KR100307474B1 - 탄성중합체 전계발광 램프 - Google Patents

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Abstract

EL 시스템이 탄성중합체 구조로서 제공되는, 바람직하게는 일체화되어, EL 램프가 제공된다. 결과적으로, 램프는 얇고, 유연하며 박막형이다. 제 1 외곽층(104)이 전사물 릴리스 페이퍼(102)로 바람직하게는 스크린 프린팅에 의해 인가된다. 그리고, EL 시스템(108)은 다시 바람직하게는 스크린 프린팅에 의해 제 1 외곽층(104)으로 인가되고, 그 후, 제 2 외곽층(114)이 인가되어 EL 시스템(108)을 외곽부 내에 밀봉한다. 적절한 윈도우(108)가 절단되거나 남겨지어 EL 시스템과의 전기적 접촉을 허용한다. 그 후, 램프가 전사물 형태로 이용되어 이후에 기판에 부착되면 임의의 접착층(116)이 인가된다. 또한, 램프는 다른 제품에 설치되는 내장된 탄성중합체 구성요소로서 사용되기도 한다.

Description

탄성중합체 전계발광 램프{ELASTORMERIC ELECTROLUMINESCENT LAMP}
이미 언급한 미국 특허출원 '일체화된 구조의 EL 시스템'(이하, '선발명'이라 함)은 단일 캐리어를 구비하는 EL 시스템에 관한 것으로서, 그 층이 일체화된 구조를 형성한다. 이 시스템에서 바람직한 단일 캐리어는 비닐 수지이다. 일체화된 EL 시스템의 장점 중 하나는 그 층이 스크린 프린팅 공정에서 다양한 기판상에 잉크처럼 프린트될 수 있다는 것이다.
탄성중합체 구조가 고유하고 유용한 특성을 갖는다는 것이 알려져 있다. 강한 박막과 같이 작용하여 탄성중합체 구조의 가단성 및 연성으로 인해, 더 큰 경성 또는 가소성의 구성요소에 적용하는 것이 가능하다.
탄성중합체 EL 램프를 적용하는 것은 많은 잠재적 장점을 갖는다. 예를 들면, 매우 유연하고 복원력이 있는 후광 키보드 근막(facia)이 셀룰라 폰 또는 다른 개인 통신장비에 가능하게 된다.
또한, 탄성중합체 EL 램프는 전사물 형태로 구성되어 직물 등의 섬유형 기판에 부착될 수 있다. 실험에 의하여, 직물 등의 기판상에 선발명에 따른 EL 시스템을 스크린 프린팅 하는 것은 최상의 결과를 위하여 기판을 미리 마련하는 것이 종종 요구된다는 것이 밝혀졌다. 우선, 직물은 EL 시스템의 제 1 층과 항상 화학적으로 최적의 호환성을 가져야 하는 것은 아니다. 다음으로, 직물섬유는 EL 시스템을 균등, 균일하게 프린트 하는데에 있어서 '돌출(stand up)'하여 간섭하는 경향이 있다. 결과적으로, 선발명이 이러한 직물에 완전히 유용한 것으로 밝혀졌지만, 전계발광의 질이 손상을 받을 수 있다. 따라서, (EL 능동성분이 없는)단일 캐리어의 '플랫폼 층(platform layer)'을 직물 및 유사한 기판 상으로 미리 프린트 하여 이러한 요소를 억제하는 것이 유리하다고 밝혀졌다. 그 후, EL 시스템이 선발명에 따라서 플랫폼 층 상으로 프린트된다.
이러한 플랫폼 층을 제공하는 것은 EL 램프의 성능을 향상시키는 경향이 있지만, 부가적인 시간, 재료 및 제조공정 비용을 갖는 부가적 제조단계가 있다는 것을 알 수 있다.
더욱이, 선발명에 따른 EL 시스템을 프린팅하는 실험에 의하면, 프린팅을 수용하는 영역이 평면으로 평탄화 되었을 때 프린팅이 가장 잘 된다는 것이 밝혀졌다. 예를 들면, 직물 프린팅에서, 이러한 '평탄화'는 티-셔츠 등의 옷감에 있어서 용이하게 수행되지만, 자켓이나 야구모자 등의 옷감에 있어서는 그렇게 용이하지 않아, '평탄화' 단계는 옷감의 최종 외관에 손상을 주거나 품질을 떨어뜨리기도 한다.
따라서, 당 업계에서는 탄성중합체 EL 램프에 대한 요구가 있다. 이러한 탄성중합체 램프는 가요성이 있는 후광(backlighting)을 필요로하는 제품의 구성요소로서 유용하다. 또한, 전사물 형태에서, 이러한 탄성중합체 램프는 부가적인 비용 및 EL 시스템을 수용하는 기판을 미리 준비하는 제조단계 없이도 선발명의 EL 시스템을 섬유를 포함하는 직물성 기판에 인가하는 개선을 가져올 수 있다. 또한, 탄성중합체 EL 램프는 외부 손상을 줄이면서 선발명의 EL 시스템을 3차원 형상의 기판으로 인가하는 것을 용이하게 할 수도 있다.
1996년 5월 30일 일련번호 08/656,435 호로 출원되어 현재 계류중인 미국 특허출원 '일체화된 구조의 전계발광 시스템'이 관련 출원으로서 참조된다.
