KR20170035055A - 유연소자, 이의 제조방법 및 이의 제조장치 - Google Patents

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KR20170035055A
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Abstract

본 발명은 유연소자, 이의 제조방법 및 이의 제조장치에 관한 것으로, 상기 유연소자는 제1배리어(barrier) 필름과 제2배리어 필름, 그리고 상기 제1배리어 필름과 상기 제2배리어 필름 사이에 배치되는 모듈부를 포함하며, 상기 제1배리어 필름은 상기 모듈부의 측면을 밀폐적으로 감싼다.
상기 유연소자는 추가적인 구성 추가 없이 간단한 공정을 통하여 산소 및 수분 침투에 대한 배리어성, 특히 상기 유연소자의 측면으로부터의 산소 및 수분 침투에 대한 배리어성이 향상됨으로써, 상기 유연소자의 수명 특성이 우수하다.

Description

유연소자, 이의 제조방법 및 이의 제조장치{Flexible device, method for manufacturing the same and manufacturing apparatus of the same}
본 발명은 유연소자, 이의 제조방법 및 이의 제조장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 추가적인 구성 추가 없이 간단한 공정을 통하여 산소 및 수분 침투에 대한 배리어성, 특히 상기 유연소자의 측면으로부터의 산소 및 수분 침투에 대한 배리어성이 향상됨으로써, 상기 유연소자의 수명 특성이 우수한 유연소자, 이의 제조방법 및 유연소자 제조장치에 관한 것이다.
유연소자는 외부의 수분이나 산소의 침투에 의해 변성될 우려가 있는 바, 배리어(Barrier) 층에 의해 보호될 필요가 있다.
상기 배리어 층은 유연소자의 유연성을 손상시키지 않도록 연성의 필름 재질이어야 하고, 산소나 습기에 대한 저항성이 요구된다. 또한, 상기 배리어 층을 상기 유연소자에 부착하기 위해, 유연소자에 OCA/OCR 점착층을 배리어 필름에 부착하고 상기 배리어 층과 상기 유연소자를 라미네이팅 처리할 수 있다.
그러나, 상기 배리어 필름을 상기 유연소자의 일면 또는 양면에 라미네이팅할 경우, 점착층이 맞닿는 영역에서 산소나 수분의 침투가 발생할 우려가 있으며, 이에 대한 보완책으로써, 라미네이팅된 배리어 층의 양측단에 레진(Resin)을 도포하거나, 추가적인 보호 필름을 부착하여 실링 처리하고 있다. 그러나, 레진 도포나 보호 필름을 부착하여 배리어 층을 실링하는 방법은 상기 유연소자의 생산성을 떨어뜨리는 것은 물론, 공정 추가에 따른 비용상승을 유발하고 있다.
공개특허 10-2014-0085163
본 발명의 목적은 추가적인 구성 추가 없이 간단한 공정을 통하여 산소 및 수분 침투에 대한 배리어성, 특히 상기 유연소자의 측면으로부터의 산소 및 수분 침투에 대한 배리어성이 향상됨으로써, 수명 특성이 우수한 유연소자를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 유연소자를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 유연소자를 제조하기 위한 제조장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1배리어(barrier) 필름과 제2배리어 필름, 그리고 상기 제1배리어 필름과 상기 제2배리어 필름 사이에 배치되는 모듈부를 포함하며, 상기 제1배리어 필름은 상기 모듈부의 측면을 밀폐적으로 감싸는 유연소자를 제공한다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 제1배리어 필름, 그리고 배리어 특성을 가지는 기판을 포함하는 모듈부를 포함하며, 상기 모듈부는 상기 배리어 특성을 가지는 기판의 반대쪽 면이 상기 제1배리어 필름과 마주보도록 배치되고, 상기 제1배리어 필름은 상기 모듈부의 측면을 밀폐적으로 감싸는 유연소자를 제공한다.
상기 제1배리어 필름은 상기 제2배리어 필름 또는 상기 배리어 특성을 가지는 기판 대비 폭이 더 넓을 수 있다.
상기 제1배리어 필름은 안쪽 면에 점착층을 더 포함할 수 있다.
상기 제2배리어 필름은 안쪽 면에 점착층을 더 포함할 수 있다.
상기 제1배리어 필름의 안쪽 면은 상기 제2배리어 필름 또는 상기 배리어 특성을 가지는 기판의 바깥쪽 면을 향하여 말려져, 상기 제2배리어 필름 또는 상기 배리어 특성을 가지는 기판의 폭 방향의 양단부를 덮을 수 있다.
상기 제1배리어 필름은 상기 제2배리어 필름 또는 상기 배리어 특성을 가지는 기판의 바깥쪽 면의 0.1 내지 100 면적%를 덮을 수 있다.
