모양으로 형성될 수 있다.
일 실시예로 프라이머 패턴(122)의 전기전도도는 1 Ω/㎠ 이상 100 Ω/㎠ 이하일 수 있다.
일 실시예로 프라이머 패턴(122)의 두께는 2 ㎛ 이상 20 ㎛ 이하일 수 있다.
프라이머 패턴(122)을 기판(320)에 형성하는 방법에는 기판 전체를 디핑(Dipping)하는 방법, 잉크젯 프린터(Inkjet Printer)로 형성하는 방법, 입체 프린팅 장치에 의해 형성하는 방법, 미세입자 분사장치에 의해 형성하는 방법 등이 있고, 이에 한정하지 않으며, 바람직하게는 잉크젯 프린터 또는 입체 프린팅 장치에 의해 형성할 수 있다. 입체 프린팅 장치에 의해 형성하는 방법에 대해서는 도 9 및 도 10과 함께 후술하도록 한다.
도 6을 참조하면, 프라이머 패턴(122)은 기판 상에 구비된 바인더 수지층(124)과 상기 바인더 수지층 상에 구비된 전도성 물질층(123)으로 나누어 형성되거나, 전도성 물질과 바인더 수지가 혼합되어 프라이머 패턴을 형성할 수 있다.
일 실시예로 전도성 물질은 은(Ag), 금(Au), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 티타늄(Ti), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 크롬(Cr), 백금(Pt), 흑연(C), 실리콘카바이드(Silicon Carbide), 투명 금속 산화물, 은 나노 입자 잉크, 그래핀(Graphene), 및 산화 그래핀(Graphene Oxide) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
입자의 크기는 nano사이즈이며 일반 잉크젯 프린터 카트리지에 사용될 수도 있다.
투명 금속 산화물의 종류는 특별히 한정하지 않으며, 당 기술분야에서 일반적으로 사용하는 것으로 선택할 수 있다. 예를 들면, 상기 투명 금속 산화물은 인듐틴옥사이드(ITO), 인듐징크옥사이드(IZO), 알루미늄징크옥사이드(AZO), 인듐징크틴옥사이드(IZTO), 알루미늄징크옥사이드-은-알루미늄징크옥사이드(AZO-Ag-AZO), 인듐징크옥사이드-은-인듐징크옥사이드(IZO-Ag-IZO), 인듐틴옥사이드-은-인듐틴옥사이드(ITO-Ag-ITO) 및 인듐징크틴옥사이드-은-인듐징크틴옥사이드(IZTO-Ag-IZTO) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 프라이머 패턴(122)은 나노 크기의 전도성 물질을 포함할 수 있으며, 이 경우 프라이머 패턴(122)의 두께를 나노 단위까지 줄일 수 있다. 프라이머 패턴(122)의 두께가 줄어듦으로써, 전체 회로패턴의 두께가 줄어들 수 있는데, 회로패턴(120)의 두께가 줄어 듦에 따라 기판(320)과 발광소자(110) 사이의 거리가 짧아지므로 빛 반사가 줄어들고 빛의 간섭이 줄어드는 효과가 있다.
일 실시예로 프라이머 패턴(122)의 총 중량을 기준으로, 전도성 물질의 함량은 50 % 이상 98 % 이하일 수 있다.
바인더 수지는 전도성 물질을 결속시키며, 프라이머 패턴이 기판에 잘 접착될 수 있고 프라이머 패턴 상에 전도성층이 잘 접착될 수 있도록 접착제와 같은 역할을 할 수 있다. 또한, 바인더 수지는 은나노 입자를 액체상태로 유지하기 위해 필요한 용제의 역할을 할 수 있다. 바인더 수지는 Si 분말액상 또는 기타 흡수성 수지계열 등을 합성한 물질을 포함할 수 있고, 기판의 재질과 동일 또는 유사한 재질을 포함할 수도 있는데 기판의 재질에 대해서는 후술하도록 한다.
일 실시예로 프라이머 패턴(122)의 총 중량을 기준으로, 바인더 수지의 함량은 2 % 이상 50 % 이하일 수 있다.
기판(320)은 하나 이상의 발광소자(110)가 특정 모양을 가지고 고정될 수 있도록 지지대 역할을 하는 판을 말한다.