본 출원은 전계발광(electroluminescent; 이하, 'EL'이라 함) 램프에 관한 것으로, 특히, 탄성중합체 구조로 제공되는 내장 EL 시스템에 관한 것으로, 전사물의 형태로 다양한 3차원 형상에 효과적이고 경제성이 있도록 부착되거나, 다른 제조품에 박막형태로 내장될 수 있는 EL 시스템에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 탄성중합체 EL 램프의 단면도;
도 2는 도 1의 단면 사시도;
도 3은 본 발명에 따른 탄성중합체 EL 램프가 전사물 릴리스 페이퍼(102)로부터 벗겨내어 지는 것을 나타내는 사시도;
도 4는 본 발명에 따른 탄성중합체 EL 램프에 전원을 인가하는 바람직한 방법을 나타내는 도;
도 5는 본 발명에 따른 탄성중합체 EL 램프에 전원을 인가하는 또 다른 바람직한 방법을 나타내는 도;
도 6은 전단부(601)를 구비하며, 특정 점등된/점등되지 않은 외관을 생성하기 위해 층을 다양하게 채색하는 기술의 개시를 나타내기 위한 탄성중합체 EL 램프(300) 영역을 나타내는 도이다.
본 발명은 선발명에 따라서 제조된 EL 램프에 관한 것이지만, 분리된 탄성중합체 구조에 관한 것이다. 필요하다면, 이러한 구조는 '전사물' 이용을 채택하기 위하여 순차적으로 기판에 부착된다. 또한, 탄성중합체 구조는 분리되어 있고, 내장된 전계발광 구성요소로서 키보드 근막 등을 인가하는데 사용될 수 있는데, 여기서는 얇은 박막형의 EL 램프가 매우 유리할 것이다.
본 발명에 따르면, 스크린 프린팅 또는 다른 프린팅 기술을 이용하여 탄성중합체 EL 램프가 전체적으로 제조된다. 따라서, 본 발명에서의 스크린 프린팅 비용 및 로직(logistics)은 선발명에 따라서 기판 상으로 직접 EL 램프가 프린트되는 것보다 일반적으로 복잡하지 않다. 그러나, 램프를 탄성중합체 구조로서 구성하는 것에 의하여 많은 장점이 얻어진다. 탄성중합체 구조가 전사물의 형태로 기판에 부착되면, 직물 또는 플랫폼 층을 갖는 다른 기판을 미리 준비할 필요가 없어진다. 또한, 본 발명에 따른 전사물 형태의 탄성중합체 EL 램프는 가단성 및 가요성이 매우 높아서, 프린팅 공정을 수용하는 영역을 '평탄화' 할 필요가 없이 임의의 가상적 3차원 형상의 기판에 순차적으로 부착하는 것이 가능하다. 또한, 탄성중합체 구조가 내장 구성요소로서 사용되면, 대량 생산이 되어 개스킷(gasket) 또는 다른 얇은 박막형 구성요소와 같이 용이하게 제품에 설치될 수 있다.
요약하면, 본 발명에 따른 탄성중합체 구조의 EL 램프는, 상용 가중(heavy-grade) 전사물 릴리스 페이퍼(transfer release paper) 상으로 제 1 외곽층을 프린트하는 것으로 시작한다. 소정의 일체화된 제 1 외곽층 두께를 얻기 위하여, 연속하여 제 1 외곽층이 프린트될 수도 있다. 또한, 하나 이상의 층이 염색 및/또는 일정 패턴으로 프린트되어, 제 1 외곽층은 자연광에서 (로고 또는 키보드 근막 레이아웃 등의) 소정외관을 갖는다.
제 1 외곽층의 재료는 (반드시 요구되는 것은 아니지만) 투명 또는 반투명 폴리우레탄이 바람직하다. 실험에 의하면, 이 재료가 우수한 탄성중합체 특성을 갖는다는 것이 알려져 있다. 또한, 이 재료는 전사물 릴리스 페이퍼, EL 시스템 층, 기판에 전사물이 부착되게 하는 접착물 및 직물성 기판을 포함하는 대부분의 기판 등 EL 램프의 적용에 있어서 만날 수 있는 모든 재료에 대해서 화학적으로 안정하다는 것이 증명되었다. 또한, 폴리우레탄은 가요성 및 가단성이 매우 좋은 재료이며, 임의의 3차원 형상의 기판 상에 용이하고 손상없이 수용되어 적용 또는 '포장(wrapped)'될 수 있는 탄성중합체 EL 램프를 제조할 수 있게 한다.
전사물 릴리스 페이퍼 상으로 제 1 외곽층이 프린트되면, 선발명에 따른 (반드시 요구되는 것은 아니지만) EL 시스템이 제 1 외곽층 상으로 프린트된다. 제 1 외곽층 외측에 제 1 외곽 경계부를 남기도록, EL 시스템이 제 1 외곽층 상에서 작은 크기로 구성된다. EL 시스템 위로 제 2 외곽층이 프린트되어, 제 1 외곽층 경계부와 단부 주위가 결합되어 EL 시스템을 외곽부 내에 밀봉한다. 외곽부 내에 적절한 윈도우가 구성되거나 남겨지어, EL 시스템으로 전기적 접촉이 유도될 수 있게 한다. 제 2 외곽층도 폴리우레탄이며, 바람직하게는 소망하는 두께를 얻도록 다수의 중개 층 내에 프린트 된다. 폴리우레탄 외곽부의 소망 두께를 얻는 데에는, 외곽부 내의 EL 램프가 외부로부터 전기적으로 고립되고, 외곽부의 방습성이 보장되는 설계가 바람직하다.
