WO2020022808A1 - 투명 발광 디스플레이 필름, 이의 제조 방법, 및 이를 사용한 투명 발광 사이니지 - Google Patents

투명 발광 디스플레이 필름, 이의 제조 방법, 및 이를 사용한 투명 발광 사이니지 Download PDF

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김동진
조문형
이정우
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주식회사 제이마이크로
한국과학기술원
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Abstract

투명 발광 디스플레이 필름은, 필름 형태의 투명 기판, 상기 투명 기판의 일측면에 형성된 투명 전극, 상기 투명 기판의 면에 수직인 방향으로 상기 투명 기판을 관통하도록 형성된 관통홀, 상기 관통홀 내에 장착된 발광 소자, 및 상기 투명 전극과 상기 발광 소자를 전기적으로 연결하는 접속부를 구비한다.

Description

투명 발광 디스플레이 필름, 이의 제조 방법, 및 이를 사용한 투명 발광 사이니지
본 발명은 투명 발광 디스플레이 필름, 이의 제조 방법, 및 이를 사용한 투명 발광 사이니지에 관한 것이다.
발광 디스플레이는 전자 회로와 발광 소자를 이용하여 시각적 정보를 사용자에게 제공하는 장치이다. 통상적인 발광 디스플레이는 불투명한 인쇄 회로 기판 (Printed Circuit Board: PCB) 상에 발광 다이오드 (Light-emitting Diode: LED)를 실장하여 구성되나, 디스플레이 자체의 투시성을 확보하기 위한 투명 발광 디스플레이 장치가 개발되고 있다 (특허문헌 1-3 참조).
투명 발광 디스플레이는 LED 사이니지에 적용하여 사이니지 자체를 얇게 제작하는 것이 가능하다. 이 경우, LED 사이니지가 휘어지더라도 LED를 포함하여 디스플레이에 장착되는 전자 소자를 안정되게 지지할 수 있는 구조가 필요하다.
- 선행기술문헌 -
특허문헌 1: 대한민국 공개특허공보 제10-2018-0047760호
특허문헌 2: 대한민국 등록특허공보 제10-1847100호
특허문헌 3: 대한민국 등록특허공보 제10-1789145호
본 발명은 위와 같은 문제를 해결하기 위해 고안된 것으로, 본 발명이 이루고자 하는 하나의 기술적 과제는 발광 소자를 기판 내부에 삽입하여 돌출을 최소화함으로써 디스플레이 기판이 휘어지거나, 휘어지지 않더라도 외부 접촉으로 인해 발광 소자를 포함하는 전자 소자의 접속부가 박리되지 않도록 하여, 디스플레이에 장착되는 전자 소자를 안정되게 지지 가능한 투명 발광 디스플레이 필름을 제공하는데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 또 하나의 기술적 과제는 발광 소자를 기판 내부에 삽입하여 돌출을 최소화함으로써 디스플레이 기판이 휘어지거나, 휘어지지 않더라도 외부 접촉으로 인해 발광 소자를 포함하는 전자 소자의 접속부가 박리되지 않도록 하여, 디스플레이에 장착되는 전자 소자를 안정되게 지지 가능한 투명 발광 디스플레이 필름의 제조 방법을 제공하는데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 또 하나의 기술적 과제는 발광 소자를 기판 내부에 삽입하여 돌출을 최소화함으로써 디스플레이 기판이 휘어지거나, 휘어지지 않더라도 외부 접촉으로 인해 발광 소자를 포함하는 전자 소자의 접속부가 박리되지 않도록 하여, 디스플레이에 장착되는 전자 소자를 안정되게 지지 가능한 투명 발광 사이니지를 제공하는데 있다.
본 발명의 해결 과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결 과제들은 아래의 기재로부터 당해 기술분야에 있어서의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 최소한 하나의 실시예에 의하면, 필름 형태의 투명 기판, 상기 투명 기판의 일측면에 형성된 투명 전극, 상기 투명 기판의 면에 수직인 방향으로 상기 투명 기판을 관통하도록 형성된 관통홀, 상기 관통홀 내에 장착된 발광 소자, 및 상기 투명 전극과 상기 발광 소자를 전기적으로 연결하는 접속부를 구비하는, 투명 발광 디스플레이 필름을 제공한다.
본 발명의 최소한 하나의 실시예에 따른 투명 발광 디스플레이 필름에 있어서, 상기 투명 전극은 ITO, IZO, IZTO, 및 ZnO를 포함하는 금속 산화물 박막 형태의 투명 전극, CNT, 실버 나노와이어, 실버 나노섬유, 및 그래핀을 포함하는 2차원 또는 3차원 구조의 나노 물질 코팅 형태의 투명 전극, 금, 은, 및 구리를 포함하는 금속 또는 합금으로 이루어진 나노 또는 마이크로 선폭을 갖는 메탈 메쉬 형태의 투명 전극, 또는 이들의 조합으로 만들어진 투명 전극을 포함한다.