기판(320)의 재질은 유리와 같은 딱딱한 재질이거나, 플라스틱 등과 같은 플렉서블(Flexible)한 재질일 수도 있다. 기판(320)은 투명하거나 불투명할 수 있으나 투명한 것이 바람직하며, 상기 기판(320)의 재질에 한정하지 않는다.
일 실시예로 기판(320)은 투명 연성 재질로 이루어질 수 있고, 투명 연성 재질은 폴리에틸렌 PET, 폴리올레핀계 수지, 실리콘계 수지, 우레탄계 수지 및 폴리카보네이트계 수지 중 하나 이상일 수 있다.
기판(320)을 투명 연성 재질로 만드는 경우 발광패널(100)을 원하는 장소에 접촉면의 특성에 구애됨이 없이 다양하게 설치할 수 있다. 또한, 이러한 재질을 사용함으로써 발광패널(110) 사용자는 설치 후 발광패널(100)의 취급과 유지 보수 등 관리를 용이 할 수 있다.
도 7 (a)를 참조하면 기판(320)이 연성재질이므로 발광패널(100)을 둥근 물체(710)에도 설치할 수 있고, 도 7 (b)를 참조하면 표면이 둥근 물체(710)뿐만 아니라 다른 형태의 표면을 가진다고 하더라도 발광패널(100)을 설치할 수 있음을 알 수 있다.
기판(320)과 하나 이상의 발광소자(110)와의 결합관계에 대하여 설명하면, 하나 이상의 발광소자(110)는 기판(320) 위에 형성된 프라이머 패턴(122)과 직접 연결될 수도 있고, 프라이머 패턴(122)의 표면에 구비된 전도성층(121)과 직접 연결될 수도 있다.
하나 이상의 발광소자(110)의 각 전극(111, 112)과 프라이머 패턴(122) 또는 전도성층(121)은 전도성접착제로 접착되어 연결될 수 있는데, 전도성접착제로는 실버컨덕터(Silver Conductor 또는 실버페이스트)등이 쓰일 수 있으며, 접착력이 우수하면서 저항성이 최대한 낮은 재질을 사용하는 것이 바람직하다. 또한 하나 이상의 발광소자(110)의 각 전극(111, 112)과 프라이머 패턴(122) 또는 전도성층(121)은 납땜을 통하여 연결될 수도 있다.
제어부(130)는 기판(320)의 회로패턴(120)이 구비된 면에 위치하고, 하나 이상의 발광소자(110)에 공급되는 전류의 세기를 각각 제어하여 하나 이상의 발광소자(110)의 밝기를 조절할 수 있다.
또한, 제어부는 하나 이상의 발광소자(110)의 색상을 조절하여 다양한 색상의 빛을 방출할 수 있도록 조절할 수 있으며, 하나 이상의 발광소자(110)의 채도 조절도 할 수 있다.
제어부(130)는 전원을 제어할 수 있는 기계, 기구, 장치 등을 말하고, 보다 구체적으로 릴레이, 모스펫(Mosfet) 등일 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
본 발명은 회로패턴(120)에 연결되고 기판(320)에 전원을 공급하는 전원 공급부(미도시)를 더 포함 할 수 있다.
전원 공급부는 전원을 공급할 수 있는 기계, 기구, 장치 등을 말하고, 보다 구체적으로 배터리, 외부 전원 등일 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광패널 제조방법을 설명하기 위한 순서도이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 입체 프린팅 장치를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 프라이머 패턴(122)을 형성하는 과정을 설명하기 위한 순서도이고, 도 11은 전해 도금법을 이용하여 전도성층(121)을 형성하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 도 8 내지 도 11을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 발광패널 제조방법을 설명하도록 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발광패널 제조방법은 기판(320) 상에 전도성 물질(123)을 포함하는 프라이머 조성물을 이용하여 프라이머 패턴(122)을 형성한다(S810).
프라이머 조성물은 전도성 물질뿐만 아니라 바인더 수지를 포함할 수도 있고, 전도성 물질 및 바인더 수지에 대해서는 도 5 및 도 6에서 설명하였으므로, 중복되는 설명은 생략한다.
일 실시예로, 프라이머 패턴(122)을 형성하는 단계는 기판 상에 바인더 수지층(124)을 형성하고, 바인더 수지층(124) 상에 전도성 물질층(123)을 형성하는 단계일 수 있는데, 바인더 수지층(124)과 전도성 물질층(123)으로 나누어 형성된 프라이머 패턴에 대해서는 도 6에서 설명하였으므로, 중복되는 설명은 생략한다.