탄성중합체 EL 램프가 전사물로서 사용될 경우에는, 최종 열접착 층이 선택적으로 프린트 되거나 제 2 외곽층 상부에 박막형태로 열 밀봉된다. 열접착 층도 또한 폴리우레탄이 바람직하지만, 반드시 그럴 필요는 없다. 이 열접착 층은 열과 압력에 의하여 기판에 부착되게 전사물을 배치한다. 그러나, 탄성중합체 구조로서의 EL 램프는 접촉접합 등의 공지된 다른 방법에 의해 기판에 부착될 수도 있고, 이 경우 열접착은 필요없다는 것에 주목하자. 또한, 탄성중합체 EL 램프가 다른 제조품에서 내장된 구성요소로서 사용되면, 열접착이 필요하지 않을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 장점은 탄성중합체 구조에 있고, EL 램프가 전사물 형태로 제조될 수 있고, 이것이 인가될 (직물같은)기판 표면으로부터 분리되어, EL 시스템 인가 전에 기판 표면을 미리 준비할 필요를 생략할 수 있다는 것을 알 수 있다. 그럼에도 불구하고, 전사물 형태의 탄성중합체 구조로서 EL 램프를 제조하는 스크린 프린팅 공정 및 제조비용 관계는 EL 시스템을 직접 기판 자체에 인가하는 것과 실질적으로 같다. 따라서, 동일한 자원을 지출하면서, 더욱 다양하고 신뢰성이 있는 EL 램프가 다양한 3차원 형상을 구비하는 직물같은 섬유성 기판으로 인가될 수 있다.
본 발명의 다른 기술적 장점은 탄성중합체 구조로서의 EL 램프가 가요성 및 가단성이 매우 좋다는 것이다. 따라서, 전사물 형태에서는, EL 램프가 야구모자의 전방부와 같은 3차원 외형을 같는 기판에 신속하고 용이하게 미리 배치될 수 있다. 또한, 내장된 구성요소의 형태에서는, 대량생산이 가능하여, 예를 들어, 박막형상의 키보드가 매우 유용한 휴대폰과 같이 키보드를 요구하는 제품에 쉽고 빠르게 설치될 수 있다.
본 발명의 또 다른 기술적 장점은 외곽부가 로고 또는 다른 디자인 등의 채색된 패턴으로 염색된 층을 포함할 수 있어서, 탄성중합체 구조로서의 EL 램프의 자연광 외관이 시각적으로, 어두운 빛에서 에너지를 받았을 때의 EL 램프 외관으로 상호작용 한다는 것이다.
본 발명의 또 다른 기술적 장점은, 한 장의 전사물 릴리스 페이퍼 상에 많은 탄성중합체 EL 램프를 프린트함으로써 다량의 탄성중합체 EL 램프를 대량생산 할 수 있다는 것이다. 전사물 릴리스 페이퍼 상에 있는 이 다량의 EL 램프는 등록되어, 대량으로 전사물 릴리스 페이퍼로부터 단 한 번의 펀치 스탬프에 의해 펀치아웃 될 수 있다. 이것은 EL 램프를 제조하는 자원을 최적화하고, EL 램프를 각각 기판에 인가하는 종래의 방법에 비하여 효율성이 있다.
지금까지는 이하 본 발명의 상세한 설명이 더욱 잘 이해되도록 본 발명의 특징 및 기술적 장점을 다소 광범위하게 개략적으로 설명하였다. 본 발명의 주요 청구범위를 형성하는 본 발명의 다른 특징 및 장점이 이하 설명될 것이다. 개시된 개념 및 특정 구현이 이미 본 발명과 동일한 목적을 수행하기 위한 다른 구조의 변형 또는 설계의 기본으로서 이용될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 또한, 이러한 균등한 구성은 첨부된 청구범위에 개시된 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않는다는 것도 당업자에게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 탄성중합체 구조로서의 EL 램프의 바람직한 실시예에 대한 단면도이다. 상기 미국 특허출원 '일체화된 구조를 갖는 전계발광 시스템'과 상호 참조하여 보면, 도 1에 도시된 능동 EL 시스템은, 실질적으로 상기 출원에 개시된 것과 마찬가지로, 젤 형상으로 초기에 인가된 비닐 등과 같은 통상의 단일 캐리어를 사용한다는 것을 알 수 있다. 그럼에도 불구하고, 본 발명은 여기에 사용된 특정 EL 시스템에 관하여 특별한 요건을 갖지 않으며, 본 발명의 범위는 탄성중합체 구조로서 가능한 다수의 다른 EL 시스템을 고려하고 있음이 이해될 것이다.
도 1을 참조하면, 모든 층이 전사물 릴리스 페이퍼(102) 상에 프린트된다. 바람직한 실시예에서는, 전사물 릴리스 페이퍼(102)는 'Midland Paper - Aquatron Release Paper'에 의하여 제조된 것과 같다. 전사물 릴리스 페이퍼의 대용으로서, 전사물 릴리스 필름도 본 발명에서 사용될 수 있다.
도 1(및 이후의 도면)에 도시된 연속되는 모든 층은 바람직하게는 공지된 스크린 프린트 공정에 의해 인가된다. 그러나, 다시 언급하지만, 본 발명은 오로지 스크린 프린팅에 의해 인가된 층을 구비하는 탄성중합체 EL 램프를 제공하는 것에 제한되지 않으며, 본 발명과 동일한 탄성중합체 EL 램프를 구성하기 위해 층을 인가하는 다른 방법이 사용될 수 있다.
제 1 외곽층(104)은 전사물 릴리스 페이퍼(102) 상에 프린트 된다. 소정 총 결합두께를 얻기 위하여, 몇몇 중개 층 내에 제 1 외곽층(104)을 프린트 하는 것도 유용하다. 또한, 일련의 중개 층 내에 제 1 외곽층(104)을 프린트 하는 것은, EL 램프를 소정 자연광처럼 보이도록 특정 층을 염색 또는 채색하는 것을 용이하게 한다. 제 1 외곽층(104)은 촉매 DA 176 과 3:1의 비율로 혼합된 Nazdar DA 170 등과 같은 폴리우레탄이 (반드시 요구되지는 않지만)우수하다. 이는 스크린 프린팅용 폴리우레탄 잉크로서 경제적으로 유용하다. 이미 언급한 바와 같이, 상기 폴리우레탄은 외곽층에 대하여 소망하는 탄성중합체 특성을 나타내고, EL 램프의 다른 구성요소와도 화학적으로 안정한 상태이며, 가단성 및 연성도 매우 좋다. 또한, 이 폴리우레탄은, 경화가 되었을 때 일체화된 최종 두께에 도달하는 다중 층 내에 프린트 되도록 잘 배치된다. 마지막으로, 이 폴리우레탄은 거의 무색이며 일반적으로 투명하므로, 그 자연광 외관이 어두운 빛에서 그 능동광을 보상하도록 설계되는 EL 램프를 제공하기 위한 염색장치 또는 다른 채색장치(이하, 상세히 설명됨)에도 잘 배치된다.