상기 유연소자는 유기 태양 전지일 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 제1배리어(barrier) 필름과 제2배리어 필름 사이에 모듈부를 배치하는 단계, 상기 제1배리어 필름의 안쪽 면을 상기 제2배리어 필름의 바깥쪽 면을 향하여 말아 올리는 단계, 상기 말아 올려진 제1배리어 필름이 상기 제2배리어 필름의 폭 방향의 양단부를 덮도록 하는 단계, 그리고 상기 제2배리어 필름의 폭 방향의 양단부를 덮고 있는 상기 제1배리어 필름의 안쪽 면을 상기 제2배리어 필름의 바깥쪽 면에 고정시키는 단계를 포함하는 유연소자 제조방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 배리어 특성을 가지는 기판을 포함하는 모듈부를 준비하는 단계, 제1배리어 필름 위에 상기 모듈부를 배치하되, 상기 배리어 특성을 가지는 기판의 반대쪽 면이 상기 제1배리어 필름과 마주보도록 배치하는 단계, 상기 제1배리어 필름의 안쪽 면을 상기 배리어 특성을 가지는 기판의 바깥쪽 면을 향하여 말아 올리는 단계, 상기 말아 올려진 제1배리어 필름이 상기 배리어 특성을 가지는 기판의 폭 방향의 양단부를 덮도록 하는 단계, 그리고 상기 배리어 특성을 가지는 기판의 폭 방향의 양단부를 덮고 있는 상기 제1배리어 필름의 안쪽 면을 상기 배리어 특성을 가지는 기판의 바깥쪽 면에 고정시키는 단계를 포함하는 유연소자 제조방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 제1배리어(barrier) 필름과 제2배리어 필름, 그리고 상기 제1배리어 필름과 상기 제2배리어 필름 사이에 배치되는 모듈부를 포함하며, 상기 제1배리어 필름은 상기 모듈부의 측면을 밀폐적으로 감싸는 것인 유연소자를 제조하는 장치로서, 상기 제1배리어 필름의 안쪽 면을 상기 제2배리어 필름의 바깥쪽 면을 향하여 말아 올리고, 상기 말아 올려진 제1배리어 필름이 상기 제2배리어 필름의 폭 방향의 양단부를 덮도록 상기 제1배리어 필름을 가이드 하는 가이드부를 포함하는 유연소자 제조장치를 제공한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 제1배리어 필름, 그리고 배리어 특성을 가지는 기판을 포함하는 모듈부를 포함하며, 상기 모듈부는 상기 배리어 특성을 가지는 기판의 반대쪽 면이 상기 제1배리어 필름과 마주보도록 배치되고, 상기 제1배리어 필름은 상기 모듈부의 측면을 밀폐적으로 감싸는 것인 유연소자를 제조하는 장치로서, 상기 제1배리어 필름의 안쪽 면을 상기 배리어 특성을 가지는 기판의 바깥쪽 면을 향하여 말아 올리고, 상기 말아 올려진 제1배리어 필름이 상기 배리어 특성을 가지는 기판의 폭 방향의 양단부를 덮도록 상기 제1배리어 필름을 가이드 하는 가이드부를 포함하는 유연소자 제조장치를 제공한다.
상기 가이드부는 상기 유연소자의 이송 방향에 따라 폭이 좁아지면서 폭 방향의 양쪽 끝단이 롤(Roll) 형태로 말아 올려진 후 평평하게 펴지면서 눌려져 폭 방향의 양쪽 끝단의 단면 형상이 각각 서로 마주보는 “⊂” 및 “⊃” 형상일 수 있다.
상기 유연소자 제조장치는 상기 가이드부 위에 배치되며, 상기 모듈부 또는 상기 제2배리어 필름을 눌러 상기 모듈부 또는 상기 제2배리어 필름의 들뜸을 방지하는 가압부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 유연소자는 추가적인 구성 추가 없이 간단한 공정을 통하여 산소 및 수분 침투에 대한 배리어성, 특히 상기 유연소자의 측면으로부터의 산소 및 수분 침투에 대한 배리어성이 향상됨으로써, 상기 유연소자의 수명 특성이 우수하다.
도 1은 상기 본 발명의 일 실시예에 따른 유연소자를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는 상기 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 유연소자 제조장치를 도시한 사시도이다.
도 3은 상기 도 2의 유연소자 제조장치에 공급되는 집합체의 분해 평면도이다.
도 4는 상기 도 3에 도시된 집합체를 A-A'선으로 절단한 단면도이다.
도 5는 상기 도 2에 도시된 가이드부를 상측면에서 바라본 사시도이다.
도 6은 가이드부에 의하여 제1배리어 필름의 안쪽 면이 제2배리어 필름의 바깥쪽 면을 향하여 말려 올라가는 과정을 나타내는 단면도이다.
도 7은 가이드부에 의하여 말아 올려진 제1배리어 필름이 제2배리어 필름의 폭 방향의 양단부를 덮도록 제1배리어 필름이 눌려지는 과정을 나타내는 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 이 때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다. 또한, 첨부된 도면에서 각 구성의 크기나 외형은 이해와 설명의 편의를 위해 과장되거나 축소되어 표현될 수 있음에 유의하여야 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유연소자는 제1배리어(barrier) 필름과 제2배리어 필름, 그리고 상기 제1배리어 필름과 상기 제2배리어 필름 사이에 배치되는 모듈부를 포함하며, 상기 제1배리어 필름은 상기 모듈부의 측면을 밀폐적으로 감싼다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 유연소자는 제1배리어 필름, 그리고 배리어 특성을 가지는 기판을 포함하는 모듈부를 포함하며, 상기 모듈부는 상기 배리어 특성을 가지는 기판의 반대쪽 면이 상기 제1배리어 필름과 마주보도록 배치되고, 상기 제1배리어 필름은 상기 모듈부의 측면을 밀폐적으로 감싼다.
도 1은 상기 본 발명의 일 실시예에 따른 유연소자를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
상기 도 1을 참고하면, 상기 유연소자(100)는 제1배리어(barrier) 필름(71)과 제2배리어 필름(75), 그리고 상기 제1배리어 필름(71)과 상기 제2배리어 필름(75) 사이에 배치되는 모듈부(73)를 포함한다.
상기 도 1에서 상기 모듈부(73)를 자세하게 도시하지는 않았지만, 상기 모듈부(73)는 기판 및 상기 기판 위에 위치하는 단위 셀을 포함할 수 있다. 이하에서는 상기 단위 셀로서 유기 태양 전지를 예로 들어 구체적으로 설명하지만, 상기 유연소자(100)가 상기 유기 태양 전지로 한정되는 것은 아니다.
