KR101010560B1 - 키패드 백라이트용 유기발광 시트의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기판 상에 제1 전극을 형성하는 단계, 상기 제1 전극 상에 패터닝 필름을 형성하는 단계, 적어도 1 종의 용액화된 유기 재료를 순차적으로 상기 패터닝 필름 상에 도포 및 경화시켜 상기 기판 상에 유기발광 패턴층을 형성하는 단계, 상기 유기발광 패턴층 상에 제2 전극을 형성하는 단계, 및 상기 패터닝 필름을 제거하여 복수의 유기발광 단위 픽셀들을 형성하는 단계를 포함하는 키패드 백라이트용 유기발광 시트의 제조방법을 제공한다.

Description

키패드 백라이트용 유기발광 시트의 제조방법{METHOD FOR ORGANIC ELECTROLUMINESCENT SHEET FOR KEYPAD BACKLIGHT}

본 발명은 키패드 백라이트용 유기발광 시트의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 키패드 백라이트용으로 사용될 수 있는 유기발광 시트를 효율적 및 안정적으로 제조하는 방법에 관한 것이다.

키패드는 러버패드, 돔 스위치 시트, PCB(Printed Circuit Board)로 이루어지며 통상적으로 전체를 키패드라고 부른다. 야간에 숫자나 문자의 입력을 위해서 필요한 키패드 조명은 러버패드 아래 쪽에 위치하게 된다. 현재까지 사용되고 있는 키패드 백라이트는 LED와 무기 EL(electroluminescence)이다.

키패드에 사용되는 LED는 12 내지 18개의 LED 칩이 PCB 상에 실장된 구조로, 점광원인 LED의 특성에 따라 키패드 전체에 균일한 조명이 불가능하고 전체적으로 어둡고 시인성이 낮으며 공정상 불량률이 높은 단점이 있다. 이러한 문제를 개선하기 위해 LED 수를 줄이고 광학필름을 적용하는 방법이 있으나, 고가, 고휘도의 사이드뷰(side view) LED를 적용하여야 하고 전면에 빛이 고르게 퍼지지 않는다는 단점이 있다.

무기 EL을 이용한 키패드는 얇고 유연한 무기발광 시트를 돔 스위치 시트의 상부에 밀착시켜 붙이는 방법이 주로 사용되고 있다. 이러한 구조로 인하여 무기 EL 키패드는 LED에 비하여 가격은 20 내지 30% 정도 비싸지만 밝기가 균일하고 발열과 전력소모가 적은 장점이 있다. 그러나, 무기 EL은 형광체 사이에 고전압, 고주파로 구동되기 때문에 소자 자체 내에 노이즈가 발생하여 휴대폰 내 전기소자와 간섭 현상이 발생할 가능성이 있다. 또한 휘도가 100cd/m² 이하로 낮아 다양한 용도로의 활용이 어려운 단점이 있다.

EL(electroluminescence)은 물질에 전기 에너지를 가했을 때 빛을 내는 현상을 발하며, 발광하는 물질의 종류에 따라 발광 물질이 유기물인 OLED와 무기물인 무기 EL로 나누어진다. 무기 EL은 ITO 전극이 있는 기판 위에 발광층과 절연층 후면 전극을 적층한 구조이고, 형광체로 된 발광층에 전압을 가하면 전자는 형광층 내에서 발생되는 전계의 세기만큼 여기되고 여기된 전자가 안정한 상태로 돌아갈 때 전자는 에너지를 방출하면서 빛을 낸다. 무기발광 시트는 발광층이 형광체 분말로 구성된 분산형 EL과 치밀한 박막으로 구성된 박막형 EL의 두 종류로 구분되고, 구동 방법에 따라서 교류(AC)형과 직류(DC)형으로 나누어진다. 현재 만들어지고 있는 무기발광 시트는 대부분 분산형 교류 발광 시트이다.

무기 EL은 기계적 강도가 높고, 수명이 길며, 열안정성이 높고, 대형화가 가능하다. 뿐만 아니라, 구부려도 손상이 없고, 온도변화에 무관하게 성능을 발휘할 수 있고 구조가 간단하여 생산비용이 적게 드는 장점이 있다. 다만, 무기 EL을 제 작하기 위해 사용되는 입자의 크기가 20 내지 30 μm로, 치밀하고 균일한 막의 형성이 어렵고, 돔 구조의 경우 돔을 따라 곡면으로 형성시켰을 때 반복 사용에 따라 내구성이 저하된다는 문제가 있다. 또한, 구동 전압이 100V 이상으로 높아 무기 EL을 동작시키기 위해서는 휴대폰의 리튬 이온 배터리로부터 나오는 직류의 3.7 V를 인버터를 사용하여 교류 100 V 내지 200 V(400 Hz 내지 1200 Hz)로 변환시켜야 하는데, 이 때 사용되는 인버터는 대부분 수입에 의존하고 있어서 키패드 모듈 전체의 원가 구성의 30 %가량을 차지하여, 제조비용의 상승을 가져오는 문제도 있다.