일 실시예로, 프라이머 패턴(122)을 형성하는 단계는 잉크젯 프린터 또는 입체 프린팅 장치로 전도성 물질(123)을 포함하는 프라이머 조성물을 이용하여 기판(320) 상에 프라이머 패턴(122)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 입체 프린팅 장치는 지지대(910), 지지대(910)와 결합하고 프라이머 패턴(122)의 모양에 따라 이동 가능한 프린트 제어부(920), 프린트 제어부(920)에 프라이머 조성물을 공급하는 공급부(930), 프린트 제어부(920)로부터 프라이머 조성물을 공급받은 후 프라이머 조성물을 용융시키는 용융부(940) 및 용융된 프라이머 조성물을 분출하는 프린트 헤드(950)를 포함할 수 있다.
지지대(910)는 프라이머 패턴(122)를 정확하게 형성할 수 있도록 다른 장치들을 고정시키는 역할을 하고, 프린트 제어부(920)는 프라이머 패턴(122)의 모양에 따라 상하좌우 방향으로 움직일 수 있다. 예컨대, 프라이머 패턴(122)이 두꺼울 경우 프린트 제어부(920)는 위 방향으로 이동하고, 프라이머 패턴(122)이 얇을 경우 프린트 제어부(920)는 아래 방향으로 이동한다.
공급부(930)는 프린트 제어부(920)와 연결되며 프린트 제어부(920)에 프라이머 조성물을 공급하는 역할을 할 수 있다. 또한, 공급부(930)는 프린트 제어부(920)에 공급하는 프라이머 조성물의 양을 조절할 수도 있는데, 예컨대, 형성하고자 하는 프라이머 패턴(140)의 부피가 1000cm3이면 1L~1.1L의 프라이머 조성물을 공급할 수 있다. 공급되는 프라이머 조성물의 양이 많으면 만들고자 했던 프라이머 패턴(122)보다 두꺼울 수 있으며, 공급되는 프라이머 조성물의 양이 적으면 만들고자 했던 프라이머 패턴의 두께(122)보다 얇을 수가 있다. 프라이머 패턴(122)의 두께는 저항의 크기와 직결되므로 프라이머 패턴(122)의 두께가 일정하지 않음으로 인해 전기 전도성을 예측할 수 없고, 하나 이상의 발광소자(110)의 밝기가 각각 다를 수 있다.
용융부(940)는 프린트 제어부(920)로부터 프라이머 조성물을 공급받은 후 프라이머 조성물을 용융시킬 수 있다. 프라이머 조성물을 용융시키는 이유는 프라이머 패턴(122)을 사용자가 원하는 두께와 모양으로 만들고, 작은 입자 단위로 분출시켜 프라이머 패턴(122)을 얇게 형성하기 위함이다.
프린트 헤드(950)는 용융된 프라이머 조성물을 분출할 수 있고, 일 실시예로 용융된 프라이머 조성물을 프라이머 조성물의 분자단위로 분출할 수 있다.
분자란 물질이 그　화학적 성질을 갖추는 최소 단위로서,　원자가　결합하여 된 입자를 말한다.　아르곤과 같이 1개의　원자로된 것부터 수천, 수만에 이르는　고분자까지 있으며, 간단한 분자의 크기는 1nm~0.1nm 정도이다. 따라서, 프라이머 조성물의 성질을 유지하면서 프라이머 패턴(122)을 나노미터 단위로 형성하기 위해서는 분자단위로 분출할 필요가 있다.
도 10을 참조하면, 프라이머 패턴(122)을 형성하는 단계(S810)는 전도성 물질(123)을 포함하는 프라이머 조성물을 입체 프린팅 장치에 공급하는 단계(S811), 프라이머 조성물을 용융시키는 단계(S812), 용융된 프라이머 조성물을 분출하는 단계(S813)를 포함하여 구성될 수 있다.
전도성 물질을 포함하는 프라이머 조성물을 입체 프린팅 장치에 공급하는 단계(S811)는 도 9에서 설명한 공급부(930)에서 수행될 수 있는 단계이며, 여기서는 공급부(930)에 대한 설명이 준용되므로 중복되는 설명은 생략한다.