본 발명의 최소한 하나의 실시예에 따른 투명 발광 디스플레이 필름에 있어서, 상기 투명 기판의 두께는 0.3 mm 이하이다.
본 발명의 최소한 하나의 실시예에 따른 투명 발광 디스플레이 필름에 있어서, 상기 투명 기판의 두께는 0.25 mm 이하이다.
본 발명의 최소한 하나의 실시예에 따른 투명 발광 디스플레이 필름에 있어서, 상기 투명 기판의 두께는 0.188 mm 이하이다.
본 발명의 최소한 하나의 실시예에 있어서, 상기 투명 발광 디스플레이 필름은, 상기 투명 기판의 상기 일측면에 형성되어, 상기 투명 기판의 상기 일측면, 상기 투명 전극, 및 상기 발광 소자의 일측면을 덮는 제1 보호층을 더 구비한다.
본 발명의 최소한 하나의 실시예에 있어서, 상기 투명 발광 디스플레이 필름은, 상기 투명 기판의 상기 일측면의 반대측인 타측면에 형성되어, 상기 투명 기판의 상기 타측면 및 상기 발광 소자의 타측면을 덮는 제2 보호층을 더 구비한다.
본 발명의 최소한 하나의 실시예에 있어서, 상기 투명 발광 디스플레이 필름은, 상기 발광 소자로부터 빛이 방출되는 부분에 렌즈부 또는 산란부를 더 구비한다.
본 발명의 최소한 하나의 실시예에 따른 투명 발광 디스플레이 필름에 있어서, 상기 투명 발광 디스플레이 필름 전체의 두께는 1 mm 이하이다.
본 발명의 최소한 하나의 실시예에 따른 투명 발광 디스플레이 필름에 있어서, 상기 투명 발광 디스플레이 필름 전체의 두께는 0.5 mm 이하이다.
본 발명의 최소한 하나의 실시예에 의하면, 필름 형태의 투명 기판의 일측면에 레진층을 도포하는 단계, 상기 레진층에 전극 패턴 홈을 형성하는 단계, 상기 전극 패턴 홈에 투명 전극을 형성하는 단계, 상기 투명 전극이 형성된 상기 투명 기판의 발광 소자가 장착되는 위치에 상기 투명 기판의 면에 수직인 방향으로 상기 투명 기판 및 상기 레진층을 관통하도록 관통홀을 형성하는 단계, 상기 관통홀에 상기 발광 소자를 삽입하는 단계, 및 상기 투명 전극과 상기 발광 소자를 전기적으로 연결하는 단계를 구비하는, 투명 발광 디스플레이 필름 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 최소한 하나의 실시예에 따른 투명 발광 디스플레이 필름 제조 방법에 있어서, 상기 투명 전극은 ITO, IZO, IZTO, 및 ZnO를 포함하는 금속 산화물 박막 형태의 투명 전극, CNT, 실버 나노와이어, 실버 나노섬유, 및 그래핀을 포함하는 2차원 또는 3차원 구조의 나노 물질 코팅 형태의 투명 전극, 금, 은, 및 구리를 포함하는 금속 또는 합금으로 이루어진 나노 또는 마이크로 선폭을 갖는 메탈 메쉬 형태의 투명 전극, 또는 이들의 조합으로 만들어진 투명 전극을 포함한다.
본 발명의 최소한 하나의 실시예에 따른 투명 발광 디스플레이 필름 제조 방법에 있어서, 상기 투명 기판의 두께는 0.3 mm 이하이다.
본 발명의 최소한 하나의 실시예에 따른 투명 발광 디스플레이 필름 제조 방법에 있어서, 상기 투명 기판의 두께는 0.25 mm 이하이다.
본 발명의 최소한 하나의 실시예에 따른 투명 발광 디스플레이 필름 제조 방법에 있어서, 상기 투명 기판의 두께는 0.188 mm 이하이다.
본 발명의 최소한 하나의 실시예에 있어서, 상기 투명 발광 디스플레이 필름 제조 방법은 상기 투명 기판의 상기 일측면에, 상기 투명 기판의 상기 일측면, 상기 투명 전극, 및 상기 발광 소자의 일측면을 덮는 제1 보호층을 형성하는 단계를 더 구비한다.
본 발명의 최소한 하나의 실시예에 있어서, 상기 투명 발광 디스플레이 필름 제조 방법은 상기 투명 기판의 상기 일측면의 반대측인 타측면에, 상기 투명 기판의 상기 타측면 및 상기 발광 소자의 타측면을 덮는 제2 보호층을 형성하는 단계를 더 구비한다.
본 발명의 최소한 하나의 실시예에 있어서, 상기 투명 발광 디스플레이 필름 제조 방법은 상기 발광 소자로부터 빛이 방출되는 부분에 렌즈부 또는 산란부를 형성하는 단계를 더 구비한다.
본 발명의 최소한 하나의 실시예에 따른 투명 발광 디스플레이 필름 제조 방법에 있어서, 상기 투명 발광 디스플레이 필름 전체의 두께를 1 mm 이하로 형성한다.
