KR100345282B1 - 발광휘도가 개선된 접촉발광소자의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지문인식장치에서 지문 이미지를 축출하기 위해 사용되는 접촉발광소자 표면에 소수성층을 형성하여 발광 휘도를 개선시킨 접촉발광소자의 제조 방법에 관한 것이다.

상기 본 발명은 도전성 재질의 페이스트를 이용하여 ITO층을 형성하는 단계와, ITO층 위에 유전성 폴리머 페이스트, 지연용제 및 도펀트가 도핑된 발광체 분말을 이용하여 형광체층을 형성하는 단계와, 형광체층 위에 TiO₂입자, 아크릴레이트계 폴리머 바인더, 크실렌 및 톨루엔을 이용하여 반사층을 형성하는 단계와, 반사층 위에 절연성 재질을 이용하여 절연층을 형성한 후 절연층 위에 알리파틱카본이 치환되어 있는 트리알콕시실란과 알콜과 산을 소정비율로 혼합하여 중합 반응시켜 폴리실록산 용액을 이용하여 소수성층을 형성하는 단계로 구성하여, 습기가 많은 지문의 경우, 소수성 표면층으로 지문이미지를 개선할 수 있고, TiO₂층의 도입으로 접촉발광소자의 캐패시턴스를 향상시키고 형광체의 발광 효율을 증가시켜 형광체층에서 발생되는 지문이미지의 발광 휘도를 개선시키는데 있다.

Description

발광휘도가 개선된 접촉발광소자의 제조 방법{A manufacturing method of contact luminescent elements having an improved luminescent brightness}

본 발명은 표면이 소수성으로 개질되고, 발광휘도가 개선된 접촉발광소자의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 지문인식장치에서 지문 이미지를 축출하기 위해 사용되는 접촉발광소자 표면에 소수성층을 형성하여 발광 휘도를 개선시킨 접촉발광소자의 제조 방법에 관한 것이다.

신분 확인을 위해 종래에는 비밀번호나 문자가 사용되었으나 최근에는 지문을 이용한 신분 확인 장치가 개발되어 보급되고 있다. 신분 확인 장치는 특정 장소 및 물건에 대한 보안을 위해 지정된 사람만이 출입 하거나 물건을 다룰 수 있도록 특정 장소나 물건에 설치된다. 지문을 이용하여 신분을 확인하기 위해 먼저 지문 이미지(fingerprint image)를 축출하여야 한다.

지문 이미지를 축출하기 위해 사용되는 종래의 접촉발광소자를 첨부된 도면을 이용하여 설명하면 다음과 같다. 도 1은 종래의 접촉발광소자의 단면도이다. 도시된 바와 같이, 투명전극(indium tin oxide: ITO)층(11), 형광체층(12), 절연층(13) 및 소수성층(14)이 순차적으로 형성된다. ITO층(11)은 교류전원(AC)을 공급받아 소수성층(14)에 사람의 손가락(1)이 접촉되는 경우 ITO층(11)과 절연층(13) 사이에 형성된 형광체층(12)을 발광시킨다. 형광체층(12)은 소수성층(14)에 접촉된 사람 손가락(1)의 지문 이미지를 발생시키도록 구성된다.

지문이미지를 발생시키는 접촉발광소자의 제조 방법은 먼저 ITO층(11)을 형성한다. ITO층(11)은 투명 도전성 재질을 페이스트(paste) 형태로 제조한 후 이를 이용하여 소정 두께를 갖도록 형성한다. ITO층(11)을 형성한 후 그 위에 형광체층(3)을 형성한다. 형광체층(3)은 유전성 폴리머 페이스트(polymer paste) , 지연용제 및 도펀트(dopant)가 도핑(doping)된 발광체 분말를 혼합한 후 이 혼합 시료를 이용하여 형성한다. 형광체층(3) 위에 절연층(13) 및 소수성층(14)이 순차적으로 적층하여 접촉발광소자를 제조하게 된다. 절연층(13)은 절연성 재질을 이용하여 형성하며, 소수성층(14)은 알리파틱카본이 치환되어 있는 트리알콕시실란과 알콜과 염산을 소정비율로 혼합하여 중합 반응시켜 폴리실록산 용액을 이용하여 제조한다.

이상의 종래의 제조 방법으로 제조된 접촉발광소자에서 가장 중요한 것은 표면의 소수성 유지와 접촉발광소자에서 발생되는 지문이미지의 발광 휘도이며 정확한 지문이미지를 얻기 위해 소수성으로의 표면 개질과 발광 휘도를 증가시키기 위한 노력이 요구되고 있다.

본 발명의 목적은 접촉발광소자 표면에 소수성을 가지는 층을 형성하여 습기가 많은 경우에도 지문이미지를 유지할 수 있게 하고, 반사층을 형성하여 전체적으로 접촉발광소자의 캐패시턴스를 증가시켜 접촉발광소자에서 발생되는 지문 이미지의 발광 휘도를 증가시킬 수 있는 발광 휘도가 개선된 접촉발광소자를 제공함을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 접촉발광소자에서 표면의 소수성을 유지하고 지문 이미지의 발광 휘도를 증가시킴으로써 접촉발광소자의 제품의 신뢰성을 향상시키는데 있다.