프라이머 조성물을 용융시키는 단계(S812)는 도 9에서 설명한 용융부(940)에서 수행될 수 있는 단계이며, 여기서는 용융부(940)에 대한 설명이 준용되므로 중복되는 설명은 생략한다.
용융된 프라이머 조성물을 분출하는 단계(S813)는 도 9에서 설명한 프린트 헤드(950)에서 수행될 수 있는 단계이며, 여기서는 프린트 헤드(950)에 대한 설명이 준용되므로 중복되는 설명은 생략한다.
본 발명에서, 용융이란 프라이머 조성물의 모든 조성이 액체 상으로 녹는 것을 의미하는 것이 아니라, 입체 프린팅 장치로 공급된 고체 상의 프라이머 조성물에 열을 가하여 프린팅 할 수 있는 유동성을 부여하는 것을 의미한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발광패널 제조방법은 프라이머 패턴을 형성한 후(S810), 프라이머 패턴의 표면 상에 전해도금법으로 전도성층을 형성하여 회로패턴을 제조한다(S820).
일 실시예로 회로패턴을 제조하는 단계(S820)는 프라이머 패턴(122)이 구비된 기판(320)에 전류를 공급하면서 도금용액(1120)이 담긴 욕조(1110)에 프라이머 패턴(122)이 구비된 기판(320)을 침지함으로써, 프라이머 패턴(122)의 표면 상에 전도성층(121)을 형성하여 회로패턴(120)을 제조하는 단계를 포함할 수 있다.
보다 상세하게 도 11을 참조하여 설명하면, 기판(320)에 전류를 공급함으로써 프라이머 패턴(122)에 전류가 흐르게 되고, 전류가 흐르는 상태에서 도금 용액(1120)이 담긴 욕조(1110)에 기판(320)을 침지하면 도금 용액(1120)에 포함된 금속이 프라이머 패턴(122)에 달라붙어 전도성층(121)을 형성할 수 있다.
전해도금법을 이용하지 않고 전도성층(121)을 기판(320) 전체에 도포하는 경우, 회로패턴(120)이외의 부분을 식각액으로 제거하여야 하므로, 전도성물질의 상당량을 버려야 하고, 이에 따른 제조단가의 증가, 전도성물질을 포함한 식각액을 통한 오염 및 폐수처리비용 증가라는 문제점이 발생한다. 본 발명은 전해도금법을 통해 전도성층을 형성함으로써, 식각의 공정이 없으므로, 공정의 단순화하고 전도성물질을 효율적으로 사용할 수 있는 장점이 있다.
도 11에서, 도금용액(1120)은 황산구리용액을 포함할 수 있다.
도금용액은 황산구리용액으로서 전류값은 중요치 않으며 3~4V정도의 전압을 유지하는 것이 중요하다. 도금용액의 온도는 40~50℃일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발광패널 제조방법은 회로패턴을 제조한 후(S830), 회로패턴(120)과 하나 이상의 발광소자(110)를 연결한다(S830).
단계(S830)의 과정은 도 1에서 설명한 회로패턴(120)에서 수행될 수 있는 단계이며, 여기서는 회로패턴(120)에 대한 설명이 준용되므로 중복되는 설명은 생략한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발광패널 제조방법은 회로패턴과 하나 이상의 발광장치를 연결한 후(S830), 하나 이상의 발광소자에 공급되는 전류의 세기를 각각 제어하여 하나 이상의 발광소자의 밝기를 조절한다(S840).
단계(S840)의 과정은 도 1에서 설명한 제어부(130)에서 수행될 수 있는 단계이며, 여기서는 제어부(130)에 대한 설명이 준용되므로 중복되는 설명은 생략한다.
도 12 (a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 일반적인 LED(110a)를 부착한 발광패널(100a)의 단면을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 12 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 리버스 LED(110b)를 부착한 발광패널(100b)의 단면을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 12 (a)를 참조하면, 발광소자(110)로 일반적인 LED(110a)를 사용함으로써 빛을 방출하는 방향이 발광소자(110)의 위 방향이 된다. 반면, 도 12의 (b)를 참조하면, 발광소자(110)로 리버스 LED(110b)를 사용함으로써 빛을 방출하는 방향이 발광소자(110)의 아래 방향이 되는데, 본 발명은 발광소자(110)로 일반적인 LED(110a), 리버스 LED(110b) 등을 사용하여 빛을 방출하는 방향을 다양하게 조절할 수 있다.