본 발명의 최소한 하나의 실시예에 따른 투명 발광 디스플레이 필름 제조 방법에 있어서, 상기 투명 발광 디스플레이 필름 전체의 두께를 0.5 mm 이하로 형성한다.
본 발명의 최소한 하나의 실시예에 의하면, 상기 투명 발광 디스플레이 필름을 구비하는 투명 발광 사이니지를 제공한다.
본 발명의 최소한 하나의 실시예에 따르면, 발광 소자를 기판 내부에 삽입하여 돌출을 최소화함으로써 디스플레이 기판이 휘어지거나, 휘어지지 않더라도 외부 접촉으로 인해 발광 소자를 포함하는 전자 소자의 접속부가 박리되지 않도록 하여, 디스플레이에 장착되는 전자 소자를 안정되게 지지 가능한 투명 발광 디스플레이 필름을 제공할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 최소한 하나의 실시예에 따르면, 발광 소자를 기판 내부에 삽입하여 돌출을 최소화함으로써 디스플레이 기판이 휘어지거나, 휘어지지 않더라도 외부 접촉으로 인해 발광 소자를 포함하는 전자 소자의 접속부가 박리되지 않도록 하여, 디스플레이에 장착되는 전자 소자를 안정되게 지지 가능한 투명 발광 디스플레이 필름의 제조 방법을 제공할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 최소한 하나의 실시예에 따르면, 발광 소자를 기판 내부에 삽입하여 돌출을 최소화함으로써 디스플레이 기판이 휘어지거나, 휘어지지 않더라도 외부 접촉으로 인해 발광 소자를 포함하는 전자 소자의 접속부가 박리되지 않도록 하여, 디스플레이에 장착되는 전자 소자를 안정되게 지지 가능한 투명 발광 사이니지를 제공할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당해 기술분야에 있어서의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 최소한 하나의 실시예에 따른 투명 발광 디스플레이 필름의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 최소한 하나의 실시예에 따른 투명 발광 디스플레이 필름(렌즈 장착)의 단면도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 최소한 하나의 실시예에 따른 투명 발광 디스플레이 필름의 제조 공정을 단계적으로 보여주는 개념도이다.
도 4는 본 발명의 최소한 하나의 실시예에 따른 윙타입(T자형) LED 칩을 사용한 투명 발광 디스플레이 필름의 단면도이다.
도 5는 발광 소자를 3x3 어레이로 배치한 투명 발광 디스플레이 필름의 실제 동작을 보여주는 이미지이다.
도 6은 실제 제작한 투명 발광 디스플레이 필름의 유연성을 보여주는 이미지이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 최소한 하나의 실시예에 따른 투명 발광 디스플레이 필름(100)의 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 최소한 하나의 실시예에 따른 투명 발광 디스플레이 필름(100)은, 필름 형태의 투명 기판(110), 투명 기판(110) 상에 형성된 투명 전극(130), 투명 기판(110)의 면에 수직인 방향으로 투명 기판(110)을 관통하도록 형성된 관통홀(122), 관통홀(122) 내에 장착된 발광 소자(140), 및 투명 전극(130)과 발광 소자(140)를 전기적으로 연결하는 전극 접속부(150)로 구성된다.
도 1은 하나의 발광 소자(140)를 예로 도시하고 있으나, 본 발명의 최소한 하나의 실시예에 따른 투명 발광 디스플레이 필름(100)은 도 1과 같은 구조가 어레이로 형성되어 하나의 디스플레이를 구성한다.
도 1에 도시된 예에서, 도면의 위쪽을 투명 기판(110)의 상부 방향으로 정하고 있으나, 이는 공정 상의 관점에서 본 상대적인 방향으로, 도면의 아래쪽으로 발광하는 소자의 경우 발광 방향을 상부 방향으로 정할 수도 있다. 따라서, 본 명세서에 기재된 상부 또는 하부는 기준 방향에 따라 서로 반대가 될 수도 있다.
본 발명의 최소한 하나의 실시예에서, 투명 기판(110)은 투명한 폴리머 기판(PET, PC, PCT, PEN, PU, TPU, PI, 또는 실리콘 계열 고무 등의 필름)으로, 발광 소자(140)의 높이 이하의 두께를 갖는다.
본 발명의 최소한 하나의 실시예에서, 투명 기판(110)은 발광 소자(140)의 높이 이하의 두께를 갖는다고 하였으나, 발광 소자(140)의 높이에 따라서는 투명 기판(110)의 두께가 발광 소자(140)의 높이 이상일 수도 있다.
구체적으로, 본 발명의 최소한 하나의 실시예에서, 투명 기판(110)의 두께는 0.3 mm 이하이다. 본 발명의 최소한 하나의 실시예에서, 투명 기판(110)의 두께는 0.25 mm 이하이다. 본 발명의 최소한 하나의 실시예에서, 투명 기판(110)의 두께는 0.188 mm 이하이다.