다시 도 1을 참조하면, 제 1외곽층(104)이 전사물 릴리스 페이퍼(102)에 프린트 되어, EL 시스템 층(106 - 112)의 단부가 없는 경계부(105)를 제공하는 것을 알 수 있다. 이 경계부(105)는 그 위에서 제 2 외곽층(114)이 아래에서 상세히 설명할 EL 시스템을 완전히 밀봉할 수 있는 영역을 제공하기 위한 것이다.
상기 미국 특허출원 '일체화된 구조를 갖는 전계발광 시스템'에 개시된 것에 따르면, 다음에 EL 시스템이 제 1 외곽층(104) 상으로 프린트 된다. 도 1에 따르면, EL 램프가 '하면 방향으로' 구성되고, 인듐 주석 산화물(이하 'ITO' 라 함) 층(106)이 먼저 제 1 외곽층(104) 상으로 프린트 되는 것을 알 수 있다.
다음에, 전방 버스바(107)(은이 바람직함)가 ITO 층(106) 상에 프린트 된다.그리고, EL 층(108)(인/바륨 티탄산 염 혼합물이 바람직함)이 ITO 층(106) 상에 전방 버스바(107)를 덮으며 프린트 된다. 본 발명의 특정 요구사항은 아니지만, 전방 버스바(107)가 ITO 층(106) 위에 배치되는 것이 그 역의 경우(ITO 층(106)이 전방 버스바(107) 위에 프린트 되는 경우)보다 성능이 향상된다는 것이 실험에 의해 밝혀졌다. 이것은 ITO 층(106)이 전방 버스바(107) 위에 배치되는 경우, ITO 층(106) 내의 비닐 캐리어가 경화되어 이미 놓여있는 전방 버스바(107)와의 도전성을 방해하는 장벽을 형성하기 때문이다. 그러나, 이러한 외관이 상기 역의 경우에는 발생하지 않으므로,전방 버스바(107)가 ITO 층(106) 위로 프린트되는 것이 바람직하다.
다시 도 1을 참조하면, 유전층(110)(바륨 티탄산염이 바람직함)이 EL 층(108) 상으로 프린트되고, 후방 전극층(112)(은 또는 탄소가 바람직함)이 유전층(110) 상으로 프린트된다. 이미 언급한 미국 특허출원 '일체화된 구조의 전계발광 시스템'에서, ITO 층(106), 전방 버스바(107), EL 층(108), 유전층(110), 및 후방 전극층(112)은 본 발명의 전계발광 특성을 가능하게 하는 전형적인 EL 시스템을 구성한다는 것에 주목하자.
다시 도 1로 돌아가서, 그 후 제 2 외곽층(114)이 후방 전극층(112) 상으로 프린트된다. EL 시스템 층(106-112)이 경계부(105)에 남지 않으며 프린트되는 것이 바람직하다는 것을 도 1로부터 알 수 있다. 이는 제 2 외곽층(114)이 프린트되어 경계부(105) 주위에 제 1 외곽층(104)과 접착되게 하므로, (1) 외곽부 내에서 EL 시스템을 밀봉하여 전기적으로 고립시키며, (2) EL 램프 결합체가 우수한 방습성을 갖게 한다. 제 2 외곽층(114)도 제 1 외곽층(104)과 같은 재료로 만들어지는 것이 바람직하며, 작업 완료시에 이 두 소자가 결합하여 EL 시스템 주위에 일체화된 외곽을 형성하게 된다. 이미 언급한 바와 같이, 예를 들면, 적절한 폴리우레탄으로는 촉매 DA 176 과 3:1의 비율로 혼합된 Nazdar DA 170 이 있다. 또한, 이미 언급한 바와 같이, 제 2 외곽층(114)도 일련의 중개 층 내부에 프린트되어 소정 두께를 얻을 수 있다.
도 1에 도시된 최종(최상부) 층은 선택적 접착층(116)이다. 이미 언급한 바와 같이, 본 발명의 탄성중합체 EL 램프의 제 1 실시예는 전사물로서 기판에 부착된다. 접촉 접착제와 같은 다른 접착수단이 사용될 수도 있지만, 이 경우에는 열접착제를 이용하여 전사물을 부착시킨다. 열접착제는 결합체의 다른 층과 동일한 제조공정을 이용하여 접착된다는 장점이 있으며, 그 후 전사물이 저장되거나 비축되어, 간단한 열압착 기술을 이용하여 순차적으로 기판에 부착되도록 준비된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 이 경우에 접착층(116)은 제 2 외곽층(114) 상으로 프린트 된다.
물론, 탄성중합체 EL 램프가 다른 제품의 내장된 구성요소인 본 발명의 또 다른 실시예에서는, 선택적 접착층(116)이 필수적이지 않다.
도 1에 도시된 또 다른 특징은 후방접촉 윈도우(118A)이다. 분명히, EL 시스템 층(106 - 112)에 전원을 인가하기 위하여, 후방접촉 윈도우(118A)가 접착층(116) 및 제 2 외곽층(114)을 통과하여 후방 전극층(112)에 도달할 필요가 있다. 유사하게, 또 다른 윈도우가 접착층(116), 제 2 외곽층(114), 후방 전극층(112), 유전층(110) 및 EL 층(108)를 통과하여 전방 버스바(107)에 도달할필요가 있다. 이 또 다른 윈도우는 편의상 도 1에는 도시되지 않았지만, 본 발명의 단면 사시도인 제 2도에 도면부호(118B)로 나타나 있다.