OLED는 박막화가 가능하여 저전압 구동이 가능하고 소비전력이 낮으며, 무기 EL에 비해 휘도가 높고 수명이 길다. OLED는 1982년 Eastern Kodak 사의 C.W. Tang에 의해 개발된 이후 급격한 발전이 있었다. 하지만, 기존의 새도우 마스크(Shadow mask) 공정은 공정이 복잡하고 고가의 설비가 필요하여 원가 상승의 원인이 되었으며, 기판을 큰 면적으로 하기에 어려움이 있었다.

보편적인 유기물을 이용하여 기존의 인쇄 공정으로 면발광체 유기발광 시트를 제조하는 경우, 전체 면적을 발광하게 하는 전면 발광과 키버튼 모양에 맞춘 디자인으로의 발광이 있는데, 발광 면적이 커서 누설 전류로 인해 전력 소비가 크고, 휘도가 낮으며, 결점의 발생으로 수명이 짧은 문제가 있었다. 발광 면적을 작게 하기 위해 픽셀(pixel)을 만드는 경우에는 고난도, 고비용 공정으로 인해 디스플레이 제조와는 달리 키패드 백라이트용 유기발광 시트 제조로서는 부적합하였다.

본 발명은 키패드의 백라이트에 사용되는 유기발광 시트의 제조에 용액화 공정을 이용함으로써, 작은 발광 면적의 키패드 백라이트용 광원을 제공함에 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 키패드 백라이트용 유기발광 시트의 제조방법은 기판 상에 제 1전극을 형성하는 단계, 상기 제1 전극 상에 패터닝 필름을 형성하는 단계, 적어도 1 종의 용액화된 유기 재료를 순차적으로 상기 패터닝 필름 상에 도포 및 경화시켜 상기 기판 상에 유기발광 패턴층을 형성하는 단계, 상기 유기발광 패턴층 상에 제2 전극을 형성하는 단계, 및 상기 패터닝 필름을 제거하거나 잔류시켜 복수의 유기발광 단위 픽셀들을 형성하는 단계를 포함한다.

상기 기판은 고분자 수지를 포함할 수 있다. 상기 패터닝 필름은 미리 제작되어 준비되고, 제1 전극 상에 부착함으로써 형성할 수 있다. 상기 도포는 스핀 코팅 방식 등에 의하여 이루어질 수 있다. 상기 유기발광 패턴층은 상기 제1 전극 상에 형성된 정공주입층 및 상기 정공주입층 상에 형성된 발광층을 포함할 수 있다. 또한, 상기 유기발광 패턴층은 제1 전극 상에 순차적으로 형성된 정공주입층, 정공수송층, 발광층 및 전자수송층을 포함할 수 있다. 상기 유기발광 패턴층은 격자형 패턴으로 이루어질 수 있다. 상기 유기발광 시트는 적어도 20 내지 50개의 유기발광 단위 픽셀들을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 키패드 백라이트용 유기발광 시트는 기판, 상기 기판 상에 형성된 제1 전극, 상기 제 1 전극 상에 형성되고, 소정의 패턴을 갖는 패터닝 필름, 상기 패턴 상에 형성되고, 적어도 1종의 유기발광 재료로 이루어진 유기발광 패턴층, 및 상기 유기발광 패턴층 상에 형성된 제2 전극을 포함한다.