투명 전극(130)은 투명 기판(110) 상에 레진층(120)을 형성한 후, 레진층(120)에 전극 패턴 홈(121)을 형성하고, 형성된 전극 패턴 홈(121) 내에, 예를 들어 Au, Ag, Cu, CNT, Ag nanowire, 또는 이들의 조합으로 이루어진 잉크를 충전함으로써 형성할 수 있다.
투명 전극(130)은 ITO, IZO, IZTO, 및 ZnO를 포함하는 금속 산화물 박막 형태의 투명 전극, CNT, 실버 나노와이어, 실버 나노섬유, 및 그래핀을 포함하는 2차원 또는 3차원 구조의 나노 물질 코팅 형태의 투명 전극, 금, 은, 및 구리를 포함하는 금속 또는 합금으로 이루어진 나노 또는 마이크로 선폭을 갖는 메탈 메쉬 형태의 투명 전극, 또는 이들의 조합으로 만들어진 투명 전극을 포함한다.
전극 접속부(150)는 솔더링 공정 또는 전도성 잉크나 페이스트의 스크린 프린팅 공정 또는 디스펜싱 등을 이용하여 형성되어, 발광 소자(140)의 발광 소자 전극(141)과 투명 전극(130)을 전기적으로 접속한다.
본 발명의 최소한 하나의 실시예에서, 투명 발광 디스플레이 필름(100)은 투명 기판(110) 위에 형성되어, 투명 기판(110)의 상부, 투명 전극(130), 및 발광 소자(140)의 상부를 덮는 제1 보호층(160) 및 투명 기판(110) 아래에 형성되어, 투명 기판(110)의 하부 및 발광 소자(140)의 하부를 덮는 제2 보호층(170)을 더 구비한다.
이와 같이, 발광 소자(140)의 높이 이하의 두께를 갖는 투명 기판(110)을 사용하여 투명 기판(110) 내에 관통홀(122)을 형성하고, 형성한 관통홀(122) 내에 발광 소자(140)를 삽입해서 발광 소자(140)와 투명 기판(110)을 결합함으로써 디스플레이 필름 전체의 두께가 1 mm 이하인 투명 발광 디스플레이 필름을 제조할 수 있다.
본 발명의 최소한 하나의 실시예에서, 발광 소자(140)의 높이 이하의 두께를 갖는 투명 기판(110)을 사용하여 투명 기판(110) 내에 관통홀(122)을 형성하고, 형성한 관통홀(122) 내에 발광 소자(140)를 삽입해서 발광 소자(140)와 투명 기판(110)을 결합함으로써 디스플레이 필름 전체의 두께가 0.5 mm 이하인 투명 발광 디스플레이 필름을 제조할 수 있다.
이러한 투명 발광 디스플레이 필름을 사용하여, 예를 들어 투명 LED 사이니지를 제작하면, 유연하게 휘어질 수 있는 특성을 갖기 때문에 곡면에도 부착이 가능하다. 또한, 플라스틱 소재로 형성되어 가볍고 투명하기 때문에, 유리창에 부착되어도 시야를 가리지 않을 수 있다.
본 발명의 최소한 하나의 실시예에서, 발광 소자(140)로부터 방출되는 빛을 산란시키거나, 초점을 조절하거나, 평행광으로 만들어서 가시성을 높이기 위해 빛이 방출되는 부분에 렌즈나 산란부를 형성할 수 있다.
도 2는 본 발명의 최소한 하나의 실시예에 따른 투명 발광 디스플레이 필름(200, 200')의 단면도이다.
도 2에 보이는 바와 같이, 투명 발광 디스플레이 필름(200, 200')은 빛이 방출되는 부분에 렌즈부(210) 또는 산란부(220)를 더 구비한다. 도 2에서는 도면의 아래쪽으로 빛이 방출되는 구조를 예시적으로 보여주고 있다. 도 2와는 달리 도면의 위쪽으로 빛이 방출되는 구조의 경우에는 위쪽에 렌즈부(210) 또는 산란부(220)를 구비할 수 있다.
렌즈부(210)는, 투명 발광 디스플레이 필름의 부분 중, 발광 소자로부터 빛이 방출되는 보호층의 부분에 특정한 형상을 갖는 렌즈를 형성한 것이다.
본 발명의 최소한 하나의 실시예에서, 렌즈부(210)는 발광 소자부터 발생하는 빛의 적어도 일부를 굴절시키기 위한 구면 또는 비구면의 마이크로 렌즈 형상을 포함할 수 있다.
산란부(220)는 발광 소자로부터 발생하는 빛의 적어도 일부를 산란, 분산 또는 회절시키기 위한 격자 패턴의 요철 형상을 포함할 수 있다.
예를 들어, 렌즈부(210) 또는 산란부(220)는, 투명 기판에 보호층을 형성하는 단계의 UV 또는 열 경화성 레진의 도포 과정 중에, 특정 형상의 몰드를 사용하여 보호층에 임프린팅 함으로써, 보호층에 원하는 형상의 렌즈부를 형성할 수 있다.