도 2를 참조하면, 도 1 단면도의 사시도가 도시된다. 초기에 제 1 외곽층(104)이 전사물 릴리스 페이퍼(102) 상으로 프린트된다. 경계부(105)가 다시 명확하게 나타난다. ITO 층(106)이 제 1 외곽층(104) 상으로 프린트되고, 전방 버스바(107)가 ITO 층(106) 상으로 프린트된다. 그리고, EL 층(108)이 ITO 층(106) 상으로 전방 버스바(107)를 덮으며 프린트되고, 유전층(110)이 EL 층(108) 상으로 프린트된다. 후방 전극층(112)이 유전층(110) 상으로 프린트되며, 전체 결합체가 후방 전극층(114) 상으로 프린트 된 제 2 외곽층(114)으로 밀봉되고, 경계부(105)를 따라서 제 1 외곽층(104)과 결합한다. 그리고, 접착층(116)이 제 2 외곽층(114) 상으로 프린트된다.
이미 살펴본 바와 같이, 도 2는 또한 전방접촉 윈도우(118B)를 도시하는 데, 이것은 모든 층을 통과하여 전방 버스바(107)까지 침투하므로써, 전방 버스바(107)로의 전원공급을 용이하게 한다. 제 2 외곽층(114)이 전방 접촉 윈도우(118B) 내에서 전방 버스바(107) 위로 중간 층들 단부를 밀봉하도록 배치된다는 것도 도 2를 보면 알 수 있다.
도 3은 작업완료 후 이미 설명한 전체 결합체가 전사물 릴리스 페이퍼(102)로부터 제거될 준비가 되어있는 상태에 있는 것을 도시한다. 기판으로의 접착 후, (도 1 및 도 2에 도시된 층들 및 구성요소(104-116)를 포함하는)탄성중합체 EL 램프(300)가 전사물 릴리스 페이퍼(102)로부터 벗겨 내어지고 있다. 후방접촉 윈도우(118A) 및 전방접촉 윈도우(118B)도 도시되고 있다.
(도시되진 않았지만) 본 발명은 또한 동일한 설계를 갖는 다수의 램프를 제조할 필요가 있을 경우에, 종래의 EL 램프 제조공정에 비하여 경제성이 있다. 스크린 프린팅 기술에 의하면, 다수의 EL 램프(300)가 대형 전사물 릴리스 페이퍼(102) 상에 동시에 구성될 수 있다. 이러한 램프(300)의 위치는 단일 전사물 릴리스 페이퍼(102) 상에 기록된 후, 적절한 대형 펀치로 동시에 펀칭될 수도 있다. 그 후, 개별 램프(300)는 순차적으로 저장된다.
이미 언급한 바와 같이, 본 발명에 따라서, 자연광에서의 탄성중합체 EL 램프(300)의 전방외관은 염색 등의 기술을 이용하여 제 1 외곽층(104)의 선택된 중개 층 상에 설계 및 준비될 수 있다. 이러한 기술에 따라서, 도 3은 탄성중합체 EL 램프(300)가 벗겨짐에 따라서 드러나는 제 1 로고부분(301)도 도시하고 있다. 로고(301)를 바람직하게 준비하는 특징 및 양상은 이하 더욱 상세히 설명할 것이다.
그러나, 우선, 본 발명의 탄성중합체 EL 램프에 전원을 공급하는 두 가지 대안적인 수단을 설명한다. 도 4를 참조하면, 후방접촉 윈도우(118A) 및 전방접촉 윈도우(118B)를 드러내기 위해 우측이 들어올려져 말려있는 탄성중합체 EL 램프(300)가 보일 것이다. 전력이, 예를 들어, 공지된 것 같은 폴리에스테르 상에 은으로 인쇄된 인쇄회로일 수도 있는 가요성 버스(401)를 경유하여 전원으로부터 인가된다. 또한, 가요성 버스(401)는 얇은 폴리우레탄 스트립 상에 프린트된 (은 같은) 도전체를 포함하기도 한다. 가요성 버스(401)의 끝에는 커넥터(402)가 있으며, 이것의 크기, 형상 및 구성은 후방접촉 윈도우(118A) 및 전방접촉 윈도우(118B)와 일치하도록 미리 결정된다. 커넥터(402)는 두 개의 접점(403)을 구비하는데, 이것은 각각 후방접촉 윈도우(118A) 및 전방접촉 윈도우(118B)에 수용되며, 기계적 압력에 의해 탄성중합체 EL 램프(300) 내에서 EL 시스템으로 필요한 전력을 공급한다.
바람직한 실시예에서, 접점(403)은, 가요성 버스(401)의 단말부를 후방접촉 윈도우(118A) 및 전방접촉 윈도우(118B) 내의 전기접점에 연결하는 도전성 실리콘 고무 접촉패드를 구비한다. 이러한 배치는, 탄성중합체 EL 램프가 열접착제에 의해 기판에 부착되는 경우에 특히 유리하다. 전사물을 기판에 접착하는 데 이용되는 열압력은 접촉 윈도우(118A, 118B) 내와 접점(403) 상의 전기접점 표면과 실리콘 고무 접촉패드 사이에서 전기적 접촉을 확장시키는 기계적 압력을 발생시킨다. 전기접점은 접점표면 사이에 실리콘 접착물을 인가하여 더욱 확장될 수도 있다. 활성 실리콘 고무 접촉패드는 크로메릭스(Chromerics)에 의해 제조되고, 제조업자들에게는 '도전성 실리콘 고무'로서 알려져 있다. 활성 실리콘 접착물로는 'Chromerics 1030' 이 있다.
