KR101093728B1 - 발광 직물 디스플레이를 구비한 전계발광 직물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 발광 직물 디스플레이를 구비한 전계발광 직물에 관한 것이다. 본 발명에 따른 전계발광 직물는 합성 섬유, 재생 섬유 또는 천연 섬유로 형성된 베이스층; 상기 베이스층의 상부에 적층된 폴리머층; 상기 폴리머층의 상부에 적층된 제1버스바; 상기 버스바의 상부에 적층된 투명도전층; 상기 투명도전층의 상부에 적층된 형광층; 상기 형광층의 상부에 적층된 유전층; 상기 유전층의 상부에 적층된 계면전극층; 및 상기 계면전극층의 상부에 연결된 제2버스바를 포함한다.
본 발명에 따른 발광 직물 디스플레이를 구비한 전계발광 직물는 다양한 패턴의 단색 또는 다색 정보데이터(문자, 도형, 기호, 그래프 등)를 고휘도로 표시할 수 있을 뿐아니라 내굴곡성, 내세탁성, 내마모성, 내구성, 가요성, 드레이프성, 전기적 안정성, 3D 기능 등이 탁월하다. 또한, 본 발명에 이용되는 발광 직물 디스플레이는 빠른 응답 속도, 고휘도, 저전력 및 초박막화 등의 장점이 있기 때문에 텍스타일 디스플레이(textile display) 분야에 폭넓게 활용될 수 있다.
발광 직물 디스플레이(IFD), 폴리머층, 형광층, 유전층, 전도성 원단.

Description

발광 직물 디스플레이를 구비한 전계발광 직물{ELECTROLUMINESCENT FABRIC EMBEDDING ILLUMINATED FABRIC DISPLAY}
본 발명은 발광 직물 디스플레이(IFD)를 구비한 전계발광 직물에 관한 것이다. 본 발명은 무기 EL을 직물(fabric)에 구현하는 것이 핵심이다.
발광 직물 디스플레이(Illuminated Fabric Display, 이하 "IFD"라 한다)란 직물 기반 정보전달 매체로서 정보 데이터(문자, 도형, 기호, 그래프 등)를 시각적으로 직물에 표시해 주는 커뮤니케이팅 텍스타일(communicating textile) 장치를 말한다. IFD는 발광 물질과 전자 소자, 센서 등을 직물 상에 인쇄하여 직물 자체에서 빛을 발산하게 되며, 빛을 통해 전달되는 데이터는 무선 원격 제어 시스템을 통해 다양하게 표시된다. 따라서, IFD는 유리 기판을 고분자 기판으로 대체한 플렉시블 디스플레이 (flexible display) 및 전자 종이(e-paper)와는 차별화되어진 인간 생활에 보다 밀접하게 사용될 수 있는 차세대 디스플레이라고 할 수 있다.
현재까지 직물 상에 구현한 디스플레이 기술은 광섬유(optical fiber)를 제직시 삽입하여 이용하거나 발광 다이오드(Light Emitting Diode, LED)를 전도성 섬유 어레이(array)에 삽입하는 형태, 전계발광(Electroluminescence) 물질을 원단 상에 배열하는 형태 등으로 진행되어 왔다.
예컨대, 이탈리아의 루미넥스(Luminex)사에서 개발한 Luminex
Figure 112008085805323-pat00001
는 플라스틱 광섬유를 직조하여 빛을 발하는 의류 소재로서, 에칭을 넣어 바깥으로 빛이 새어 나오도록 함으로써 빛을 발하는 효과를 낸다. 미국 루미텍스(Lumitex)사에서 시판하고 있는 Bill-Blanket LightMat
Figure 112008085805323-pat00002
는 광섬유를 직접 직조할 때 광섬유의 굴곡면을 통해 발광 다이오드 (LED)의 빛이 균일하게 방출되는 것을 이용하여 제조한 직물로서, 스위치나 이미지 가이드용 백라이트로 이용되고 있다. 한편, 국내에서는 신호전달성 스마트 섬유로서 플라스틱 광섬유(Plastic Optical Fiber, POF)가 개발 중이지만 아직까지 광발산 소재를 이용한 응용 제품이 출시되지 않았으며, 해외 업체들에 비하여 개발이 미미한 상황이다. 네덜란드 필립스(Philips)사에서 개발한 Lumalive
Figure 112008085805323-pat00003
는 직물 뒷면에 배열된 가요성(flexible) 발광 다이오드(LED) 소자가 컨트롤러 장치와 결합되어 정지 화면은 물론 애니메이션까지 자유자재로 표현이 가능한 발광 소재이다. Lumalive
Figure 112008085805323-pat00004
는 메쉬 원단에 LED를 단순히 장착한 것에 불과하다. 미국 크로스링크(Crosslink)사에서 개발한 Lumimove
Figure 112008085805323-pat00005
는 전기장을 통해 발광하는 전계발광 물질을 이용한 발광 소재로서, 군사용 천막 등에 활용된다.