다른 예로, 렌즈부(210) 또는 산란부(220)는, 보호층을 형성한 이후에, 추가적으로 레진을 도포하여 임프린팅, 식각 또는 조각 등의 성형 과정을 수행함으로써 보호층에 원하는 형상의 렌즈부를 형성할 수 있다. 예를 들어, 렌즈부의 형상이 음각 또는 오목한 형상을 포함하는 경우, 해당 부분의 보호층에 추가적인 레진의 도포 없이 음각 또는 오목한 형상의 홈을 함몰 성형함으로써 렌즈부를 형성할 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 최소한 하나의 실시예에 따른 투명 발광 디스플레이 필름의 제조 공정을 단계적으로 보여주는 개념도이다.
도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 최소한 하나의 실시예에 따른 투명 발광 디스플레이 필름의 제조 방법은, 얇은 필름 형태의 투명 기판에 LED 칩 등의 발광 소자 또는 저항체 등의 전자 소자를 장착하기 위한 방법이다.
본 발명의 최소한 하나의 실시예에 따른 투명 발광 디스플레이 필름의 제조 방법을 사용하여 제조한 투명 발광 디스플레이 필름은, 유연하게 휘어질 수 있는 특성을 가지므로 곡면에도 부착이 가능하다. 또한, 플라스틱 소재로 형성되어 가볍고 투명하기 때문에, 유리창에 부착되어도 시야를 가리지 않을 수 있다.
본 발명의 최소한 하나의 실시예에 따른 투명 발광 디스플레이 필름의 제조 방법은 필름 형태의 투명 기판의 일측면에 레진층을 도포하는 단계, 상기 레진층에 전극 패턴 홈을 형성하는 단계, 상기 전극 패턴 홈에 투명 전극(예: 메탈 메쉬 전극)을 형성하는 단계, 상기 투명 전극이 형성된 상기 투명 기판의 발광 소자가 장착되는 위치에 상기 투명 기판의 면에 수직인 방향으로 상기 투명 기판 및 상기 레진층을 관통하도록 관통홀을 형성하는 단계, 상기 관통홀에 상기 발광 소자를 삽입하는 단계, 및 상기 투명 전극과 상기 발광 소자를 전기적으로 연결하는 단계를 구비한다.
도 3a(a)에 도시된 바와 같이, 발광 소자보다 얇거나 비슷한 두께의 투명 폴리머 기판(PET, PC, PCT, PEN, PU, TPU, PI, 또는 실리콘 계열의 고무 등의 필름)(110)이 마련된다. 이 경우, 투명 폴리머 기판(110)은 얇을수록 투명도가 높고 가공이 용이하며, 상품의 유연성이 뛰어나다. 따라서, 본 발명의 최소한 하나의 실시예에서, 발광 소자의 두께가 필름 두께보다 두꺼울 수 있다. 투명 폴리머 기판(110)은 투명 기판의 일례이다.
발광 소자는, 예를 들어 발광 다이오드(LED: Light-emitting Diode)를 사용한다. 본 실시예에서는 발광 소자로 LED를 사용하고 있지만, 용도에 따라 LD (Laser Diode), OLED (Organic Light-emitting Diode) 등과 같이 전기를 광으로 변환하는 칩 단위의 소자라면 어떤 것도 사용이 가능하다.
도 3a(b)에 도시된 바와 같이, 투명 기판 상에 투명 전극을 형성하기 위해 레진층(120)을 도포한다. 예를 들어, UV 레진을 사용하여 미세한 패턴의 홈을 형성하기 위한 UV embossing 공정이 수행될 수 있다 또는 열 경화성 레진을 사용하여 Thermal imprinting 공정이 수행될 수 있다.
도 3a(c)에 도시된 바와 같이, 투명 기판 상에 형성된 레진층에 전극 패턴 홈(121)을 형성한다.
기판 상에 전극 패턴을 형성하는 방식은, 임프린팅(imprinting), 코팅(coating), 증착(deposition) 및 식각(etching), 또는 포토리소그래피(photolithography) 방식이 사용될 수 있다.
도 3a(d)에 도시된 바와 같이, 예를 들어, 블레이드로 표면을 긁음으로써 수행하는 닥터링 공정을 이용해 전극 패턴 홈에 전도성 잉크 또는 페이스트를 충진하여 메탈 메쉬 전극(130)의 패턴을 형성한다.
예를 들어, 전극 패턴을 형성하는 방식은, 잉크젯 방법(inkjet), 오프셋 인쇄법(offset printing), 리버스 오프셋 인쇄법(reverse offset printing), 평판 스크린 인쇄법(flat screen printing), 스핀 코팅법(spin coating), 롤 코팅법(roll coating), 플로우 코팅법(flow coating), 디스펜싱(dispensing), 그라비아 프린팅법(gravure printing) 또는 플렉소프린팅법(flexography)을 통해 수행될 수 있다.