상기 기판은 유연하고 형상의 변형이 가능하여 통상 유연소자(100)에 적용되는 것이라면 특별한 제한 없이 사용될 수 있다. 구체적으로는 상기 기판은 알루미늄 등 금속 박막(Metal Foil); 석영 또는 유리 등을 포함하는 무기 박막; 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리카보네이트(PC), 폴리스티렌(PS), 폴리프로필렌(PP), 폴리이미드(PI), 폴리에틸렌설포네이트(PES), 폴리옥시메틸렌(POM), 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리에테르설폰(PES) 또는 폴리에테르이미드(PEI), AS 수지(acrylonitrile styrene copolymer), ABS 수지(acrylonitrile butadiene styrene copolymer), TAC(Triacetyl cellulose) 및 PAR(polyarylate) 등의 고분자필름; 섬유 기재; 및 유리섬유와 고분자의 복합재 등을 포함할 수 있으며, 이중에서도 유연하고 높은 화학적 안정성, 기계적 강도 및 투명도를 가지며, 다양한 형태로의 변형이 용이한 고분자 필름, 혹은 PET 필름을 포함하는 것이 보다 바람직할 수 있다.
또한, 상기 유연소자(100)가 상기 기판을 통한 빛의 투과가 이루어질 필요가 있는 경우, 상기 기판은 투명성이 요구될 수도 있다. 이때 상기 기판은 약 380 내지 780nm의 가시광 파장에서 적어도 70% 이상, 바람직하게는 80% 이상의 투과율을 갖는 것이 좋다.
상기 기판 위에는 상기 유연소자(100)의 단위 셀들이 위치한다. 상기 단위 셀은 상기 유연소자(100)에 있어서 전기에너지를 발생시키는 최소 단위체로서, 상기 유연소자(100)의 종류에 따라 다양한 구조를 가질 수 있으며, 복수의 박막층들이 적층된 형태일 수 있다.
구체적으로, 상기 단위 셀은 상기 기판 위에 서로 대향 배치되는 제1전극 및 제2전극, 그리고 상기 제1전극 및 제2전극 사이에 위치하는 활성층을 포함할 수 있다.
일 례로 상기 제1전극은 기판을 통과한 빛이 광활성층에 도달할 수 있도록 하는 경로가 되는 것으로, 높은 투명성과 함께 약 4.5eV 이상의 높은 일함수 및 낮은 저항을 갖는 전도성 물질을 포함할 수 있다. 구체적인 예로는 주석도핑 산화인듐(ITO: tin-doped indium oxide), 불소도핑 산화주석(FTO: fluorine-doped tin oxide), 갈륨도핑 산화아연(GZO: gallium doped ZnO, ZnO-Ga2O3), 알루미늄도핑 산화아연(aluminum doped ZnO: AZO, ZnO-Al2O3), 인듐도핑 산화아연(IZO: indium doped ZnO, In2O3-ZnO) 또는 SnO2-Sb2O3 등의 투명산화물, 또는 이들이 산화물-금속-산화물 형태로 적층된 복합층; PEDOT:PSS, 폴리피롤 및 폴리아닐린 등의 전도성 고분자, 또는 이들에 금속이 도핑된 유/무기 하이브리드; 금, 백금, 은, 크롬, 코발트 등의 금속, 이들 금속의 합금, 이들 금속의 나노와이어, 이들 금속의 메쉬(metal mesh or imbeded metal mesh) 또는 이들 금속의 그리드(grid); 그라펜(graphene) 박막, 그라펜 산화물(graphene oxide) 박막, 탄소나노튜브 박막과 같은 유기 투명전극, 금속이 결합된 탄소나노튜브 박막과 같은 유-무기 결합 투명전극일 수 있다.
상기 제2전극은 일함수가 낮은 물질을 포함하며, 구체적으로는 마그네슘, 칼슘, 나트륨, 칼륨, 티타늄, 인듐, 이트륨, 리튬, 가돌리늄, 알루미늄, 은, 주석, 납, 스테인레스 스틸, 구리, 텅스텐과 같은 금속 또는 이들의 합금; LiF/Al, LiO2/Al, LiF/Fe, Al:Li, Al:BaF2, Al:BaF2:Ba와 같은 다층 구조의 물질 또는 실리콘 등일 수 있다.
상기 활성층은 정공수용체(p형 반도체)와 전자수용체(n형 반도체)가 별개의 층으로 이루어진 바이레이어 p-n 접합(bi-layer p-n junction) 구조와 상기 정공수용체와 상기 전자수용체가 혼합된 벌크 이종 접합(bulk heterojunction) 구조의 광활성층일 수 있다.
상기 정공수용체는 전기 전도성 고분자 또는 유기 저분자 반도체 물질 등과 같은 유기 반도체로서, 상기 전기 전도성 고분자는 폴리티오펜(polythiphene), 폴리페닐렌비닐렌(polyphenylenevinylene), 폴리플루오렌(polyfulorene), 폴리피롤(polypyrrole), 이들의 공중합체 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있으며, 상기 유기 저분자 반도체 물질은 펜타센(pentacene), 안트라센(anthracene), 테트라센(tetracene), 퍼릴렌(perylene), 올리고티오펜(oligothiphene), 이들의 유도체 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다. 구체적으로, 상기 정공수용체는 폴리-3-헥실티오펜[poly-3-hexylthiophene, P3HT], 폴리-3-옥틸티오펜[poly-3-octylthiophene, P3OT], 폴리파라페닐렌비닐렌[poly-p-phenylenevinylene, PPV], 폴리(디옥틸플루오렌)[poly(9,9'-dioctylfluorene)], 폴리(2-메톡시,5-(2-에틸-헥실옥시)-1,4-페닐렌비닐렌)[poly(2-methoxy,5-(2-ethyle-hexyloxy)-1,4-phenylenevinylene, MEH-PPV], 폴리(2-메틸,5-(3',7'-디메틸옥틸옥시))-1,4-페닐렌비닐렌[poly(2-methyl,5-(3',7'-dimethyloctyloxy))-1,4-phenylene vinylene, MDMOPPV] 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
상기 전자수용체는 전자 친화도가 큰 유기, 무기 또는 유무기 화합물일 수 있다. 구체적으로, 풀러렌(fullerene, C60) 또는 풀러렌 유도체, 프탈로시아닌 유도체, 붕소 함유 중합체, CdS, CdSe, CdTe 및 ZnSe 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 Ⅱ-Ⅵ족 화합물 반도체 결정, ZnO, SiO2, TiO2, Al2O3 등의 산화물 반도체 결정, CuInSe2, CuInS 등의 화합물 반도체 결정 등일 수 있다. 구체적으로, 상기 전자수용체는 (6,6)-페닐-C61-부티릭에시드 메틸에스테르[(6,6)-phenyl-C61-butyric acid methyl ester; PCBM], (6,6)-페닐-C71-부티릭에시드 메틸에스테르[(6,6)-phenyl-C71-butyric acid methyl ester; C70-PCBM], (6,6)-티에닐-C61-부티릭에시드 메틸에스테르[(6,6)-thienyl-C61-butyric acid methyl ester; ThCBM], 탄소나노튜브 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
또한, 상기 단위 셀은 선택적으로 상기 제1전극 또는 제2전극과 상기 광활성층 사이에 정공전달층 또는 전자전달층을 더 포함할 수 있다.
