KR100563971B1 - 플렉시블 무기 ｅｌ 소자 - Google Patents
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Abstract
플렉시블 무기 EL 소자에 관하여 개시한다. 본 발명은, 고분자 합성 고무, 폴리우레탄 또는 실리콘 고무로 이루어진 기판을 사용하며, 도전층, 유전층, 형광층, 투명 도전층 및 폴리머 보호막층을 포함되는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 우수한 유연성을 갖는 고분자 합성 고무, 폴리우레탄 또는 실리콘 고무로 이루어진 기판을 사용하기 때문에 종래의 PET를 사용하는 EL 소자보다 유연성이 우수하므로 내구성이 향상되어 수십만회의 물리적인 충격에도 EL 소자가 손상되지 않고, 간단한 구조 변경 및 물질층의 추가만으로도 용이하게 노이즈를 방지할 수 있으므로 플렉시블한 EL시트의 전기 광학적 신뢰성이 향상되며, 특히 EL 돔시트 및 EL 키패드 등에 유용하게 적용할 수 있다.
플렉시블 무기 EL, 고무, 폴리우레탄, 실리콘, 유연성, 노이즈, 역상
Description
도 1a 내지 도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 플렉시블 무기 EL 소자를 설명하기 위한 개략도들이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 참조번호의 설명 >
110 : 기판 120 : 폴리머층
130 : 도전층 또는 제1 도전층 140 : 유전층
150 : 형광층 160 : 투명 도전층
170 : 폴리머 보호막층 180 : 폴리머 절연층
190 : 제2 도전층
본 발명은 플렉시블 무기 EL(Electro Luminescence) 소자에 관한 것으로서, 특히 유연성 기판을 사용하는 플렉시블 무기 EL 소자에 관한 것이다.
종래의 EL 소자는 기판으로 ITO가 코팅된 PET 필름을 사용한다. 그런데, PET는 유연성이 좋지 않아서 제작된 EL 소자의 유연성이 떨어진다. 따라서, 제작된 EL 소자를 접거나 구부릴 때 ITO가 손상되어 발광 패턴이 손상되고, 심할 경우에는 미점등이 발생하게 된다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 유연성이 향상된 플렉시블 무기 EL 소자를 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 예에 따른 플렉시블 무기 EL 소자는: 고분자 합성 고무, 폴리우레탄 또는 실리콘 고무로 이루어진 기판과; 상기 기판 상부에 형성되는 도전층과; 상기 도전층 상부에 형성되는 유전층과; ZnS와 고유전상수를 갖는 바인더의 혼합물로 이루어지며, 상기 유전층 상부에 형성되는 형광층과; 상기 형광층 상부에 형성되는 투명 도전층과; 상기 투명 도전층 상부에 형성되는 폴리머 보호막층을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 기판과 상기 도전층 사이에 폴리머층이 개재되는 것을 특징으로 한다.
나아가, 상기 도전층과 상기 유전층 사이에는 폴리머 절연층과 별도의 제2 도전층이 순차적으로 각각 개재되는 것을 특징으로 한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 예에 따른 플렉시블 무기 EL 소자는: 투명 또는 반투명의 고분자 합성 고무, 폴리우레탄 또는 실리콘 고무로 이루어진 기판과; 상기 기판 상부에 형성되는 투명 도전층과; ZnS와 고유전상수를 갖는 바인더의 혼합물로 이루어지며, 상기 투명 전도층 상에 형성되는 형광층과; 상기 형광층 상에 형성되는 유전층과; 상기 유전층 상에 형성되는 도전층과; 상기 도전층 상에 형성되는 폴리머 보호막층을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 기판과 상기 투명 도전층 사이에 폴리머층이 개재되는 것을 특징으로 한다.
나아가, 상기 유전층과 상기 도전층 사이에는 별도의 제2 도전층과 폴리머 절연층이 순차적으로 각각 개재되는 것을 특징으로 한다.
이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1a 내지 도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 플렉시블 무기 EL 소자를 설명하기 위한 개략도들이다.