실리콘 고무 접촉패드를 이용하는 특별한 장점은 탄성중합체 EL 램프(300)와 커넥터(402)의 상대적 전단변위(shear displacement)를 흡수하는 경향이 있다는 것이다. 예를 들어, 에폭시 접착된 기계적 조인트를 비교하면, 전사물(300) 및 커넥터(402) 사이의 접착이 근본적으로 매우 강하지만, 전사물(300) 및 커넥터(402) 사이의 상대적 전단변위가 직접 두 구성요소의 한 쪽 또는 양 쪽 모두에 전달된다. 결국, 에폭시 접착된 인터페이스(에폭시/전사물(300) 또는 에폭시/커넥터(402))의 한 쪽 또는 양 쪽 모두가 전단될 것이다.
이와는 대조적으로, 실리콘 고무 접촉패드의 탄성력은, 패드 또는 전자기계적인 접점의 열화를 발생시키지 않고 상대적 전단변위를 흡수하도록 제공된 실리콘 고무 접촉패드에 가해진다. 따라서, 전기접점이 커다란 전단응력을 견디어 내기 때문에, 탄성중합체 EL 램프(300)가 빠르게 전력을 잃게되는 기회가 최소화 된다.
본 발명의 EL 램프 전사물로 전력을 공급하는 또 다른 바람직한 방법이 도 5에 도시된다. 이 경우에, (도 1을 참조하여 위에 설명한 바와 같이) 전방 버스바(107) 및 후방 전극층(112)이 프린트될 때, 탄성중합체 EL 램프의 경계를 넘어서 트레일링 프린트 버스(501) 상으로의 연장선도 프린트된다. 트레일링 프린트 버스(501)에 적절한 기판은, 예를 들어, 제 1외곽층(104) 또는 제 2 외곽층(114)으로부터 연장하는 폴리우레탄 '테일(tail)'이 있다. 또한, 원한다면 트레일링 프린트 버스(501) 도전체가 제 1 외곽층 및 제 2 외곽층의 연장부 내에 밀봉될 수 있다. 그 후, 트레일링 버스(501)를 이용하여 전사물(300)로부터 외부 전원이 접속될 수 있다.
바람직한 실시예에서 전원은, 극히 얇은 단면을 갖는 회로를 프린트한 배터리/인버터를 이용한다. 예를 들어, 실리콘 칩 기반의 인버터는 극히 얇은 단면 및 크기를 제공한다. 따라서, 이러한 전원장치는 본 발명의 탄성중합체 EL 램프가 사용되는 제품내에 쉽고, 안전하게 돌출되지 않으면서 숨겨질 수 있다. 안전을 위하여 포켓(가상 라이닝 등의)이 밀봉될 수 있다. 또한, 당 업계에서 표준인 리듐 6 볼트 배터리 등의 전원도 외피와 함께 배터리를 접고 구부릴 수 있도록 가단성 및 연성을 제공할 것이다. 도 4에 도시된 가요성 버스(401) 또는 도 5에 도시된 트레일링 프린트 버스(501)가 쉽게 밀봉되어 전기적 고립을 제공하고, 제품의 구조내에 용이하게 숨겨진다는 것을 알 수 있다.
프린팅 기술을 살펴보면, 본 발명은 수동 자연광 외관이 능동 전계발광 외관을 보상하도록 설계하는 (탄성중합체 EL 램프를 포함한) EL 램프를 개발하는 EL 램프 프린팅 기술에의 개선도 개시하고 있다. 이러한 보상은 EL 램프의 수동 자연광 외관이 실질적으로 전계발광 외관과 같이 나타나도록 설계하는 것을 포함하므로, 적어도 이미지 및 색조에 있어서는, EL 램프가 점등되거나 또는 점등되지 않았을 경우에 동일하게 보인다. 또한, 상기 램프는 일정한 이미지를 디스플레이 하도록 설계될 수도 있지만, 이 이미지의 일부는 점등되지 않은 경우와 반대되는 점등되었을 때 색조가 변화하기도 한다. 또한, EL 램프의 외부외관은 점등되었을 때 변화하도록 설계되기도 한다.
이러한 효과를 가능하게 하기 위해 결합되는 프린팅 기술에는, (1) EL 층(108)에 사용된 (발광색조 중에서) 발광물질 형태를 변화시키는 것, (2) EL 층(108) 위에 프린트되는 층의 색조용 염료를 선택하는 것, 및 (3) 점등된 EL 램프 및 점등되지 않은 EL 램프의 색조를 점차로 명확하게 변화시키는 것을 달성하는 도트크기(dot sizing) 프린팅 기술을 이용하는 것이 있다.
도 6은 이러한 기술을 도시하고 있다. 탄성중합체 EL 램프(300)의 전단부는 EL 층(108)을 드러낸다. 전단부(601)에는, 세 개의 개별 전계발광 영역(602B, 602W 및 602G)이 프린트되고, 각 영역은 각각 다른 색의 빛(각각 푸른색, 흰색 및 녹색)을 발광하는 발광체를 포함하는 전계발광 물질을 이용하여 프린트된다. 이러한 방법으로, 다양한 광색을 발광하는 다수 영역이 프린트될 수 있고, 필요하면 빛을 발광하지 않는(즉, 전계발광 물질이 프린트되지 않은) 영역과 결합되어 EL 층(108)이 에너지를 받을 때에 디스플레이되는 임의의 디자인, 로고 또는 정보를 묘사한다.
에너지를 받을 때의 EL 층(108)의 외부 외관은, EL 층(108) 및 EL 램프의 전방 사이에 삽입되어 있는 인접 층들을 선택적으로 채색하여(바람직하게는 염색에 의하여) 더욱 변형될 수 있다. EL 층(108) 위에 선택된 특정 영역에만 채색된 층을 프린트 하는 것에 의하여, 이러한 선택적 채색을 더욱 제어할 수 있다.