상기 정공전달층은 상기 광활성층에서 발생된 정공을 전극으로 이동시키는 것을 도와주는 층으로서, 상기 정공전달층은 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(PEDOT), 폴리(스티렌설포네이트)(PSS), 폴리아닐린, 프탈로시아닌, 펜타센, 폴리디페닐 아세틸렌, 폴리(t-부틸)디페닐아세틸렌, 폴리(트리플루오로메틸)디페닐아세틸렌, 구리 프탈로시아닌(Cu-PC) 폴리(비스트리플루오로메틸)아세틸렌, 폴리비스(T-부틸디페닐)아세틸렌, 폴리(트리메틸실릴) 디페닐아세틸렌, 폴리(카르바졸)디페닐아세틸렌, 폴리디아세틸렌, 폴리페닐아세틸렌, 폴리피리딘아세틸렌, 폴리메톡시페닐아세틸렌, 폴리메틸페닐아세틸렌, 폴리(t-부틸)페닐아세틸렌, 폴리니트로페닐아세틸렌, 폴리(트리플루오로메틸)페닐아세틸렌, 폴리(트리메틸실릴)페닐아세틸렌, 이들의 유도체; 몰리브데늄 산화물(MoOx); 바나듐 산화물(V2O5); 니켈 산화물(NiO); 및 텅스텐 산화물(WOx) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 정공전달물질을 포함할 수 있다. 하나의 예시에서 상기 정공전달층은 상기 PEDOT와 PSS의 혼합물을 포함할 수 있다. 또한, 상기 정공전달층은 Ni 같은 물질을 증착하여 열처리 하여 형성된 자기조립박막을 사용할 수 있다.
상기 전자전달층은 전자추출금속 산화물(electron-extracting metal oxides)을 포함할 수 있으며, 구체적으로 8-히드록시퀴놀린의 금속착물; 알루미늄 트리스(8-하이드록시퀴놀린)(aluminium tris(8-hydroxyquinoline), Alq3)를 포함한 착물; 리튬착체(8-hydroxy-quinolinato lithium, Liq)를 포함한 금속착물; 리튬플로라이드(LiF); Ca; 티타늄 산화물(TiOx); 아연 산화물(ZnO); 세슘 카보네이트(Cs2CO3); 비공액 고분자, 비공액 고분자 전해질, 공액 고분자 전해질, 또는 n-형 금속 산화물 등이 될 수 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다. 상기 n-형 금속 산화물은 일예로, TiOx, Li 또는 Al 등으로 도핑된 TiOx, ZnO 또는 Cs2CO3 일 수 있다. 또한, 상기 전자전달층으로 금속층의 자기조립 박막을 사용할 수 있고, 가역 에너지로 인한 산화상변화 등의 안정성 문제로 폴리머 기반 또는 유/무기 하이브리드 소재를 사용할 수도 있다.
상기 단위 셀은 상기 기판으로부터 상기 제1전극(양극), 상기 정공전달층, 상기 광활성층, 상기 전자전달층 및 상기 제2전극(음극)이 순차적으로 적층되는 구조로 형성될 수 있고, 또는 상기 기판으로부터 상기 제1전극(음극), 상기 전자전달층, 상기 광활성층, 상기 정공전달층 및 상기 제2전극(양극)이 순차적으로 적층되는 역구조(inverted)로 형성될 수도 있다.
이와 같은 상기 제1전극 및 제2전극과 상기 활성층을 하나의 단위로 하는 단위 셀은 상기 기판 위에 1개 이상 형성될 수 있고, 패턴된 형상으로 복수개 형성될 수도 있다.
한편, 상기 단위 셀은 산소 또는 수분과 접촉시 성능 저하의 우려가 있으므로, 상기 유연소자(100)는 상기 단위 셀의 산소 또는 수분과의 접촉을 차단하기 위한 제1배리어(barrier) 필름(71) 및 제2배리어 필름(75)을 포함할 수 있다.
다만, 상기 모듈부(73)의 기판 자체가 배리어 특성을 가지는 경우에는 상기 제2배리어 필름(75)을 포함할 필요는 없다. 이때는 상기 배리어 특성을 가지는 기판이 상기 제2배리어 필름(75)으로서 역할을 하기 때문이다. 이 경우, 상기 모듈부(73)는 상기 배리어 특성을 가지는 기판의 반대쪽 면이 상기 제1배리어 필름(71)과 마주보도록 배치되어, 상기 모듈부(73)가 산소 또는 수분과 접촉되는 것을 차단할 수 있다. 이하에서는 주로 상기 유연소자(100)가 상기 제2배리어 필름(75)을 포함하는 경우에 대하여 설명하나, 이때 상기 제2배리어 필름(75)은 상기 배리어 특성을 가지는 기판을 포괄하는 개념으로 이해될 수 있다.