[실시예 1]
도 1a를 참조하면 본 발명의 제1 실시예에 따른 플렉시블 무기 EL 소자는, 0.05~2.00mm 두께의 기판(110)과, 기판(110) 상부에 형성된 5~50㎛ 두께의 폴리머층(120)과, 폴리머층(120) 상부에 형성되는 5~20㎛ 두께의 도전층(130)과, 도전층(130) 상부에 형성되는 3~25㎛ 두께의 유전층(140)과, 유전층(140) 상부에 형성되는 30~50㎛ 두께의 형광층(150)과, 형광층(150) 상부에 형성되는 1~10㎛ 두께의 투명 도전층(160)과, 투명 도전층(160) 상부에 형성되는 5~50㎛ 두께의 폴리머 보호막층(170)을 포함하여 이루어진다. 이 때, 폴리머층(120)은 수분 침투를 방지하기 위한 것으로 반드시 필요한 것은 아니며, 기판(110)의 특성에 따라서 취사 선택하여 사용할 수 있다.
제조되어지는 플렉시블 EL 소자의 전체 두께는 유연성을 잃지 않도록 0.08∼1.2mm인 것이 바람직하다.
본 실시예에 따른 플렉시블 EL 소자에 사용되는 각각의 물질층은 기판 상에 1회 또는 수회의 스크린 인쇄로 형성되는 데, 기판 및 각각의 물질층에 사용되는 물질은 다음과 같다.
기판(110)으로는 고분자 합성 고무, 폴리우레탄 또는 실리콘 고무가 사용되어질 수 있으며, 폴리우레탄 또는 실리콘보다 유연성이 좋은 고분자 합성 고무를 사용하는 것이 좋다.
폴리머층(120)은 건조된 이후 방습특성이 우수하고 고분자 합성 고무 등으로 이루어진 기판과의 접착성이 우수하여야 한다. 따라서, 폴리머층에는 불소화합물 계열의 고분자, 폴리우레탄을 포함하는 바인더 또는 적외선(IR), 자외선(UV)을 조사하면 경화되는 폴리머 등이 사용될 수 있다.
도전층(130)은 도전성 분말과 바인더의 혼합물, 도전성 유기 폴리머 또는 도전성 분말과 도전성 유기 폴리머의 혼합물로 이루어진다. 도전성 분말로는, 예를 들어, 카본 분말, 또는 은 또는 구리분말, 또는 은이 코팅된 구리 분말이 사용된다. 도전성 유기 폴리머로는, 예를 들어 3,4- ethylenedioxythiophene(PEDOT:PSS), polyethylenedioxythiophene (PEDOT:PSS) 과 같은 물질을 사용할 수 있다.
유전층(140)은 유전체 분말과 바인더의 혼합물로 이루어진다. 유전체 분말로는 BaTiO3와 같은 고유전 상수를 갖는 유전체 분말을 사용하며, 그 크기는 0.1 - 10㎛ 정도이다. 유전층에 사용되는 바인더로는 시아노에틸 플루란(Cyanoethyl pullulan) 또는 플로로레진 (Fluororesin)과 같이 유전상수가 큰 폴리머를 사용한다.
형광층(150)은 형광체 분말과 바인더로 이루어진다. 형광체 분말은 ZnS와 같은 Ⅱ∼Ⅳ 족 화합물을 사용한다. 형광층에 사용되는 바인더는 형광체 분말보다 높은 유전상수를 갖는 것이 바람직하다. 이러한 고유전 상수의 바인더로는 시아노에틸 플루란(Cyanoethyl pullulan) 또는 플로로레진(Fluororesin) 등을 사용할 수 있다. 소자의 발광 색상을 변화시키기 위하여 로다민과 같은 형광 염료나 형광 안료를 상기 형광층의 바인더에 혼합 할 수 있다.
투명 도전층(160)은 ITO 분말과 바인더로 이루어지거나, 스퍼터링(sputtering)방법을 이용하여 ITO 박막층을 형성하거나, 전도성 유기 폴리머로 이루어지거나 또는 전도성 유기 폴리머와 ITO 분말을 혼합한 물질로 이루어 질 수 있다. 전도성 유기 폴리머란, 예를 들어 3,4-ethylenedioxythiophene(PEDOT:PSS), polyethylenedioxythiophene (PEDOT:PSS)과 같은 물질을 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 제1 실시예에 의하면, 우수한 유연성을 갖는 고분자 합성 고무, 폴리우레탄 또는 실리콘 고무 등을 기판으로 사용하므로 제작된 플렉시블 EL 소자는 종래의 PET를 사용하는 EL 소자보다 유연성이 우수하다. 따라서, 수십만회의 물리적 충격에 대해서도 내구성을 지니게 된다.