도 6을 참조하면, 탄성중합체 EL 램프(300)는 제 1 외곽층(104)을 EL 층(108) 위에 배치되게 하고, 도 1 및 도 2를 참조하여 이미 설명한 바와 같이, 제 1 외곽층(104)은 복수의 중개 층들을 중첩하므로써 소정의 두께로 프린트 된다. 이러한 층 들 중 하나 또는 그 이상은 소정 색으로 염색되어 프린트된 외곽층 재료를 포함하여, 상기 채색은 기대하는 능동 자연광 외관을 아래로부터 보상한다. EL 램프가 선택적으로 점등되거나 점등되지 않을 때. 그 결과 전체적으로 결합된 소정의 효과를 나타낸다.
예를 들어, 도 6에서, 영역(603B)이 청색을 띄고, 영역(603X)이 색을 띄지 않으며, 영역(603R)이 적색을 띄고, 영역(603P)이 자색을 띈다고 가정하자. 탄성중합체 EL 램프(300)의 자연광 외관은 실질적으로 청색 경계부(606)와 함께 적색 및 자색 띠(605) 디자인을 갖게된다. 적색영역(603R) 및 자색영역(603P)은 그 아래 영역(602W)의 흰색을 변형시키고, 무색영역(603X)은 그 아래 영역(602B)의 원색을 변형시키지 않으며, 청색영역(603B)은 그 아래 영역(602G)의 녹색/원색을 변형시겨 다소 어두운 청색외관을 띌 것이다. 영역(603B)의 청색이 더욱 선택되어, 그 아래 영역(602G)의 녹색과 결합되면, 자연광 외관은 실질적으로 동일한 청색임을 알 수 있을 것이다.
그러나, 탄성중합체 EL 램프(300)가 에너지를 받는 경우, 영역(603R, 603P 및 603X)은 각각 적색, 자색 및 청색이 유지되었고, 그 동안 영역(603B)은 그 아래로부터의 강한 녹색 발광체 빛이 영역(603B)의 청색에 의하여 변형되기 때문에 청녹색으로 변했다. 따라서, 탄성중합체 EL 램프가 점등되거나 점등되지 않더라도 이미지의 일부분이 시각적으로 동일하게 설계되는 전형적인 효과가 발생되고, 그 동안 이미지의 다른 부분은 에너지에 의하여 외관이 변화된다.
따라서, 다양하게 채색된 발광체 영역을 결합하여 다양한 색을 띄는 영역위에 조화되도록 프린트함으로써, 램프의 상호 관계되는 점등된 또는 점등되지 않은 외관에 대하여 무한한 설계 가능성이 발생한다는 것을 알 수 있을 것이다. 이러한 점등/비점등 외관 디자인의 융통성 및 범위가, 종래의 EL 제조기술에서는 다양하게 채색된 '영역'을 일체화된 두께 내에서 중개 층으로서 정확히 프린트하기가 어려웠기 때문에 불가능하였다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이러한 점등/비점등 외관 디자인의 융통성 및 범위는, 전체 EL 시스템, 램프 및 전사물을 스크린 프린팅 기술로 프린트하는 것을 특징으로 하는 본 발명 및 본 발명의 선발명(이미 언급한 미국 특허출원 '일체화된 구조에서의 전계발광 시스템')에 의하여 가능하게 되었다는 것을 알 수 있을 것이다.
위에서 언급한 채색기술에 있어서, 예를 들어 페인트 또는 다른 색채 층을 사용하는 것보다는, 형광색 염료가 채색될 재료에 혼합되는 것이 바람직하다. 이러한 염료는 자연광 및 능동 EL 광에 반사되면 시각적으로 동등한 색조를 달성하기가 쉽다. 색조혼합은 '시행착오'에 의해서 또는 공지된 종래의 색조혼합 전산화에 의하여 이루어 질 수 있고, 예를 들어, 페인트 색을 혼합하는 것이 있다.
다시 도 6을 참조하면, 영역(603B)과 영역(603X) 사이에 변이영역(620)이 도시되어 있다. 변이영역(620)은, (탄성중합체 EL 램프(300)가 에너지를 받았을 경우) 영역(603B)의 진한 청색이 점차로 영역(603X)의 옅은 청색으로 변이하는 영역을 나타내고 있다. 이것도 또한, 본 발명 및 본 발명의 선발명에 따른 EL 시스템의 제조자에 의하여 가능하게 된 스크린 프린팅 기술에 의하여 가능하게 된 것으로서, 새롭고 예상하지 못한 효과이다.
프린트 사업분야에서 '도트 프린트'가 표준이다. 또한, 이 '도트 프린팅' 기술은 스크린 프린팅 기술에 의해 쉽게 이루어질 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. '도트 프린팅'은 두 개의 인접하여 프린트 된 영역의 경계를 함께 융합시켜 명확한 변이영역을 형성한다. 이러한 것은, 각 인접영역으로부터 변이영역으로 도트를 연장시키고, 변이영역으로 연장될수록 도트의 크기는 감소시키고 도트간의 공간은 증가시킴으로써 달성될 수 있다. 따라서, 변이영역에서의 도트 패턴이 중첩 또는 반복되는 경우에, 하나의 인접영역으로부터 변이영역을 통하여 다음 영역으로 점차적으로 변화되는 효과가 나타난다.
이러한 효과는 본 발명에서도 쉽게 가능하다는 것을 이해할수 있을 것이다. 다시 도 6을 참조하면, 영역(603B)에서의 특정 색조를 제공하는 염색된 층이 도트로 프린트될 수 있는 데, 이 영역(603B)에서는 상기 도트가 변이영역(620)으로 연장함에 따라서 크기가 감소되고 공간이 증가된다. 그 후, 영역(603X)에서 특정 색조를 제공하는 염색된 층이 도트로 프린트 되는 데, 이 도트는 역 방향으로 변이영역(620)에 연장한다. 자연광 및 능동광 모두에서, 변이영역(620)에 대하여 그물망 효과가 나타나는 데, 한 색조로부터 다른 색조로의 점차적인 변이를 나타낸다.