상기 제1배리어 필름(71) 또는 상기 제2배리어 필름(75)은 통상 상기 유연소자(100)에서 상기 단위 셀과 산소 또는 수분의 접촉을 방지하기 위한 필름으로 사용되는 것이라면 특별한 제한없이 이용될 수 있다. 구체적으로는 실리콘 옥사이드, 실리콘 나이트릴, 알루미늄 옥사이드 등과 같은 금속산화물 또는 금속질화물; 또는 아크릴 수지, 에폭시 수지, 실리콘 수지, 불소 수지, 스티렌 수지, 폴리올레핀 수지, 열가소성 엘라스토머, 폴리옥시알킬렌 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리염화비닐 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리페닐렌설파이드 수지, 폴리아미드 수지 또는 이들의 혼합물 등이 예시될 수 있다.
상기 제1배리어 필름(71) 또는 상기 제2배리어 필름(75)는 사용물질에 따른 통상의 필름 형성 방법에 따라 형성될 수 있으며, 구체적으로 폴리에틸렌테레프탈레이트 등의 고분자를 이용할 경우 롤투롤 공정(Roll to Roll Process)에 의해 형성될 수 있다.
이때, 상기 제1배리어 필름(71)은 상기 모듈부(73)의 측면을 밀폐적으로 감싼다. 즉, 상기 제1배리어 필름(71)은 상기 제2배리어 필름(75) 또는 상기 모듈부(73) 대비 폭이 더 넓고, 상기 제1배리어 필름(71)의 안쪽 면이 상기 제2배리어 필름(75)의 바깥쪽 면을 향하여 말려져, 상기 모듈부(73)의 측면 뿐만 아니라 상기 제2배리어 필름(75)의 폭 방향의 양단부를 덮음으로써, 상기 모듈부(73)의 상하부 뿐만 아니라 상기 모듈부(73)의 측면도 밀폐시킬 수 있다.
여기서, 상기 제1배리어 필름(71) 또는 상기 제2배리어 필름(75)의 안쪽 면은, 상기 제1배리어 필름(71) 또는 상기 제2배리어 필름(75)의 상기 모듈부(73)와 마주보고 있는 면을 의미하고, 반대로 상기 제1배리어 필름(71) 또는 상기 제2배리어 필름(75)의 바깥쪽 면은, 상기 제1배리어 필름(71) 또는 상기 제2배리어 필름(75)의 상기 모듈부(73)와 마주보고 있지 않는 면을 의미한다.
한편, 상기 제1배리어 필름(71) 또는 상기 제2배리어 필름(75)은 각각 그 안쪽 면에 제1점착층(72) 및 제2점착층(74)을 더 포함할 수 있다. 상기 제1배리어 필름(71)은 상기 제1점착층(72)에 의하여 상기 모듈부(73)에 고정될 수 있고, 상기 제2배리어 필름(75)은 상기 제2점착층(74)에 의하여 상기 모듈부(73)에 고정될 수 있다.
상기 제1점착층(72) 및 상기 제2점착층(74)의 재질은 본 발명에서 특별히 한정되지 않으며, 상기 제1배리어 필름(71) 또는 상기 제2배리어 필름(75)을 고정시킬 수 있는 것이면 어느 것이나 사용 가능하다. 구체적으로 예를 들면, 상기 제1점착층(72) 및 제2점착층(74)의 재질은 에폭시 수지, 폴리에스테르 수지, 아크릴 수지, 페놀계 수지, 비닐 수지, 폴리이미드, 폴리벤즈이미다졸, 실리콘계 수지, 우레탄계 수지, 멜라민 요소 수지 등의 접착제 또는 점착제 등일 수 있고, 바람직하게 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA), OCA(Optically Clear Adhesive) 또는 OCR(Optical Clear Resin) 점착층일 수 있다.
또한, 상기 제1점착층(72)도 상기 제1배리어 필름(71)과 같이 상기 제2배리어 필름(75) 또는 상기 모듈부(73) 대비 폭이 더 넓고, 상기 제1배리어 필름(71)과 함께 상기 제2배리어 필름(75)의 바깥쪽 면을 향하여 말려져, 상기 제2배리어 필름(75)의 폭 방향의 양단부를 덮음으로써, 상기 제2배리어 필름(75)의 폭 방향의 양단부를 덮고 있는 상기 제1배리어 필름(71)의 안쪽 면을 상기 제2배리어 필름(75)의 바깥쪽 면에 고정시킬 수 있다.
이때, 상기 제1배리어 필름(71)은 상기 제2배리어 필름(75)의 바깥쪽 면의 0.1 내지 100 면적%를 덮을 수 있고, 바람직하게 0.1 내지 10 면적%를 덮을 수 있다. 즉, 상기 제2배리어 필름(75)의 폭 방향의 양단부를 덮고 있는 상기 제1배리어 필름(71)은 상기 제2배리어 필름(75)의 바깥쪽 면의 전체를 덮을 수도 있고, 최소 상기 모듈부(73)의 측면을 밀폐시키면서, 상기 제2배리어 필름(75)에 고정될 수 있을 정도로 상기 제2배리어 필름(75)의 바깥쪽 면의 일부를 덮을 수 있다.
상기 유연소자(100)는 다음과 같은 방법을 통하여 제조할 수 있다.
우선, 상기 제1배리어 필름(71)과 상기 제2배리어 필름(75) 사이에 상기 모듈부(73)를 배치한다. 이때, 상기 제1배리어 필름(71)은 상기 제2배리어 필름(75) 대비 폭이 더 넓다.
다음으로, 상기 제1배리어 필름(71)의 안쪽 면을 상기 제2배리어 필름(75)의 바깥쪽 면을 향하여 말아 올린다. 상기 말아 올려진 제1배리어 필름(71)이 상기 제2배리어 필름(75)의 폭 방향의 양단부를 덮도록 한다.
마지막으로, 상기 제2배리어 필름(75)의 폭 방향의 양단부를 덮고 있는 상기 제1배리어 필름(71)의 안쪽 면을 상기 제2배리어 필름(75)의 바깥쪽 면에 고정시킨다. 상기 고정은 상기 제1배리어 필름(71)의 안쪽 면에 위치하는 제1점착층(72)을 이용하여 이루어질 수 있다.