[실시예 2]
본 실시예는 실시예 1을 기본으로 하되, 플렉시블 EL 소자의 노이즈를 감소시키기 위해 도 1b와 같이 3단자 구조로 형성한 것으로, 실시예 1과 반복되는 설명은 생략한다.
도 1b를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 플렉시블 EL 소자는, 0.05∼2.00mm 두께의 고분자 합성 고무, 폴리우레탄 또는 실리콘 고무로 이루어진 기판(110)과, 기판(110) 상부에 형성된 5∼50㎛ 두께의 폴리머층(120)과, 폴리머층(120) 상부에 형성되는 5∼20㎛ 두께의 도전층(130)(실시예 1의 도전층과 동일하지만 이하에서는 제1 도전층이라 한다)과, 제1 도전층(130) 상부에 형성되는 5∼50㎛ 두께의 폴리머 절연층(180)과, 폴리머 절연층(180) 상부에 형성되는 5∼20㎛ 두께의 별도의 도전층(190)(이하에서, 제2 도전층이라 한다)과, 제2 도전층(190) 상부에 형성되는 3∼25㎛ 두께의 유전층(140)과, 유전층(140) 상부에 형성되는 30∼50㎛ 두께의 형광층(150)과, 형광층(150) 상부에 형성되는 1∼10㎛ 두께의 투명 도전층(160)과, 투명 도전층(160) 상부에 형성되는 5∼50㎛ 두께의 폴리머 보호막층(170)을 포함하여 이루어진다. 즉, 본 실시예는 제1 실시예에 따른 플렉시블 EL 소자의 도전층(130)과 유전층(140) 사이에 폴리머 절연층(180)과 제2 도전층(190)이 순차적으로 각각 개재되는 것을 특징으로 한다.
이 때, 폴리머 절연층(180)은 경화된 이후 각종 솔벤트에 반응하지 않으며 적외선(IR) 또는 자외선(UV)가 조사되면 경화되는 폴리머를 사용하여 형성할 수 있으며, 불소 화합물 계열의 고분자나 폴리 우레탄을 포함하는 바인더 등으로도 형성할 수 있다. 제2 도전층(190)에 사용되는 물질로는 실시예 1의 도전층(130)의 형성에 사용되는 물질이 사용된다.
따라서, 간단한 구조 변경 및 물질층의 추가만으로도 노이즈를 방지할 수 있으므로 전기적 물리적 특성과 관련된 신뢰성이 향상된다.
[실시예 3]
본 실시예는 고분자 합성 고무, 폴리우레탄 또는 실리콘 고무 등으로 이루어진 투명 또는 반투명의 기판을 사용함으로써 구현 가능해진 실시예 2에 대한 역상의 플렉시블 EL 소자에 관한 것이다. 본 실시예에서도 실시예 2와 반복되는 설명은 생략한다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 플렉시블 EL 소자는, 0.05∼2.00mm 두께의 고분자 합성 고무, 폴리우레탄 또는 실리콘 고무로 이루어진 기판(110)과, 기판(110) 상부에 형성된 5∼50㎛ 두께의 폴리머층(120)과, 폴리머층(120) 상부에 형성되는 1∼10㎛ 두께의 투명 도전층(160)과, 투명 도전층(160) 상부에 형성되는 30∼50㎛ 두께의 형광층(150)과, 형광층(150) 상부에 형성되는 3∼25㎛ 두께의 유전층(140)과, 유전층(140) 상부에 형성되는 5∼20㎛ 두 께의 제2 도전층(190)과, 제2 도전층(190) 상부에 형성되는 5∼50㎛ 두께의 폴리머 절연층(180)과, 폴리머 절연층(180) 상부에 형성되는 5∼20㎛ 두께의 제1 도전층(130)과, 제1 도전층(130) 상부에 형성되는 5∼50㎛ 두께의 폴리머 보호막층(170)을 포함하여 이루어진다.
본 실시예에 의하면 기판을 투과하여 발광되게 된다.