한편, 한국 등록특허공보 제571092호에는 고분자 합성 고무, 폴리우레탄 또는 실리콘 고무로 이루어진 기판; 고전도성 분말과 바인더의 혼합물로 이루어진 버스바(busbar); 인듐 주석 산화물(Indium Tin Oxide, ITO)과 바인더로 이루어진 ITO 페이스트, 안티몬 주석 산화물(Antimon Tin Oxide, ATO) 또는 전도성 폴리머로 이 루어지거나 또는 전도성 폴리머와 ITO 분말의 혼합물로 이루어진 투명도전층; 형광체 분말(ZnS)과 고유전상수의 바인더의 혼합물로 이루어진 형광층; 유전체 분말과 바인더의 혼합물로 이루어진 유전층; 도전성 분말과 바인더의 혼합물, 도전성 유기 폴리머, 또는 도전성 분말과 도전성 유기 폴리머의 혼합물로 이루어진 도전층 ; 및 불소화합물 계열의 고분자, 폴리우레탄을 포함하는 바인더, 또는 적외선(IR)이나 자외선(UV)을 조사하면 경화되는 폴리머로 이루어진 폴리머 보호막층이 순차적으로 적층되어 있고, 기판과 버스바 사이에 폴리머 보호층과 같은 재질의 폴리머층이 개재될 수 있으며, 도전층과 폴리머 보호막층 사이에 폴리머 보호막층과 같은 재질의 폴리머 절연층, 및 도전층과 같은 재질의 제 2 도전층이 개재될 수 있는 것을 특징으로 하는 플렉시블 무기 EL이 개시되어 있다. 또한, 한국 등록특허공보 제684100호에는 투명 절연 물질(예: PET 필름)으로 이루어진 투명 절연 기판의 상부에 구비되며 제 1 투명 전극층(투명 도전 물질(예: ITO)을 스퍼터링하는 방법에 의해 적층된 수 십 nm 께의 투명 전극층), 제 1 형광층, 제 1 절연층 및 배면 전극층(불투명한 전극 물질로 구성됨)의 적층 구조로 이루어진 제 1 EL 소자와, 상기 제 1 EL 소자의 상부에 구비되며 공통 전극으로 사용되는 상기 배면 전극층, 제 2 절연층, 제 2 형광층 및 제 2 투명 전극층(투명 도전 물질을 포함하는 페이스트를 이용한 인쇄 방법에 의해 형성됨)의 적층 구조로 이루어진 제 2 EL 소자와, 상기 제 1 EL 소자 및 제 2 EL 소자의 상부 및 측면을 보호하는 투명 보호막(폴리에스테르 재질의 잉크를 사용하는 인쇄 방법에 의해 형성될 수도 있고, 라미네이팅이 가능한 필름을 사용하여 형성될 수도 있음)을 포함하고, 상기 제 1 투명 전극층과 상기 제 2 투 명 전극층은 구동 회로의 제 1 출력 단자에 병렬로 연결되고, 상기 배면 전극층은 제 2 출력 단자에 연결되거나, 또는 제 1 투명 전극층, 배면 전극층 및 제 2 투명 전극층은 각각 구동 회로의 제 1 출력 단자, 제 2 출력 단자 또는 제 3 출력 단자에 연결되는 것을 특징으로 하는 양면 발광 EL 소자가 개시되어 있다 .
그러나, 이들 특허문헌에 언급되어 있는 EL 소자들은 PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트) 필름, 고분자 합성 고무, 폴리우레탄 또는 실리콘 고무 등에 적용되었지만, 직물(fabric)에 적용된 예가 없었다.