접착필름(1210)은 기판(120)의 표면에 부착되어 발광패널(100)을 다른 물체에 붙일 수 있는 역할을 할 수 있다.
접착필름(1210)은 접착력이 있는 물질, 재료, 필름 등을 포함하며, 바람직하게는 OCA(Optically Clear Adhesive)필름일 수 있다.
OCA필름이란 대전 방지 기능이 뛰어난 점착제이고, 투명성이 뛰어나 박리 시 정전기의 발생이 적으며, 피착제 오염이 없는 점착 필름의 목적으로 스마트폰의 터치 디스플레이용으로 많이 사용되고 있다.
도 13 (a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광패널(100)에 Nano CVD(Chemical Vapor Deposition)방수재(1310)가 결합한 단면을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 13 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광패널(100)에 실리콘 방수재(1320)가 결합한 단면을 개략적으로 도시한 도면이다.
방수재(1310, 1320)는 발광패널(100)이 옥 외에 부착될 경우 수분, 습기 등으로부터 발광패널(100)을 보호하는 역할을 하며, 방수재(1310, 1320)를 결합하지 않고 옥 외에 발광패널(100)을 부착할 경우 회로패턴(120) 간의 단락으로 인한 화재의 위험이 있을 수 있다.
도 14 (a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광패널(100)이 건물의 창문 안쪽에 설치된 모습을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 14 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광패널(100)이 건물의 창문 바깥쪽에 설치된 모습을 개략적으로 도시한 도면이며, 그리고 도 14 (c)는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광패널(100)이 건물의 창문으로부터 소정의 간격을 두고 설치된 모습을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 14 (a)에 도시된 건물은 리버스 LED(110b)를 활용한 발광패널(도 12 (b)에 도시된 발광패널(100b))을 창문에 부착하여 구성할 수 있고, 14 (b)에 도시된 건물은 리버스 LED(110b)를 활용한 발광패널(도 12 (b)에 도시된 발광패널(100b))을 리버스 LED(110b)가 창문을 향하도록 부착하여 구성할 수 있으며, 그리고 도 14 (c)에 도시된 건물은 발광다이오드(110a), 리버스 LED(110b)를 활용한 발광패널(도 12 (a)에 도시된 발광패널(100a), 도 12 (b)에 도시된 발광패널(100b)) 모두를 이용하여 구성할 수 있다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광패널(100)이 차량에 설치된 모습을 개략적으로 도시한 도면이다.
본 발명은 도 15에 도시된 것과 같이 차량 등에 부착되어 안내 표지 역할을 할 수도 있고, 광고판, 실내 인테리어 장식 등으로 활용될 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
이상 본 발명의 특정 실시예를 도시하고 설명하였으나, 본 발명의 기술사상은 첨부된 도면과 상기한 설명내용에 한정하지 않으며 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 변형이 가능함은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 사실이며, 이러한 형태의 변형은, 본 발명의 정신에 위배되지 않는 범위 내에서 본 발명의 특허청구범위에 속한다고 볼 것이다.
100 : 발광패널
110 : 발광소자
120 : 회로패턴
130 : 제어부

Claims (18)

  1. 기판 상에 구비된 회로패턴;
    상기 회로패턴과 연결된 하나 이상의 발광소자; 및
    상기 기판의 회로패턴이 구비된 면에 위치하고, 상기 하나 이상의 발광소자에 공급되는 전류의 세기를 각각 제어하여 상기 하나 이상의 발광소자의 밝기를 조절하는 제어부를 포함하고,
    상기 회로패턴은 기판 상에 구비되고 전도성 물질을 포함하는 프라이머 패턴 및 상기 프라이머 패턴의 표면에 구비된 전도성층을 포함하는 것인 발광패널.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 프라이머 패턴은 바인더 수지 및 전도성 물질을 포함하는 것인 발광패널.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 프라이머 패턴은 기판 상에 구비된 바인더 수지층 및 상기 바인더 수지층 상에 구비된 전도성 물질층을 포함하는 것인 발광패널.