도 3a(e)에 도시된 바와 같이, 발광 소자가 장착되는 위치에 발광 소자의 크기보다 약간 큰 크기로 관통홀(122)을 형성한다. 예를 들어, 관통홀은 타발(펀칭) 공정, 레이저 가공, 또는 일반 기계가공 등의 방식을 이용하여 천공할 수 있다.
도 3b(f)에 도시된 바와 같이, 발광 소자(140)가 투명 기판에 형성된 관통홀 내에 장착된다.
도 3b(g)에 도시된 바와 같이, 솔더링 공정 또는 전도성 잉크 또는 페이스트의 스크린프린팅 또는 디스펜싱 공정 등을 이용하여 전극 접속부(150)를 형성하여, 발광 소자 칩의 전극과 투명 전극이 전기적으로 연결된다. 전기적으로 연결되는 솔더 또는 전도성 페이스트는 높은 온도에서 경화 및 솔더링이 되는 것이 좋은 특성을 가지지만, 플라스틱 기판의 특성상 열변형이 심하게 발생하지 않는 온도, 경화 시간을 선택한다 (예를 들어, PET, PC 같은 일반적인 필름은 상대적으로 낮은 온도 또는 짧은 경화 시간, PI 같은 고온 소재용 필름은 상대적으로 높은 온도 또는 긴 경화 시간).
도 3b(h)에 도시된 바와 같이, UV 또는 열 경화성 레진을 발광 소자 칩이 노출된 투명 기판의 전면에 도포하고 UV 또는 열을 이용하여 경화시켜서 제1 보호층(160)을 형성할 수 있다. 이후, 선택적으로 투명한 필름을 그 위에 덮어 투명 전극과 발광 소자 칩의 전극이 연결된 면을 보호할 수 있다.
이 때, UV 레진과 접착력이 없는 투명한 필름을 사용함으로써 UV 레진만으로도 해당 면을 보호할 수 있다. 이 경우, UV 레진이 기판과 발광 소자 칩 사이의 틈새로 들어가 빈 틈을 메우게 됨으로써, 투명 기판에 대해 발광 소자 칩을 더욱 강하게 지지할 수 있다.
도 3b(i)에 도시된 바와 같이, 발광 소자 칩이 노출된 반대측에 UV 레진을 도포하고, 이후, 선택적으로 투명한 필름을 덮어서 해당 면을 보호하는 제2 보호층(170)을 형성할 수 있다.
이 때, UV 레진과 접착력이 없는 투명한 필름을 사용함으로써 UV 레진만으로도 해당 면을 보호할 수 있다. 이 경우, UV 레진이 기판과 발광 소자 칩 사이의 틈새로 들어가 빈 틈을 메우면서 발광 소자 칩을 더욱 강하게 지지할 수 있다.
위와 같은 공정을 통해, 발광 소자 칩의 상측, 하측 그리고 내부 틈새 공간까지 레진이 빈틈없이 침투되어 단단히 지지할 수 있기 때문에, 투명 기판에 대해 발광 소자 칩을 안정되게 고정할 수 있다.
본 발명의 최소한 하나의 실시예에 따른 투명 발광 디스플레이 필름의 제조 방법은 발광 소자로부터 빛이 방출되는 부분에 렌즈부 또는 산란부를 형성하는 단계를 더 구비한다.
렌즈부를 형성하는 단계는, 투명 발광 디스플레이 필름의 부분 중, 발광 소자 칩으로부터 빛이 노출되는 보호층의 부분에 특정한 형상을 갖는 렌즈부를 형성하는 단계일 수 있다.
예를 들어, 렌즈부는 발광 소자 칩으로부터 발생하는 빛의 적어도 일부를 굴절시키기 위한 구면 또는 비구면의 마이크로 렌즈 형상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 렌즈부는 발광 소자 칩으로부터 발생하는 빛의 적어도 일부를 산란, 분산 또는 회절시키기 위한 격자 패턴의 요철 형상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 렌즈부의 형상은 사용 목적에 따라 임의의 다양한 형상을 갖도록 형성될 수 있다.
예를 들어, 렌즈부를 형성하는 단계는, 투명 기판의 전면에 보호층을 형성하는 단계의 UV 레진의 도포 과정 도중에, 특정 형상의 몰드를 사용하여 보호층에 임프린팅 함으로써, 보호층에 원하는 형상의 렌즈부를 형성할 수 있다.
다른 예로, 렌즈부를 형성하는 단계는, 보호층을 형성하는 단계 이후에, 추가적으로 레진을 도포하여 임프린팅, 식각 또는 조각 등의 성형 과정을 수행함으로써 렌즈부를 형성할 수 있다. 예를 들어, 렌즈부의 형상이 음각 또는 오목한 형상을 포함하는 경우, 해당 부분의 보호층에 추가적인 레진의 도포 없이 음각 또는 오목한 형상의 홈을 함몰 성형함으로써 렌즈부를 형성할 수 있다.