종래의 발광 디스플레이 원단은 다양한 패턴의 단색 또는 다색 정보데이터(문자, 도형, 기호, 그래프 등)를 고휘도로 표시하는 데 한계가 있었고, 내굴곡성, 내세탁성, 내마모성, 내구성, 가요성, 드레이프성, 전기적 안정성, 3D 기능 등이 떨어진다는 문제점이 있다.
또한, 종래의 광섬유나 고분자 합성 고무, 폴리우레탄 또는 실리콘 고무로 이루어진 기판을 사용하는 발광 디스플레이 원단은 신축성 및 유연성이 거의 없고, 신축성이나 유연성이 있다고 하더라도 충분하지 못해 사용이 제한되어 다양한 산업분야에서 활용이 제한되는 문제점이 있다.
본 발명은 발광 직물 디스플레이를 구비한 전계발광 직물로서, 다양한 패턴의 단색 또는 다색 정보데이터(문자, 도형, 기호, 그래프 등)를 고휘도로 표시할 수 있으며, 내굴곡성, 내세탁성, 내마모성, 내구성, 가요성, 드레이프성, 전기적 안정성, 3D 기능 등이 탁월한 전계발광 직물를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 합성 섬유, 재생 섬유 또는 천연 섬유로 형성된 베이스층; 상기 베이스층의 상부에 적층된 폴리머층; 상기 폴리머층의 상부에 적층된 제1버스바;
상기 버스바의 상부에 적층된 투명도전층; 상기 투명도전층의 상부에 적층된 형광층; 상기 형광층의 상부에 적층된 유전층; 상기 유전층의 상부에 적층된 계면전극층; 및 상기 계면전극층의 상부에 연결된 제2버스바를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 직물 디스플레이(IFD)를 구비한 전계발광 직물을 제공한다.
또한, 상기 폴리머층은 불소화합물 계열의 폴리머, 폴리우레탄을 포함하는 바인더, 또는 적외선(IR) 또는 자외선(UV) 조사에 의해 경화되는 폴리머 중 선택되는 하나인 것을 특징으로 하는 발광 직물 디스플레이(IFD)를 구비한 전계발광 직물을 제공한다.
또한, 상기 투명도전층은 ITO 페이스트, ATO(안티몬 주석 산화물), 전도성 고분자, 전도성 고분자와 ITO 분말의 혼합물 중 선택되는 적어도 1이상으로 구성되 는 것을 특징으로 하는 발광 직물 디스플레이(IFD)를 구비한 전계발광 직물을 제공한다.
또한, 상기 제1버스바 및 제2버스바는 고전도성의 은(Ag), 금(Au) 또는 구리(Cu) 분말과 바인더의 혼합물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 발광 직물 디스플레이(IFD)를 구비한 전계발광 직물을 제공한다.
또한, (i) 합성 섬유, 재생 섬유 또는 천연 섬유로 형성된 기저층, (ii) 수분산성 폴리우레탄 수지, 용제형 폴리우레탄 수지, 유용성 아크릴 수지, 수용성 아크릴 수지 및 실리콘 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1 이상의 재료로 형성된 프라이머층, (iii) 전도성 고분자, 탄소, 금속(은을 포함함) 물질 중 선택되는 1 이상의 전도성 물질을 바인더[바인더는 수분산성 폴리우레탄 수지, 용제형 폴리우레탄 수지, 유용성 아크릴 수지, 수용성 아크릴 수지 및 실리콘 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 이상의 재료임]와 혼합하여 형성된 전도층으로 구성되는 전도성 원단; 상기 전도성 원단의 상부에 적층된 형광층; 상기 형광층의 상부에 적층된 유전층; 상기 유전층의 상부에 적층된 계면전극층; 및 상기 계면전극층의 상부에 적층된 제2버스바를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 직물 디스플레이(IFD)를 구비하는 전계발광 직물을 제공한다.
또한, 상기 프라이머층은 발수층과 함께 다층구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 발광 직물 디스플레이(IFD)를 구비하는 전계발광 직물을 제공한다.