본 발명 및 그 장점이 상세히 설명되었지만, 첨부된 청구범위에 의하여 정의된 본 발명의 기술사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양한 변형, 대체 및 변경이 가능하다는 것을 알 수 있을 것이다.

Claims (20)

  1. 탄성중합체 EL 램프로서,
    전계발광(이하, 'EL'이라 함) 시스템 및 외곽부(envelope)를 포함하며,
    상기 EL 시스템은 상기 외곽부 내에 배치되며, 상기 EL 시스템 및 외곽부는 결합되어 막 특성(membranous properties)을 갖는 것을 특징으로 하는 탄성중합체 EL 램프.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 EL 시스템은 복수의 층을 포함하고, 상기 층들 중에서 선택된 특정 층들은 스크린 프린팅 공정을 이용하여 적층(deposit)되는 것을 특징으로 하는 탄성중합체 EL 램프.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 EL 시스템은 모놀리식(monolithic)인 것을 특징으로 하는 탄성중합체 EL 램프.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 EL 시스템은 복수의 층을 포함하고,
    상기 층들은 단일(unitary) 캐리어를 이용하여 적층되는 것을 특징으로 하는 탄성중합체 EL 램프.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 단일 캐리어는 비닐 수지인 것을 특징으로 하는 탄성중합체 EL 램프.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 외곽부는 복수의 층을 포함하고,
    상기 층들 중에서 선택된 특정 층들은 스크린 프린트 공정을 이용하여 적층되는 것을 특징으로 하는 탄성중합체 EL 램프.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 층들 중에서 선택된 특정 층들은 그것의 미리 설정된 영역이 소정 색조(hue)로 채색되는 것을 특징으로 하는 탄성중합체 EL 램프.
  8. 제 7항에 있어서,
    에너지를 받지 않았을 때의 상기 탄성중합체 EL 램프의 시각적 외관이 에너지를 받았을 때의 상기 탄성중합체 EL 램프의 시각적 외관과 상호작용하도록, 상기 색조가 미리 결정되고 상기 영역이 미리 특정되는 것을 특징으로 하는 탄성중합체 EL 램프.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 외곽부는 폴리우레탄으로 만들어지는 것을 특징으로 하는 탄성중합체 EL 램프.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 외곽부는 제 1 외곽층 및 제 2 외곽층을 포함하고,
    상기 EL 시스템은 상기 제 1 외곽층과 제 2 외곽층 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 탄성중합체 EL 램프.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 EL 시스템은 인듐 주석 산화물(ITO) 층 및 전방 버스바를 포함하고,
    상기 인듐 주석 산화물 층은 상기 제 1 외곽층 및 전방 버스바 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 탄성중합체 EL 램프.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 EL 시스템을 외부 전원에 접속시키는 접속수단을 더 포함하고,
    상기 접속수단은, 상기 EL 시스템과 접속수단 사이의 전기적 결합을 제공하는 적어도 하나의 전기접촉 조인트를 구비하고,
    상기 전기접촉 조인트는, 상기 전기적 결합을 유지하는 동안 상기 탄성중합체 EL 램프와 접속수단의 상대적 전단변위(shear displacement)를 흡수할 수 있도록 배치되는 것을 특징으로 하는 탄성중합체 EL 램프.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 전기접촉 조인트는 도전성 실리콘 인터페이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성중합체 EL 램프.
  14. 제 1항에 있어서,
    접착물을 더 포함하고,
    상기 접착물은 상기 외곽부 상에 배치되어 상기 탄성중합체 EL 램프가 기판에 부착되는 것이 가능하게 하는 것을 특징으로 하는 탄성중합체 EL 램프.
  15. 복수의 EL 층을 포함하고, 상기 EL 층은 단일 캐리어를 이용하여 적층되며, 상기 EL 층 중 특정 층은 스크린 프린팅 공정을 이용하여 적층되는 EL 시스템; 및
    상기 EL 시스템을 둘러싸고, 막 특성을 가지며, 복수의 외곽층을 포함하고, 상기 외곽층들 중 선택된 특정 층들은 스크린 프린팅 공정을 이용하여 적층되는 외곽부를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성중합체 EL 램프.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 EL 시스템을 외부 전원에 접속시키는 접속수단을 더 포함하고,
    상기 접속수단은, 상기 EL 시스템과 접속수단 사이의 전기적 결합을 제공하는 적어도 하나의 전기접촉 조인트를 구비하고,
    상기 전기접촉 조인트는, 상기 전기적 결합을 제공하는 동안 상기 탄성중합체 EL 램프와 접속수단의 상대적 전단변위를 흡수할 수 있도록 배치되는 것을 특징으로 하는 탄성중합체 EL 램프.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 전기접촉 조인트는 도전성 실리콘 인터페이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성중합체 EL 램프.
  18. 제 15항에 있어서,
    상기 외곽층 중 특정 층은 그것의 미리 설정된 영역이 소정 색조로 채색되는 것을 특징으로 하는 탄성중합체 EL 램프.
  19. 제 18항에 있어서,
    에너지를 받지 않았을 때의 상기 탄성중합체 EL 램프의 시각적 외관이 에너지를 받았을 때의 상기 탄성중합체 EL 램프의 시각적 외관과 상호작용하도록, 상기 색조가 미리 결정되고 상기 영역이 미리 특정되는 것을 특징으로 하는 탄성중합체 EL 램프.
  20. 제 15항에 있어서,
    접착물을 더 포함하고,
    상기 접착물은 상기 외곽부 상에 배치되어 상기 탄성중합체 EL 램프가 기판에 부착되는 것이 가능하게 하는 것을 특징으로 하는 탄성중합체 EL 램프.
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