도 4는 본 발명의 최소한 하나의 실시예에 따른 윙타입(T자형) LED 칩을 사용한 투명 발광 디스플레이 필름(400)의 단면도이다.
도 4에 도시된 투명 발광 디스플레이 필름(400)는, 발광 소자(140) 대신에 발광 소자(440)를 포함한다.
발광 소자(440)는 상부가 양측으로 T자형으로 연장된 윙타입의 LED 칩으로 양쪽의 윙(441)에 발광 소자 전극(442)이 형성되어 도면의 하측 또는 상측 방향으로 빛을 발광하도록 구성된다.
발광 소자(440)를 사용한 투명 발광 디스플레이 필름(400)은 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 전극 접속부(150)를 사용하여 발광 소자 전극(442)과 투명 전극(130)을 전기적으로 접속할 수도 있으나, 양측에 돌출 형성된 발광 소자 전극(442)의 하측 면을 사용하면, 도 4에 도시된 바와 같이 투명 전극(130)과 발광 소자 전극(442) 사이에 전극 접속부(450)를 사용함으로써 더 효율적으로 발광 소자 전극(442)과 투명 전극(130)을 전기적으로 접속할 수 있다.
도 5는 발광 소자를 3x3 어레이로 배치한 투명 발광 디스플레이 필름(100)의 실제 동작을 보여주는 이미지이다.
제작한 투명 발광 디스플레이 필름은 전체 두께가 약 0.5 mm 정도로, 전원 오프 상태(도 4의 위쪽 이미지)에서는 투명한 상태의 필름이지만 전원(3.7 V)을 인가하면 발광 소자(LED)가 작동하여 디스플레이로 작동하게 된다(도 4의 아래쪽 이미지).
도 6은 실제 제작한 투명 발광 디스플레이 필름(100)의 유연성을 보여주는 이미지이다.
0.188 mm 두께의 투명 기판을 사용하여 제작한 투명 발광 디스플레이 필름(100)은 전체 두께가 약 0.5 mm 정도이므로, 도 5에 도시된 바와 같이 양방향으로 자유롭게 구부릴 수 있어서 곡면에도 자유자재로 부착이 가능하다.
뿐만 아니라, 양면에 보호층을 형성함으로써 디스플레이 기판이 휘어지더라도 발광 소자 또는 저항체 등 디스플레이에 장착되는 전자 소자를 안정되게 지지 가능하다.
이와 같이 제조한 투명 발광 디스플레이 필름을 사용해서 투명 발광 사이니지를 제작하면, 곡면을 포함한 다양한 면에 사이니지를 장착해서 시야를 가리지 않고 원하는 홍보 효과를 얻을 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 최소한 하나의 실시예에 따르면, 디스플레이 기판이 휘어지거나, 휘어지지 않더라도 외부 접촉으로 인해 발광 소자를 포함하는 전자 소자의 접속부가 박리되지 않도록 하여, 디스플레이에 장착되는 전자 소자를 안정되게 지지 가능한 투명 발광 디스플레이 필름을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 최소한 하나의 실시예에 따르면, 디스플레이 기판이 휘어지거나, 휘어지지 않더라도 외부 접촉으로 인해 발광 소자를 포함하는 전자 소자의 접속부가 박리되지 않도록 하여, 디스플레이에 장착되는 전자 소자를 안정되게 지지 가능한 투명 발광 디스플레이 필름의 제조 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 최소한 하나의 실시예에 따르면, 디스플레이 기판이 휘어지거나, 휘어지지 않더라도 외부 접촉으로 인해 발광 소자를 포함하는 전자 소자의 접속부가 박리되지 않도록 하여, 디스플레이에 장착되는 전자 소자를 안정되게 지지 가능한 투명 발광 사이니지를 제공할 수 있다.
이상에서는 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 기술자라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방 가능함은 명백한 사실이다.