  4. 청구항 2에 있어서, 상기 프라이머 패턴의 총 중량을 기준으로, 상기 바인더 수지의 함량은 2 % 이상 50 % 이하이며, 상기 전도성 물질의 함량은 50 % 이상 98 % 이하인 것인 발광패널.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 프라이머 패턴의 전기전도도는 1 Ω/㎠ 이상 100 Ω/㎠ 이하인 것인 발광패널.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 회로패턴의 전기전도도는 0.5 Ω/㎠ 이상 2 Ω/㎠ 이하인 것인 발광패널.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 프라이머 패턴의 두께는 2 ㎛ 이상 20 ㎛ 이하인 것인 발광패널.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 프라이머 패턴의 전도성물질은 은(Ag), 금(Au), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 티타늄(Ti), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 크롬(Cr), 백금(Pt), 흑연(C), 실리콘카바이드(Silicon Carbide), 투명 금속 산화물, 은 나노 입자, 그래핀(Graphene), 및 산화 그래핀(Graphene Oxide) 중 하나 이상을 포함하거나 2 이상을 합성한 물질을 포함하는 것인 발광패널.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 전도성층은 Ag, Cu 및 Au 중 하나 이상을 포함하거나 2 이상을 합성한 물질을 포함하는 것인 발광패널.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 기판은 투명 연성 재질인 것인 발광패널.
  11. 청구항 1에 있어서, 상기 하나 이상의 발광소자는 각각 독립적으로 발광다이오드(Light Emitting Device; LED), 리버스 LED(Reverse Light Emitting Device), 유기 발광 다이오드(Organic　Light　Emitting　Diodes; OLED),　능동형 유기 발광 다이오드(Active　Matrix　OLED; AMOLED), 수동형 유기 발광 다이오드(Passive　Matrix　OLED; PMOLED), 스택 유기 발광 장치(Stacked　Organic　Light　Emitting　Device; SOLED), 및 음극선 발광 장치(Cathodoluminescence) 중 하나 이상을 포함하는 것인 발광패널.
  12. 청구항 1에 있어서, 상기 하나 이상의 발광소자는 리버스 LED를 포함하는 것인 발광패널.
  13. 기판 상에 전도성 물질을 포함하는 프라이머 조성물을 이용하여 프라이머 패턴을 형성하는 단계;
    상기 프라이머 패턴의 표면 상에 전해도금법으로 전도성층을 형성하여 회로패턴을 제조하는 단계;
    상기 회로패턴과 하나 이상의 발광소자를 연결하는 단계; 및
    상기 기판의 회로패턴이 구비된 면에 위치하고, 상기 하나 이상의 발광소자에 공급되는 전류의 세기를 각각 제어하여 상기 하나 이상의 발광소자의 밝기를 조절하는 제어부를 형성하는 단계를 포함하는 것인 발광패널의 제조방법.
  14. 청구항 13에 있어서, 상기 프라이머 패턴을 형성하는 단계는 상기 기판 상에 바인더 수지층을 형성하고, 상기 바인더 수지층 상에 전도성 물질층을 형성하는 단계인 것인 발광패널의 제조방법.
  15. 청구항 13에 있어서, 상기 회로패턴을 제조하는 단계는 상기 프라이머 패턴이 구비된 기판에 전류를 공급하면서 도금용액이 담긴 욕조에 상기 프라이머 패턴이 구비된 기판을 침지함으로써, 상기 프라이머 패턴의 표면 상에 전도성층을 형성하여 회로패턴을 제조하는 단계인 것인 발광패널의 제조방법.
  16. 청구항 15에 있어서, 상기 도금용액은 황산구리용액을 포함하는 것인 발광패널의 제조방법.
  17. 청구항 13에 있어서, 상기 프라이머 패턴을 형성하는 단계는 잉크젯 프린터(Inkjet Printer) 또는 입체 프린팅 장치로 전도성 물질을 포함하는 프라이머 조성물을 이용하여 상기 기판 상에 프라이머 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 것인 발광패널의 제조방법.
  18. 청구항 13에 있어서, 상기 프라이머 패턴을 형성하는 단계는,
    상기 전도성 물질을 포함하는 프라이머 조성물을 입체 프린팅 장치에 공급하는 단계;
    상기 프라이머 조성물을 용융시키는 단계; 및
    용융된 프라이머 조성물을 분출하여 상기 기판 상에 프라이머 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 것인 발광패널의 제조방법.
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