한편, 역상의 플렉시블 EL 소자를 설명한 본 실시예의 구성에는 폴리머층과, 폴리머 절연층과, 두 개의 도전층이 포함되지만, 본 실시예의 기본 구조는 실시예 1과 같이 폴리머층과, 폴리머 절연층 및 제2 도전층이 없는 것임에는 자명하다. 단지, 상술한 바와 같이 폴리머층은 수분 침투를 방지하기 위한 것이고, 폴리머 절연층과 제2 도전층은 노이즈 방지를 위하여 포함된 것이므로, 필요에 따라 그들이 없는 구조로 제작 사용될 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 플렉시블 무기 EL 소자에 의하면, 우수한 유연성을 갖는 고분자 합성 고무, 폴리우레탄 또는 실리콘 고무 등으로 이루어진 기판을 사용하기 때문에 종래의 PET를 사용하는 EL 소자보다 유연성이 우수하므로 내구성이 향상되어 수십만회의 물리적인 충격에도 EL 소자가 손상되지 않는다.
또한, 간단한 구조 변경 및 물질층의 추가만으로도 용이하게 노이즈를 방지할 수 있으므로 전기적 물리적 특성과 관련된 신뢰성이 향상된다.
나아가, 플렉시블 무기 EL 시트는 EL 돔시트 및 EL 키패드 등에 유용하게 적용할 수 있다.
본 발명은 상기 실시예들에만 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 많은 변형이 가능함은 명백하다.
Claims (10)
- 고분자 합성 고무, 폴리우레탄 또는 실리콘 고무로 이루어진 기판과;상기 기판 상부에 형성되는 도전층과;상기 도전층 상부에 형성되는 유전층과;ZnS와 고유전상수를 갖는 바인더의 혼합물로 이루어지며, 상기 유전층 상부에 형성되는 형광층과;상기 형광층 상부에 형성되는 투명 도전층과;상기 투명 도전층 상부에 형성되는 폴리머 보호막층을 포함하여 이루어지는 것을 플렉시블 무기 EL 소자.
- 제 1항에 있어서, 상기 기판과 상기 도전층 사이에 폴리머층이 개재되는 것을 특징으로 하는 플렉시블 무기 EL 소자.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 도전층과 상기 유전층 사이에는 폴리머 절연층과 별도의 제2 도전층이 순차적으로 각각 개재되는 것을 특징으로 하는 플렉시블 무기 EL 소자.
- 투명 또는 반투명의 고분자 합성 고무, 폴리우레탄 또는 실리콘 고무로 이루어진 기판과;상기 기판 상부에 형성되는 투명 도전층과;ZnS와 고유전상수를 갖는 바인더의 혼합물로 이루어지며, 상기 투명 전도층 상에 형성되는 형광층과;상기 형광층 상에 형성되는 유전층과;상기 유전층 상에 형성되는 도전층과;상기 도전층 상에 형성되는 폴리머 보호막층을 포함하여 이루어지는 것을 플렉시블 무기 EL 소자.
- 제 4항에 있어서, 상기 기판과 상기 투명 도전층 사이에 폴리머층이 개재되는 것을 특징으로 하는 플렉시블 무기 EL 소자.
- 제 4항 또는 제 5항에 있어서, 상기 유전층과 상기 도전층 사이에는 별도의 제2 도전층과 폴리머 절연층이 순차적으로 각각 개재되는 것을 특징으로 하는 플렉시블 무기 EL 소자.
- 제 1항 또는 제 4항에 있어서, 상기 기판의 두께는 0.05~2.00mm이고, 상기 도전층의 두께는 5~20㎛이며, 상기 유전층의 두께는 3~25㎛이고, 상기 형광층의 두께는 30~50㎛이며, 상기 투명 도전층의 두께는 1~10㎛이고, 상기 폴리머 보호막층의 두께는 5~50㎛인 것을 특징으로 하는 플렉시블 무기 EL 소자.
- 제 2항 또는 제 5항에 있어서, 상기 폴리머층의 두께는 5~50㎛인 것을 특징으로 하는 플렉시블 무기 EL 소자.
- 제 3항에 있어서, 상기 폴리머 절연층의 두께는 5~50㎛이고, 상기 제2 도전층의 두께는 5~20㎛인 것을 특징으로 하는 플렉시블 무기 EL 소자.
- 제 6항에 있어서, 상기 제2 도전층의 두께는 5~20㎛이고, 상기 폴리머 절연층의 두께는 5~50㎛인 것을 특징으로 하는 플렉시블 무기 EL 소자.
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