- 부호의 설명 -
100, 200, 200', 400: 투명 발광 디스플레이 필름
110: 투명 기판
120: 레진층 121: 전극 패턴 홈
122: 관통홀 130: 메탈 메쉬 전극 (투명 전극)
140, 440: 발광 소자 141, 442: 발광 소자 전극
150, 450: 전극 접속부 (접속부) 160: 제1 보호층
170: 제2 보호층 210: 렌즈부
220: 산란부 441: 윙

Claims (21)

  1. 필름 형태의 투명 기판;
    상기 투명 기판의 일측면에 형성된 투명 전극;
    상기 투명 기판의 면에 수직인 방향으로 상기 투명 기판을 관통하도록 형성된 관통홀;
    상기 관통홀 내에 장착된 발광 소자; 및
    상기 투명 전극과 상기 발광 소자를 전기적으로 연결하는 접속부
    를 구비하는,
    투명 발광 디스플레이 필름.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 투명 전극은 ITO, IZO, IZTO, 및 ZnO를 포함하는 금속 산화물 박막 형태의 투명 전극, CNT, 실버 나노와이어, 실버 나노섬유, 및 그래핀을 포함하는 2차원 또는 3차원 구조의 나노 물질 코팅 형태의 투명 전극, 금, 은, 및 구리를 포함하는 금속 또는 합금으로 이루어진 나노 또는 마이크로 선폭을 갖는 메탈 메쉬 형태의 투명 전극, 또는 이들의 조합으로 만들어진 투명 전극을 포함하는,
    투명 발광 디스플레이 필름.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 투명 기판의 두께는 0.3 mm 이하인,
    투명 발광 디스플레이 필름.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 투명 기판의 두께는 0.25 mm 이하인,
    투명 발광 디스플레이 필름.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 투명 기판의 두께는 0.188 mm 이하인,
    투명 발광 디스플레이 필름.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 투명 기판의 상기 일측면에 형성되어, 상기 투명 기판의 상기 일측면, 상기 투명 전극, 및 상기 발광 소자의 일측면을 덮는 제1 보호층을 더 구비하는,
    투명 발광 디스플레이 필름.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 투명 기판의 상기 일측면의 반대측인 타측면에 형성되어, 상기 투명 기판의 상기 타측면 및 상기 발광 소자의 타측면을 덮는 제2 보호층을 더 구비하는,
    투명 발광 디스플레이 필름.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 발광 소자로부터 빛이 방출되는 부분에 렌즈부 또는 산란부를 더 구비하는,
    투명 발광 디스플레이 필름.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 투명 발광 디스플레이 필름 전체의 두께가 1 mm 이하인,
    투명 발광 디스플레이 필름.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 투명 발광 디스플레이 필름 전체의 두께가 0.5 mm 이하인,
    투명 발광 디스플레이 필름.
  11. 필름 형태의 투명 기판의 일측면에 레진층을 도포하는 단계;
    상기 레진층에 전극 패턴 홈을 형성하는 단계;
    상기 전극 패턴 홈에 투명 전극을 형성하는 단계;
    상기 투명 전극이 형성된 상기 투명 기판의 발광 소자가 장착되는 위치에 상기 투명 기판의 면에 수직인 방향으로 상기 투명 기판 및 상기 레진층을 관통하도록 관통홀을 형성하는 단계;
    상기 관통홀에 상기 발광 소자를 삽입하는 단계; 및
    상기 투명 전극과 상기 발광 소자를 전기적으로 연결하는 단계
    를 구비하는,
    투명 발광 디스플레이 필름 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 투명 전극은 ITO, IZO, IZTO, 및 ZnO를 포함하는 금속 산화물 박막 형태의 투명 전극, CNT, 실버 나노와이어, 실버 나노섬유, 및 그래핀을 포함하는 2차원 또는 3차원 구조의 나노 물질 코팅 형태의 투명 전극, 금, 은, 및 구리를 포함하는 금속 또는 합금으로 이루어진 나노 또는 마이크로 선폭을 갖는 메탈 메쉬 형태의 투명 전극, 또는 이들의 조합으로 만들어진 투명 전극을 포함하는,
    투명 발광 디스플레이 필름 제조 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 투명 기판의 두께는 0.3 mm 이하인,
    투명 발광 디스플레이 필름 제조 방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 투명 기판의 두께는 0.25 mm 이하인,
    투명 발광 디스플레이 필름 제조 방법.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 투명 기판의 두께는 0.188 mm 이하인,
    투명 발광 디스플레이 필름 제조 방법.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 투명 기판의 상기 일측면에, 상기 투명 기판의 상기 일측면, 상기 투명 전극, 및 상기 발광 소자의 일측면을 덮는 제1 보호층을 형성하는 단계를 더 구비하는,
    투명 발광 디스플레이 필름 제조 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 투명 기판의 상기 일측면의 반대측인 타측면에, 상기 투명 기판의 상기 타측면 및 상기 발광 소자의 타측면을 덮는 제2 보호층을 형성하는 단계를 더 구비하는,
    투명 발광 디스플레이 필름 제조 방법.
  18. 제11항에 있어서,
    상기 발광 소자로부터 빛이 방출되는 부분에 렌즈부 또는 산란부를 형성하는 단계를 더 구비하는,
    투명 발광 디스플레이 필름 제조 방법.
  19. 제11항에 있어서,
    상기 투명 발광 디스플레이 필름 전체의 두께를 1 mm 이하로 형성하는,
    투명 발광 디스플레이 필름 제조 방법.
  20. 제11항에 있어서,
    상기 투명 발광 디스플레이 필름 전체의 두께를 0.5 mm 이하로 형성하는,
    투명 발광 디스플레이 필름 제조 방법.
  21. 제1항에서 제10항의 어느 한 항에 기재된 투명 발광 디스플레이 필름을 구비하는,
    투명 발광 사이니지.
PCT/KR2019/009253 2018-07-25 2019-07-25 투명 발광 디스플레이 필름, 이의 제조 방법, 및 이를 사용한 투명 발광 사이니지 WO2020022808A1 (ko)

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