본 발명에 따른 용액화 공정을 이용하여 제조된 키패드 백라이트용 유기발광 시트를 사용하면, 적은 비용으로 작은 발광면적의 유기발광 시트를 패터닝(patterning)할 수 있어 휘도가 높고, 수명이 길며, 누설 전력 감소로 인해 소비 전력이 낮은 키패드 백라이트용 광원을 제공할 수 있다. 또한 유기발광 시트의 사용으로 인버터 없이 직접 구동이 가능하면서 저전압의 직류구동을 통한 발광으로 노이즈 없는 고휘도의 키패드 백라이트용 광원을 제공할 수 있다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 측면에 따른 유기발광 시트의 제조 방법에 대하여 상세히 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

본 발명은 용액화 공정에 의해 유기발광 시트를 제조하는 방법에 관한 것으로, 예컨대 용액화된 유기 재료를 패터닝 필름을 이용하여 스핀 코팅함으로써 유기발광 단위 픽셀을 적은 비용으로 원하는 패턴으로 형성할 수 있어, 휘도가 높고, 수명이 길며, 누설전력의 감소로 소비전력이 적게 드는 키패드 백라이트용 광원을 제공할 수 있도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광 시트의 제조방법을 개념적으로 도시한 단면도이다.

도 1을 참조하면, 유기발광 시트(100)의 제조를 위해서, 우선 기판(110) 상에 제1 전극(120)을 형성한다. 기판(110)의 재질은 특별히 한정되지는 않으나 고분자 수지 등의 플렉서블한 기판(110)을 사용할 수 있다. 상기 제1 전극(120)으로서는 산화인듐틴옥사이드(Indium Tin Oxide; ITO) 등의 투명 산화물 전극을 사용할 수 있다. 상기 제1 전극(120)은 스퍼터링 방식 등 다양한 증착 방식을 이용하여 형성될 수 있다.

상기 제1 전극(120) 상에는 발광 셀을 구획하기 위한 패터닝 필름(130)이 형성된다. 상기 패터닝 필름(130)은 소정의 패턴을 포함하는 기제작된 패터닝 필름(130)을 준비하여, 상기 제1 전극(120) 상에 부착함으로써 형성될 수 있다. 이와 다르게, 상기 패터닝 필름(130)으로서는 포토마스크 공정을 통하여 형성된 프토레지스트 막을 사용할 수도 있다. 상기 패터닝 필름(130)은 예컨대 PET, PE 또는 PC 등의 플라스틱 필름 또는 플렉서블 필름을 사용할 수 있다.

상기 제1 전극(120)에 상기 패터닝 필름(130)을 형성한 후에, 적어도 1종의 용액화된 유기 재료(145)를 순차적으로 패터닝 필름(130) 상에 도포 및 경화시켜 유기발광 패턴층(140)을 형성한다. 상기 용액화된 유기 재료(145)를 패터닝 필름(130) 상에 도포함에 있어서 스핀 코팅 방식을 이용할 수 있다. 상기 유기발광 패턴층(140) 상에 제2 전극(150)을 형성한 후, 패터닝 필름(130)을 제거하여 유기발광 단위 픽셀(160)을 형성한다. 상기 패터닝 필름(130)은 제거되지 않고, 최종 유기발광 시트(100) 상에 잔류할 수도 있다. 상기 유기발광 시트(100)에는 20 내지 50개의 유기발광 단위 픽셀(160)을 포함한다.

상기 패터닝 필름(130)은 전술한 플라스틱 필름을 원하는 패턴에 대응하여 천공(穿孔)함으로써 이루어질 수도 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 기판 상에 유기발광 패턴층이 형성된 모습을 도시한 평면도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따라 형성된 유기발광 패턴층(240)은 기판(210) 상에 격자형 패턴을 갖는다. 이와 다르게, 유기발광 시트가 적용되는 핸드폰의 키패드 형상 및 발광 효율 등을 고려하여 상기 유기발광 패턴층(240)의 패턴 형상은 다양할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광 단위 픽셀의 단면도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따라 형성된 유기발광 단위 픽셀은 기판(310) 상에 제1 전극(320)이 형성되고, 상기 제1 전극(320) 상에 유기발광 패턴층(340)이 형성되는데, 상기 유기발광 패턴층(340)은 제1 전극(320) 상에 형성된 정공주입층(342) 및 상기 정공주입층(342) 상에 형성된 발광층(344)이다. 유기발광 패턴층(340)상에는 제2 전극(350)이 형성된다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기발광 단위 픽셀의 단면도이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따라 형성된 유기발광 단위 픽셀은 기판(410) 상에 제1 전극(420)이 형성되고, 상기 제1 전극(420) 상에 유기발광 패턴층(440)이 형성되는데, 상기 유기발광 패턴층(440)은 정공주입층(442), 정공수송층(444), 발광층(446) 및 전자수송층(448)이 순차적으로 형성된다. 상기 유기발 광 패턴층(440)상에는 제2 전극(450)이 형성된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광 시트의 발광재료로는 고분자 또는 저분자 물질이 사용되고, 특히 저분자 물질 중에서 전도성 고분자 물질의 올리고머 또는 저분자 발광 물질의 덴드리머 형태로 형성함이 바람직하다. 또한, 상기 유기발광 시트의 정공주입재료로는 고분자 또는 저분자 물질이 사용된다.