또한, 상기 전도성 고분자는 폴리아닐린(polyaniline), 폴리피롤(polypyrrole), 폴리티오펜(polythiophene), 폴리설퍼니트리 드(polysulfurnitride), 폴리스티렌설포네이트(PolyStyreneSulfonate)로 이루어진 군에서 1 이상 선택 되는 것을 특징으로 하는 발광 직물 디스플레이(IFD)를 구비하는 전계발광 직물을 제공한다.
또한, 상기 전도성 물질과 바인더의 질량비는 90 : 10 내지 80 : 20인 것을 특징으로 하는 발광 직물 디스플레이(IFD)를 구비하는 전계발광 직물을 제공한다.
또한, 상기 전도층의 두께는 2 내지 500㎛임을 특징으로 하는 발광 직물 디스플레이(IFD)를 구비하는 전계발광 직물을 제공한다.
또한, 상기 전도층의 폭은 10 내지 20mm임을 특징으로 하는 발광 직물 디스플레이(IFD)를 구비하는 전계발광 직물을 제공한다.
또한, 상기 원단의 저항값은 세탁전후 0.5 내지 4Ω임을 특징으로 하는 발광 직물 디스플레이(IFD)를 구비하는 전계발광 직물을 제공한다.
또한, 상기 제2버스바는 고전도성의 은(Ag), 금(Au) 또는 구리(Cu) 분말과 바인더의 혼합물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 발광 직물 디스플레이(IFD)를 구비한 전계발광 직물을 제공한다.
상기 기저층, 프라이머층, 전도층으로 구성된 전도성 원단은 기저층의 상부에 전도층의 두께를 균일하게 유지하기 위한 프라이머층을 형성하는 단계;
상기 프라이머층 상부에 전도층을 형성하는 단계로 제조되는 것을 특징으로 하는 발광 직물 디스플레이(IFD)를 구비하는 전계발광 직물을 제공한다.
또한, 상기 전도층을 형성하기 전에, 베이스층의 표면을 평활하게 하고, 베이스층의 공극을 상쇄하며, 내굴곡성을 보완하기 위해 상기 베이스층의 원단을 압 착 롤러로 가압하는 카렌더링단계를 더 포함함을 특징으로 하는 발광 직물 디스플레이(IFD)를 구비하는 전계발광 직물을 제공한다.
또한, 상기 카렌더링단계 후에 선택적으로 상기 전계발광 직물의 공극을 상쇄시키고, 절연 및 내세탁성, 내굴곡성을 보완하기 위해 투습방수/방수단계를 더 포함함을 특징으로 하는 발광 직물 디스플레이(IFD)를 구비하는 전계발광 직물을 제공한다.
또한, 상기 제2버스바의 상부에 수분산성 폴리우레탄 수지, 용제형 폴리우레탄 수지, 유용성 아크릴 수지, 수용성 아크릴 수지, 실리콘 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리염화비닐(PVC) 수지, 및 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 수지로 이루어진 군으로부터 1이상 선택되는 재료로 형성되는 절연층이 더 적층되는 것을 특징으로 하는 발광 직물 디스플레이(IFD)를 구비한 전계발광 직물을 제공한다.
또한, 상기 절연층은 직접코팅일 경우 건식코팅으로, 라이네이팅일 경우 핫멜트형 도트식 또는 그라비어 방식으로 형성됨을 특징으로 하는 발광 직물 디스플레이(IFD)를 구비하는 전계발광 직물을 제공한다.
또한, 상기 형광층은 ZnS:(Ag,Li), ZnS:(Cu,Al), Y2O2S:Eu 중 선택되는 적어도 1이상의 형광체 분말과 바인더의 혼합물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 발광 직물 디스플레이(IFD)를 구비한 전계발광 직물을 제공한다.
또한, 상기 유전층은 BaTiO3를 비롯한 고유전상수의 물질과 바인더(시아노에틸 풀루란 또는 플루오로레진을 포함함)의 혼합물로 이루어지는 것을 특징으로 하 는 발광 직물 디스플레이(IFD)를 구비한 전계발광 직물을 제공한다.
또한, 상기 계면전극층은 (i) 도전성 분말과 바인더의 혼합물, (ii) 전도성 고분자, 또는 (iii) 상기 도전성 분말과 전도성 고분자의 혼합물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 발광 직물 디스플레이(IFD)를 구비한 전계발광 직물을 제공한다.