한편, 상기 모듈부(73)의 기판이 배리어 특성을 가지고, 상기 유연소자(100)가 상기 제2배리어 필름(75)을 별도로 포함하지 않는 경우, 상기 유연소자(100)는 다음과 같은 방법을 통하여 제조될 수 있다.
우선, 상기 배리어 특성을 가지는 기판을 포함하는 모듈부(73)를 준비한다.
다음으로, 상기 제1배리어 필름(71) 위에 상기 모듈부(73)를 배치하되, 상기 배리어 특성을 가지는 기판의 반대쪽 면이 상기 제1배리어 필름(71)과 마주보도록 배치한다. 이때, 상기 제1배리어 필름(71)은 상기 배리어 특성을 가지는 기판 대비 폭이 더 넓다.
다음으로, 상기 제1배리어 필름(71)의 안쪽 면을 상기 배리어 특성을 가지는 기판의 바깥쪽 면을 향하여 말아 올린다. 상기 말아 올려진 제1배리어 필름(71)이 상기 배리어 특성을 가지는 기판의 폭 방향의 양단부를 덮도록 한다.
마지막으로, 상기 배리어 특성을 가지는 기판의 폭 방향의 양단부를 덮고 있는 상기 제1배리어 필름(71)의 안쪽 면을 상기 배리어 특성을 가지는 기판의 바깥쪽 면에 고정시킨다. 상기 고정은 상기 제1배리어 필름(71)의 안쪽 면에 위치하는 제1점착층(72)을 이용하여 이루어질 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 유연소자 제조장치는 상기 제1배리어 필름(71)의 안쪽 면을 상기 제2배리어 필름(75)의 바깥쪽 면을 향하여 말아 올리고, 상기 말아 올려진 제1배리어 필름(71)이 상기 제2배리어 필름(75)의 폭 방향의 양단부를 덮도록 상기 제1배리어 필름(71)을 가이드 하는 가이드부(150)를 포함한다.
다만, 상기한 바와 같이, 상기 모듈부(73)의 기판이 배리어 특성을 가지고, 상기 유연소자(100)가 상기 제2배리어 필름(75)을 별도로 포함하지 않는 경우도 있다. 이하에서는 주로 상기 유연소자(100)가 상기 제2배리어 필름(75)을 포함하는 경우에 대하여 설명하나, 이때 상기 제2배리어 필름(75)은 상기 배리어 특성을 가지는 기판도 포괄하는 개념으로 이해될 수 있다.
도 2는 상기 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 유연소자 제조장치를 도시한 사시도이다.
도 2를 참고하면, 상기 유연소자 제조장치(300)는 상기 제1배리어 필름(71)을 가이드하는 가이드부(150)를 포함한다. 상기 유연소자 제조장치(300)는 상기 제1배리어 필름(71)과 상기 제2배리어 필름(75) 및 이들 사이에 배치된 상기 모듈부(73)가 상기 유연소자(100)로 제조되기 전에 소정의 순서로 쌓여 있는 집합체(200)를 공급 받아, 상기 집합체(200)를 상기 가이드부(150)로 통과시키면서, 상기 제1배리어 필름(71)의 안쪽 면을 상기 제2배리어 필름(75)의 바깥쪽 면을 향하여 말아 올리고, 상기 말아 올려진 제1배리어 필름(71)이 상기 제2배리어 필름(75)의 폭 방향의 양단부를 덮도록 하여 상기 유연소자(100)를 제조한다.
도 3은 상기 유연소자 제조장치(300)에 공급되는 상기 집합체(200)의 분해 평면도이다. 상기 도 3에서는 상기 유연소자(100)가 유기 태양 전지인 경우를 예시하여 설명한다. 상기 도 3을 참고하면, 상기 집합체(200)는 상기 모듈부(73)를 중심으로 상기 모듈부(73)의 일면과 타면에 각각 상기 제1배리어 필름(71)과 상기 제2배리어 필름(75)이 배치되고, 선택적으로 상기 모듈부(73)와 상기 제1배리어 필름(71) 사이에는 상기 제1점착층(72)이 배치되며, 상기 모듈부(73)와 상기 제2배리어 필름(75) 사이에는 상기 제2점착층(74)이 배치될 수 있다.
도 4는 상기 도 3에 도시된 집합체(200)를 A-A'선으로 절단한 단면도이다. 도 4를 참고하면, 상기 집합체(200)는 상기 제1배리어 필름(71) 위에 제1점착층(72), 모듈부(73), 제2점착층(74) 및 제2배리어 필름(75)이 순차 배치된다.
또한, 도 4에서, 상기 제1배리어 필름(71)과 상기 제1점착층(72)의 폭 방향 길이(D2)는 상기 집합체(200)를 이루는 나머지 구성 요소의 폭 방향 길이(D2-1) 대비 그 길이가 더 길게 형성됨을 볼 수 있다. 즉, 상기 제1배리어 필름(71)과 상기 제1점착층(72)의 폭 방향 길이(D2)는 상기 모듈부(73), 상기 제2점착층(74) 및 상기 제2배리어 필름(75)의 폭 방향 길이(D2-1) 대비 더 길게 형성되는데, 이는 상기 제1배리어 필름(71)과 상기 제1점착층(72)을 상기 제2배리어 필름(75)을 향하여 말아 올려, 상기 제2배리어 필름(75)의 폭 방향의 양단부를 덮도록 하기 위한 것이다.
한편, 상기 도 2에서 상기 유연소자 제조장치(300)는 추가적으로, 상기 공급된 집합체(200)를 이송시키기 위한 이송 롤러(110)를 더 포함할 수 있다. 상기 도 2에서는 상기 이송 롤러(110)를 1개만 도시하였으나, 상기 이송 롤러(110)는 복수개 존재할 수 있다. 상기 이송 롤러(110)는 상기 집합체(200)를 일 방향(D0)으로 이송시킨다.