본 발명의 유기발광 시트의 제조방법에 따르면, 용액화된 유기 재료를 패터닝 필름을 이용하여 스핀 코팅하는 용액화 공정에 의해 유기발광 단위 픽셀을 적은 비용으로 원하는 패턴으로 형성할 수 있어, 휘도가 높고, 수명이 길며, 누설전력의 감소로 소비전력이 적게 드는 키패드 백라이트용 광원을 제공할 수 있다. 또한 유기발광 시트의 장점을 그대로 살려 인버터 없이도 직접 구동이 가능하면서 저전압의 직류구동을 통한 발광으로 노이즈의 우려가 없는 고휘도의 키패드 백라이트용 광원을 제공할 수 있다.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 유기발광 시트는 박형화가 가능하고, 인버터, 구동칩 등의 장비를 필요로 하지 않아 전체적으로 키패드의 생산 원가를 절감할 수 있다. 특히, 낮은 직류전원에서도 구동이 가능하여 모바일 기기의 백라이트 등으로 범용적으로 사용될 수 있다. 결과적으로, 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 유기발광 시트는 핸드폰 등 키패드를 구비한 전자 제품의 백라이트로서 사용될 수 있으며, 키패드의 아래에 형성된다.

전술한 바와 같이 본 발명의 상세한 설명에 구체적인 실시예에 관하여 기재하였고, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능하 며 본 발명의 기술적 사상은 본 발명의 상세한 설명에서 개시한 실시예에 국한되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광 시트의 제조방법을 개념적으로 도시한 단면도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 기판 상에 유기발광 패턴층이 형성된 모습을 도시한 평면도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광 단위 픽셀의 단면도이다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기발광 단위 픽셀의 단면도이다.

Claims (12)

1. 키패드 백라이트용 유기발광 시트의 제조방법으로서,

   기판 상에 제1 전극을 형성하는 단계;

   상기 제1 전극 상에 플랙서블 재질의 패터닝 필름을 형성하는 단계;

   적어도 1종의 용액화된 유기 재료를 순차적으로 상기 패터닝 필름 상에 스핀 코팅 방식으로 도포 및 경화시켜 상기 기판 상에 유기발광 패턴층을 형성하는 단계; 및

   상기 유기발광 패턴층 상에 제2 전극을 형성하여 복수의 유기발광 단위 픽셀들을 형성하는 단계를 포함하고,

   상기 패터닝 필름은 미리 제작되어 준비되고, 상기 패터닝 필름을 제1 전극 상에 부착함으로써 상기 제1 전극 상에 상기 패터닝 필름을 형성하는 것을 특징으로 하는 키패드 백라이트용 유기발광 시트의 제조방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 패터닝 필름을 제거하는 단계를 더 포함하는 키패드 백라이트용 유기발광 시트의 제조방법.
3. 삭제
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 유기발광 패턴층은 상기 제1 전극 상에 형성된 정공주입층 및 상기 정 공주입층 상에 형성된 발광층을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광 시트의 제조방법.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 유기발광 패턴층은 제1 전극 상에 순차적으로 형성된 정공주입층, 정공수송층, 발광층 및 전자수송층을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광 시트의 제조방법.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 기판은 고분자 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광 시트의 제조방법.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 유기발광 패턴층은 격자형 패턴으로 이루어진 것을 특징으로 하는 유기발광 시트의 제조방법.
8. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 유기발광 시트는 20 내지 50개의 유기발광 단위 픽셀들을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광 시트의 제조방법.
9. 삭제
10. 삭제
11. 삭제
12. 기판 상에 제1 전극을 형성하는 단계;

    상기 제1 전극 상에 미리 제작되어 준비된 패터닝 필름을 부착함으로써 형성하는 단계;

    적어도 1종의 용액화된 유기 재료를 순차적으로 상기 패터닝 필름 상에 스핀 코팅 방식으로 도포 및 경화시켜 상기 기판 상에 유기발광 패턴층을 형성하는 단계; 및

    상기 유기발광 패턴층 상에 제2 전극을 형성하고 상기 패터닝 필름을 제거하여 복수의 유기발광 단위 픽셀들을 형성하는 단계를 통하여 제조된 키패드 백라이트용 유기발광 시트.

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