또한, KS C7163 방법에 따른 휘도(brightness)가 50∼70 ㏅/㎠, 픽셀(pixel) 수가 16×16 내지 32×32이며, KS K ISO 6330 방법에 따른 내세탁도가 20∼50회이고, KS K 0855 방법에 따른 내굴곡도가 100∼200회인 것을 특징으로 하는 전계발광 직물을 제공한다.
이하 본 발명에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다. 우선, 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.
본 명세서에서 사용하는 용어는 다른 의미임을 필요로 하거나 다른 의미로 표시되지 않는 한 제시된 의미를 갖는다. 또 달리 언급되지 않는 한 단수형은 복수형을 포함하고, 복수형은 단수형을 일반적으로 포함하는 것으로 해석한다.
본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 발광 직물 디스플레이(IFD)를 구비한 전계발광 직물의 구성을 도시한 것이고, 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 직물 디스플레이(IFD)를 구비한 전계발광 직물의 구성을 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전계발광 직물의 전도성 원단의 전도층 패턴의 일실시예를 나타낸 예시도이다.
상기 목적을 달성하기 위한 도 1에 나타난 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 직물 디스플레이(IFD)를 구비한 전계발광 직물는 합성 섬유, 재생 섬유 또는 천연 섬유로 형성된 베이스층 10; 상기 베이스층 10의 상부에 적층된 폴리머층 20; 상기 폴리머층 20의 상부에 적층된 제1버스바 200; 상기 버스바 200의 상부에 적층된 투명도전층 30; 상기 투명도전층 30의 상부에 적층된 형광층 300; 상기 형광층 300의 상부에 적층된 유전층 400; 상기 유전층 400의 상부에 적층된 계면전극층 500; 및 상기 계면전극층 500의 상부에 연결된 제2버스바 600를 포함한다.
바람직하게는 베이스층 10의 상부에 적층된 폴리머층 20은 제1버스바 300등과 베이스층 10 사이의 접착력을 향상시키기 위한 것으로, 그 소재는 불소화합물 계열의 폴리머, 폴리우레탄을 포함하는 바인더, 또는 적외선(IR) 또는 자외선(UV) 조사에 의해 경화되는 폴리머 등이 사용된다. 폴리머층의 두께는 1~60㎛인 것이 바람직하다.
상기 폴리머층 20의 상부에 적층된 제1버스바 200와 계면전극층 500의 상부에 적층된 제2버스바 600는 은(Ag), 금(Au) 또는 구리(Cu)와 같은 고전도성 물질의 분말과 바인더의 혼합물로 이루어지며, 그 두께는 1~20㎛인 것이 바람직하다. 별도로 패터닝된 제1버스바 200와 제2버스바 600는 전도성 저하에 의해 발생될 수 있는 발광시 균일도 저하 현상을 보완하고 노이즈를 제거하는 역할을 한다. 제1버스바 200와 제2버스바 600는 EL 단자부에 연결하는 것이 바람직하다.
상기 제1버스바 200의 상부에 적층된 투명도전층 30은 ITO(인듐 주석 산화물) 분말과 바인더로 이루어진 ITO 페이스트, ATO(안티몬 주석 산화물), 또는 전도성 고분자[예컨대, 폴리아닐린(polyaniline), 폴리피롤(polypyrrole), 폴리티오펜(polythiophene), 폴리설퍼니트리드(polysulfurnitride), 폴리스티렌설포네이트(PolyStyreneSulfonate)]로 이루어져 있거나, 또는 전도성 폴리머와 ITO 분말의 혼합물로 이루어지며, 그 두께는 0.1~10㎛인 것이 바람직하다.
상기 투명도전층 30의 상부에 적층된 형광층 300은 ZnS:(Ag,Li), ZnS:(Cu,Al), Y2O2S:Eu 등과 같은 형광체 분말과 바인더의 혼합물로 이루어지며, 그 두께는 1~50㎛인 것이 바람직하다. 형광층 300에 사용되는 바인더는 형광체 분말보다 유전 상수가 높은 것이 바람직한데, 그 예로는 시아노에틸 풀루란(cyanoethyl pullulan), 플루오로레진 (fluo roresin) 등을 들 수 있다.