상기 가이드부(150)는 상기 제1배리어 필름(71)의 안쪽 면을 상기 제2배리어 필름(75)의 바깥쪽 면을 향하여 말아 올리고, 상기 말아 올려진 제1배리어 필름(71)이 상기 제2배리어 필름(75)의 폭 방향의 양단부를 덮도록 상기 제1배리어 필름(71)을 가이드한다. 상기 가이드부(150)는 상기 제1배리어 필름(71)의 폭 방향의 양끝단을 가이드할 수 있도록 상기 제1배리어 필름(71)의 폭 방향의 양 끝단에 각각 제1가이드판(151)과 제2가이드판(152)을 포함할 수 있고, 상기 제1가이드판(151)과 상기 제2가이드판(152)이 밑판(153) 등의 수단을 통하여 서로 연결되어 전체적으로 한 몸을 이룰 수도 있다.
도 5는 상기 가이드부(150)를 상측면에서 바라본 사시도이다. 상기 도 5를 참고하면, 상기 가이드부(150)는 상기 제1배리어 필름(71)의 안쪽 면을 상기 제2배리어 필름(75)의 바깥쪽 면을 향하여 말아 올리기 위하여, 상기 집합체(200)의 이송 방향에 따라 폭이 좁아지면서 양쪽 끝단이 롤(Roll) 형태로 말아 올려진다.
즉, 상기 가이드부(150)는 상기 집합체(200)의 이송 방향(D0)를 따라 상기 제1가이드판(151)의 끝단(151a)이 D3 방향으로 서서히 말아 감기고, 상기 제2가이드판(152)의 끝단(152a)은 D4 방향으로 서서히 말아감기는 구조임을 알 수 있다. 이에 따라, 상기 가이드부(150)의 전체적인 폭(즉, 상기 제1가이드판(151)과 상기 제2가이드판(152) 사이의 거리)은 상기 집합체(200)의 이송 방향(D0)을 따라 줄어들게 된다. 즉, 상기 가이드부(150)의 길이 방향의 시작 부분의 폭이 "d01"이고, 상기 가이드부(150)의 길이 방향의 끝 부분의 폭이 "d03"이며, 상기 시작 부분과 끝 부분 사이의 폭은 "d02"에 해당한다고 할 때, 이들 길이의 크기는 d01 > d02 > d03의 관계를 만족한다. 한편, 상기 d03의 길이는 상기 모듈부(73) 및 상기 제2배리어 필름(75)의 폭 방향 길이 보다는 큰 것이 바람직하다. 상기 d03의 길이가 상기 모듈부(73) 및 상기 제2배리어 필름(75)의 폭 방향 길이 보다는 작은 경우, 상기 모듈부(73) 및 상기 제2배리어 필름(75)도 상기 가이드부(150)에 의하여 접힐 수 있기 때문이다.
이는, 상기 가이드부(150)를 따라 이동하는 상기 집합체(200)의 이동 통로가 좁아지는 것을 의미하며, 이에 의하여 상기 제1배리어 필름(71)의 안쪽 면이 상기 제2배리어 필름(75)의 바깥쪽 면을 향하여 말아 올려진다. 도 6은 상기 가이드부(150)에 의하여 상기 제1배리어 필름(71)의 안쪽 면이 상기 제2배리어 필름(75)의 바깥쪽 면을 향하여 말려 올라가는 과정을 나타내는 단면도이다.
이후, 상기 가이드부(150)는 상기 말아 올려진 제1배리어 필름(71)이 상기 제2배리어 필름(75)의 폭 방향의 양단부를 덮도록 상기 제1배리어 필름(71)을 눌러 주기 위하여, 상기 집합체(200)의 이송 방향을 따라 끝으로 갈수록 평평하게 펴지면서 눌려져 폭 방향의 양쪽 끝단(151a, 152a)의 단면 형상이 각각 서로 마주보는 “⊂” 및 “⊃” 형상이 된다. 즉, 상기 가이드부(150)의 길이 방향 끝단에서 상기 제1가이드판(151)과 상기 제2가이드판(152)의 폭 방향 단면 형상은 각각 “⊂” 및 “⊃” 형상이 된다.
도 7은 상기 가이드부(150)에 의하여 상기 말아 올려진 제1배리어 필름(71)이 상기 제2배리어 필름(75)의 폭 방향의 양단부를 덮도록 상기 제1배리어 필름(71)이 눌려지는 과정을 나타내는 단면도이다. 이때, 상기 가이드부(150)의 길이 방향 끝단에서 상기 제1가이드판(151)과 상기 제2가이드판(152)의 폭 방향 단면 형상이 누운 “U”자 형상인데, 이때 상기 “U”자 형상의 두 기둥 사이의 거리는 상기 제2배리어 필름(75) 위로 말아 올려진 상기 제1배리어 필름(71)이 상기 제2배리어 필름(75)의 바깥쪽 면을 덮도록 상기 제1배리어 필름(71)을 충분히 눌러 줄 수 있을 정도로 적절하게 설정될 수 있다.
또한, 상기 유기소자 제조장치(300)는 상기 가이드부(150) 상부에 배치되며, 상기 모듈부(73) 또는 상기 제2배리어 필름(75)을 눌러 상기 모듈부(73) 또는 상기 제2배리어 필름(75)의 들뜸을 방지하는 가압부(160)를 더 포함할 수 있다.
즉, 상기 가이드부(150)를 통하여 상기 제1배리어 필름(71)을 말아 올리는 과정에서 상기 모듈부(73) 또는 상기 제2배리어 필름(75)가 폭 방향으로 밀려서 들뜨는 문제가 발생할 수 있는데, 상기 가압부(160)가 상기 상기 모듈부(73) 또는 상기 제2배리어 필름(75)을 눌러줌으로써 상기 문제를 방지할 수 있다.
상기 가압부(160)는 바람직하게 롤러 형태일 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 모듈부(73) 또는 상기 제2배리어 필름(75)의 상부에서 상기 모듈부(73) 또는 상기 제2배리어 필름(75)을 눌러 줄 수 있는 것이면 어느 것이나 사용 가능하다.