도 1은 종래의 접촉발광소자의 단면도,

도 2는 본 발명에 의한 접촉발광소자의 단면도,

도 3은 도 2에 도시된 반사층의 성분비를 나타낸 표이다.

〈도면의 주요부분에 대한 부호 설명〉

11 : ITO층 12: 형광체층

12a: 반사층 13: 절연층

14 : 소수성층

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 도전성 재질의 페이스트를 이용하여 ITO층을 형성하는 단계와, ITO층 위에 유전성 폴리머 페이스트 , 지연용제 및 도펀트가 도핑된 발광체 분말을 이용하여 형광체층을 형성하는 단계와, 형광체층 위에 TiO₂입자, 아크릴레이트계 폴리머 바인더, 크실렌 및 톨루엔을 이용하여반사층을 형성하는 단계와, 반사층 위에 절연성 재질을 이용하여 절연층을 형성한 후 절연층 위에 알리파틱카본이 치환되어 있는 트리알콕시실란과 알콜과 염산을 소정비율로 혼합하여 중합 반응시켜 폴리실록산 용액을 이용하여 소수성층을 형성하는 단계로 구성됨을 특징으로 하는 발광휘도가 개선된 접촉발광소자의 제조 방법을 제공한다.

또한 상기 ITO층, 형광체층, 반사층, 절연층, 수성층 및 반사층은 각각 롤러 코팅(roller coating) 방법을 이용하여 제조되며 반상층은 TiO₂입자 1∼10wt.％, 아크릴레이트계 폴리머 바인더 5∼30wt.％, 크실렌 및 톨루엔 65∼94wt.％의 비율로 혼합되어 형성되며 반사층 제조시 사용되는 아크릴레이트계 폴리머 바인더는 우레탄계 폴리머 바인더로 이용할 수 있음을 특징으로 한다.

(실시예)

이하, 본 발명의 발광휘도가 개선된 접촉발광소자의 제조 방법을 첨부된 도면을 이용하여 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 의한 접촉발광소자의 단면도이다. 도시된 바와 같이, 도전성 재질의 페이스트를 이용하여 ITO층(11)을 형성하는 단계와, ITO층(11) 위에 유전성 폴리머 페이스트 , 지연용제 및 도펀트가 도핑된 발광체 분말을 이용하여 형광체층(12)을 형성하는 단계와, 형광체층(12) 위에 TiO₂입자, 아크릴레이트계 폴리머 바인더, 크실렌 및 톨루엔을 이용하여 반사층(12a)을 형성하는 단계와, 반사층(12a) 위에 절연성 재질을 이용하여 절연층(13)을 형성한 후 절연층(13) 위에 알리파틱카본이 치환되어 있는 트리알콕시실란과 알콜과 염산을 소정비율로 혼합하여 중합 반응시켜 폴리실록산 용액을 이용하여 소수성층(14)을 형성하는 단계로 구성된다.

본 발명의 접촉발광소자의 제조 방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.

롤러 코팅 방법을 이용하여 ITO층(11)을 형성한다. 이 후 접촉발광소자의 모든 층은 롤러 코팅 방법을 이용하여 제조된다. ITO층(11)은 ITO 분말을 폴리머와 혼합하여 페이스트 형태 제조한 후 이 페이스트를 이용하여 ITO층(11)을 형성한다.

상기 ITO층(11) 위에는 형광체층(12)이 형성되다. 형광체층(12)은 유전성 폴리머 페이스트 25∼35wt.％, 지연용제 25∼29wt.％ 및 도펀트가 도핑된 발광체 분말 30∼50wt.％를 혼합한 후 이를 이용하여 형성된다. 형광체층(12)에 포함되는 발광체 분말은 ZnS, SrS 및 ZnO 등의 2원소 화합물을 선택하여 형성할 수 있으며, 이 2원소 화합물에 Mn, Cu, Cl, Al, I, Tb 및 F로 구성된 도펀트 그룹 중 어느 하나가 선택되어 소정 량이 첨가되어 침투된다.

또한 상기 형광체층(12) 위에는 반사층(12a)이 형성된다. 반사층(12a)은 TiO₂입자, 아크릴레이트계 폴리머 바인더, 크실렌 및 톨루엔을 이용하여 형성된다, 각 시료의 성분비는 도 3에서와 같이 롤러 코팅 방법을 이용하여 1㎛이하의 크기를 갖는 TiO₂입자 1∼10wt.％, 아크릴레이트계 폴리머 바인더 5∼30wt.％, 크실렌 65∼94wt.％의 비율로 혼합하여 5㎛의 두께로 형성한다. 여기서 아크릴레이트계 폴리머 바인더 대신 우레탄계 폴리머 바인더를 사용 할 수 있으며 크실렌은 톨루엔을사용할 수 있다.

한편 상기 반사층(12a)은 형광체층(12)에서 발생된 빛이 반사시키기 위해 사용된다. 형광체층(12)에서 발생된 지문 이미지에 따른 빛을 ITO층(11)으로 반사시킴으로써 빛의 손실을 최소화하여 발광 휘도를 개선시키게 된다. 즉, 형광체층(12)에서 발광된 빛의 량이 적을 경우에도 형광체층(12)의 형광체(도시 않음)의 발광 효율을 높일 수 있으며, 반사층(12a)의 설치로 인해 전체적으로 캐패시턴스 량을 증가시켜 지문이미지의 발광 휘도를 증가시킬 수 있게 된다.

이어서 상기 반사층(12a)을 형성한 후 롤러 코팅 방법을 이용하여 절연 재질을 이용하여 절연층(13)을 형성하고, 절연층(13) 위에 소수성층(14)을 형성하다. 소수성층(14)은 알리파틱카본이 치환되어 있는 트리알콕시실란5∼10g과 알콜2∼4g과 산1∼2g의 비율로 혼합하여 중합 반응시켜 폴리실록산 용액을 생성시켜 소수성 코팅 용액을 이용하여 제조한다. 이 때, 트리알콕시실란(R₁Si(OR₂)₃)은 소수성을 갖는 관능기가 포함되어 있으며, 알킬 체인의 탄소수(R₁)는 1~18 개이고, 가수분해될 수 있는 알콕시 그룹의 탄소수(R₂)는 1~4 개다. 즉, 알킬 체인의 탄소수(R₁)는 CH₃, CH₃CH₂, CH₃CH₂CH₂, CH₃(CH₂)₇및 CH₃(CH₂)₁₇등이 있으며, 알콕시 그룹의 탄소수(R₂)는 CH₃, CH₃CH₂, CH₃CH₂CH₃및 CH₃CH₂CH₂CH₂등이 있다. 트리알콕시실란에 혼합되는 알콜과 산은 각각 용매와 촉매로 사용되며 산을 사용시 물에 희석시켜 사용된다. 알콜은 탄소 수가 1 내지 4개인 메탄올, 에탄올, 이소프로필알콜 및 부탄올 중 임의로 어느 하나를 대신 선택하여 사용할 수 있으며, 산은 염산, 초산, 질산 및 인산 중 어느 하나를 선택하여 사용할 수 있다.

이상과 같은 방법은 접촉발광소자를 제조함에 있어, 소수성 처리된 표면층의 도입으로. 습기가 있는 경우에도 지문이미지를 유지할 수 있고, 지문이미지 형광체층과 절연층 사이에 반사층을 도입함으로써 전체적으로 캐패시턴스를 증가시킬 수 있으며 형광체층에서 발생된 빛의 량이 적은 경우에도 반사층에서 빛을 ITO층으로 반사시킴으로써 형광체의 발광 효율을 증가시켜 전체적으로 지문이미지의 발광 휘도를 개선시킬 수 있게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 접촉발광소자에서 소수성으로 표면이 개질된 층을 도입하여 습기가 많은 경우에도 지문이미지를 유지할 수 있고, 형광체층과 절연층 사이에 반사층을 형성함으로써 형광체의 발광 효율을 증가시켜 형광체층에서 발생되는 지문이미지의 발광 휘도를 개선시킬 수 있는 이점이 있다.

Claims (5)

1. 접촉발광소자를 제조하는 방법에 있어서,

   도전성 재질의 페이스트를 이용하여 ITO(Indium Tin Oxide)층을 형성하는 단계와;

   상기 ITO층 위에 유전성 폴리머 페이스트 , 지연용제 및 도펀트가 도핑된 발광체 분말을 이용하여 형광체층을 형성하는 단계와;

   상기 형광체층 위에 TiO₂입자 1-10wt.%, 아크릴레이트계 폴리머바인더 5-30wt.%, 크실렌 65-94wt.%을 성분 비율로 반사층을 형성하는 단계와;

   상기 반사층 위에 절연성 재질을 이용하여 절연층을 형성하는 단계와,

   상기 절연층 위에 알리파틱카본이 치환되어 있는 트리알콕시실란 5-10g과, 알콜 2-4g과 산 1-2g을 소정비율로 혼합하여 중합 반응시켜 폴리실록산 용액을 이용하여 소수성층을 형성하는 단계로 구성되며,

   상기 ITO층, 형광체층, 반사층, 절연층 및 소수성층은 모두 롤러 코팅방법에 의해 형성됨을 특징으로 하는 발광휘도가 개선된 접촉발광소자의 제조 방법.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서, 상기 반사층 형성단계에서 사용되는 크실렌은 톨루엔인 것을 특징으로 하는 접촉발광소자의 제조 방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 반사층 형성단계에서 사용되는 아크릴 레이트계 폴리머 바인더는 우레탄계 바인더인 것을 특징으로 하는 접촉발광소자의 제조 방법.
5. 삭제