100: 유연소자
71: 제1배리어 필름 72: 제1점착층
73: 모듈부 74: 제2점착층
75: 제2배리어 필름
110: 이송 롤러
150: 가이드부
151: 제1가이드판 151a: 제1가이드판의 끝단
152: 제2가이드판 152a: 제2가이드판의 끝단
153: 밑판
160: 가압부
200: 집합체
300: 유연소자 제조장치

Claims (14)

  1. 제1배리어(barrier) 필름과 제2배리어 필름, 그리고
    상기 제1배리어 필름과 상기 제2배리어 필름 사이에 배치되는 모듈부를 포함하며,
    상기 제1배리어 필름은 상기 모듈부의 측면을 밀폐적으로 감싸는 것인 유연소자.
  2. 제1배리어 필름, 그리고
    배리어 특성을 가지는 기판을 포함하는 모듈부를 포함하며,
    상기 모듈부는 상기 배리어 특성을 가지는 기판의 반대쪽 면이 상기 제1배리어 필름과 마주보도록 배치되고,
    상기 제1배리어 필름은 상기 모듈부의 측면을 밀폐적으로 감싸는 것인 유연소자.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1배리어 필름은 상기 제2배리어 필름 또는 상기 배리어 특성을 가지는 기판 대비 폭이 더 넓은 것인 유연소자.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1배리어 필름은 안쪽 면에 점착층을 더 포함하는 것인 유연소자.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2배리어 필름은 안쪽 면에 점착층을 더 포함하는 것인 유연소자.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1배리어 필름의 안쪽 면은 상기 제2배리어 필름 또는 상기 배리어 특성을 가지는 기판의 바깥쪽 면을 향하여 말려져,
    상기 제2배리어 필름 또는 상기 배리어 특성을 가지는 기판의 폭 방향의 양단부를 덮는 것인 유연소자.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1배리어 필름은 상기 제2배리어 필름 또는 상기 배리어 특성을 가지는 기판의 바깥쪽 면의 0.1 내지 100 면적%를 덮는 것인 유연소자.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 유연소자는 유기 태양 전지인 것인 유연소자.
  9. 제1배리어(barrier) 필름과 제2배리어 필름 사이에 모듈부를 배치하는 단계,
    상기 제1배리어 필름의 안쪽 면을 상기 제2배리어 필름의 바깥쪽 면을 향하여 말아 올리는 단계,
    상기 말아 올려진 제1배리어 필름이 상기 제2배리어 필름의 폭 방향의 양단부를 덮도록 하는 단계, 그리고
    상기 제2배리어 필름의 폭 방향의 양단부를 덮고 있는 상기 제1배리어 필름의 안쪽 면을 상기 제2배리어 필름의 바깥쪽 면에 고정시키는 단계
    를 포함하는 유연소자 제조방법.
  10. 배리어 특성을 가지는 기판을 포함하는 모듈부를 준비하는 단계,
    제1배리어 필름 위에 상기 모듈부를 배치하되, 상기 배리어 특성을 가지는 기판의 반대쪽 면이 상기 제1배리어 필름과 마주보도록 배치하는 단계,
    상기 제1배리어 필름의 안쪽 면을 상기 배리어 특성을 가지는 기판의 바깥쪽 면을 향하여 말아 올리는 단계,
    상기 말아 올려진 제1배리어 필름이 상기 배리어 특성을 가지는 기판의 폭 방향의 양단부를 덮도록 하는 단계, 그리고
    상기 배리어 특성을 가지는 기판의 폭 방향의 양단부를 덮고 있는 상기 제1배리어 필름의 안쪽 면을 상기 배리어 특성을 가지는 기판의 바깥쪽 면에 고정시키는 단계
    를 포함하는 유연소자 제조방법.
  11. 제1배리어(barrier) 필름과 제2배리어 필름, 그리고 상기 제1배리어 필름과 상기 제2배리어 필름 사이에 배치되는 모듈부를 포함하며, 상기 제1배리어 필름은 상기 모듈부의 측면을 밀폐적으로 감싸는 것인 유연소자를 제조하는 장치로서,
    상기 제1배리어 필름의 안쪽 면을 상기 제2배리어 필름의 바깥쪽 면을 향하여 말아 올리고, 상기 말아 올려진 제1배리어 필름이 상기 제2배리어 필름의 폭 방향의 양단부를 덮도록 상기 제1배리어 필름을 가이드 하는 가이드부
    를 포함하는 유연소자 제조장치.
  12. 제1배리어 필름, 그리고 배리어 특성을 가지는 기판을 포함하는 모듈부를 포함하며, 상기 모듈부는 상기 배리어 특성을 가지는 기판의 반대쪽 면이 상기 제1배리어 필름과 마주보도록 배치되고, 상기 제1배리어 필름은 상기 모듈부의 측면을 밀폐적으로 감싸는 것인 유연소자를 제조하는 장치로서,
    상기 제1배리어 필름의 안쪽 면을 상기 배리어 특성을 가지는 기판의 바깥쪽 면을 향하여 말아 올리고, 상기 말아 올려진 제1배리어 필름이 상기 배리어 특성을 가지는 기판의 폭 방향의 양단부를 덮도록 상기 제1배리어 필름을 가이드 하는 가이드부
    를 포함하는 유연소자 제조장치.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 가이드부는 상기 유연소자의 이송 방향에 따라 폭이 좁아지면서 폭 방향의 양쪽 끝단이 롤(Roll) 형태로 말아 올려진 후 평평하게 펴지면서 눌려져 폭 방향의 양쪽 끝단의 단면 형상이 각각 서로 마주보는 “⊂” 및 “⊃” 형상인 것인 유연소자 제조장치.
  14. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 유연소자 제조장치는 상기 가이드부 위에 배치되며, 상기 모듈부 또는 상기 제2배리어 필름을 눌러 상기 모듈부 또는 상기 제2배리어 필름의 들뜸을 방지하는 가압부를 더 포함하는 것인 유연소자 제조장치.
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