상기 유전층 400은 유전 상수가 높은 BaTiO3와 같은 물질과 바인더(예컨대, 시아노에틸 풀루란, 플루오로레진 등)의 혼합물로 이루어지며, 그 두께는 1~30㎛인 것이 바람직하다. 발광 색상을 다양하게 변화시키기 위해서, 형광층 300의 바인더 또는 유전층 400의 바인더에 형광 염료(예: 로다민) 및/또는 형광 안료를 첨가할 수 있다.
상기 계면전극층 500은 도전성 분말(예컨대, 카본, 은 또는 구리 분말, 또는 은이 코팅된 구리 분말 등)과 바인더의 혼합물(페이스트 형태), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리피롤(polypyrrole), 폴리티오펜(polythiophene), 폴리설퍼니트리드(polysulfurnitride), 폴리스티렌설포네이트(PolyStyreneSulfonate) 등의 전도성 고분자, 또는 도전성 분말과 전도성 고분자의 혼합물로 이루어지며, 그 두께는 1~30㎛인 것이 바람직하다.
본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 전도성 원단을 사용하여 구성을 간소화할 수 있다. 전도성 원단을 사용한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 직물 디스플레이(IFD)를 구비한 전계발광 직물는 (i) 합성 섬유, 재생 섬유 또는 천연 섬유로 형성된 기저층 102, (ii) 수분산성 폴리우레탄 수지, 용제형 폴리우레탄 수지, 유용성 아크릴 수지, 수용성 아크릴 수지 및 실리콘 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 이상의 재료로 적층된 프라이머층 104, (iii) 전도성 고분자, 탄소, 금속(은을 포함함) 물질 중 선택되는 1 이상의 전도성 물질을 바인더[바인더는 수분산성 폴리우레탄 수지, 용제형 폴리우레탄 수지, 유용성 아크릴 수지, 수용 성 아크릴 수지 및 실리콘 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 이상의 재료임]와 혼합하여 적층된 전도층 106으로 구성되는 전도성 원단 100; 상기 전도성 원단 100의 상부에 적층된 형광층 300; 상기 형광층 300의 상부에 적층된 유전층 400; 상기 유전층 400의 상부에 적층된 계면전극층 500; 및 상기 계면전극층 500의 상부에 적층된 제2버스바 600를 포함한다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전계발광 직물의 전도성 원단의 제조공정도이다.
도 3 및 도4에 나타난 바와 같이 상기 전도성 원단 100은 합성섬유, 재생섬유 또는 천연섬유로 형성된 기저층의 상부에 전도층의 두께를 균일하게 유지하기 위한 프라이머층을 형성하는 단계, 상기 프라이머층 상부에 통전가능한 전도층을 형성하는 단계, 상기 전도층의 상부에 전도층의 손상을 방지하기 위한 절연층을 형성하는 단계로 제조된다.
상기 기저층 102의 표면을 평활하게 하고, 기저층 102의 공극을 상쇄하며, 내굴곡성의 향상을 위해 상기 기저층 102의 원단을 압착 롤러로 가압하는 카렌더링(calendering)단계를 추가할 수 있다.
상기 전도성 원단 100의 기저층 102을 캘린더링하면, 기저층 표면이 평활하게 되고, 기저층 102의 공극이 상쇄될 수 있으며, 궁극적으로 원단 전체의 내굴곡성을 향상시킬 수 있다.
한편, 상기 카렌더링단계 후에 선택적으로 기저층 102을 구성하는 전도성 원단 100에 투습방수가공 또는 방수가공을 처리할 수 있다. 투습방수 또는 방수처리 로 형성되는 기공은 기저층 102을 구성하는 원단의 공극을 상쇄시킬 뿐만 아니라 절연 및 내세탁성, 내굴곡성을 보완하는 역할을 한다. 투습방수가공에 사용되는 물질은 전도성 소재와 상용성이 있는 수지를 도포하는 것이 바람직하다.
상기 프라이머층 104은 기저층의 표면 균일성을 위한 것으로, 수분산성 폴리우레탄 수지, 용제형 폴리우레탄 수지, 유용성 아크릴 수지, 수용성 아크릴 수지 및 실리콘 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 이상의 재료의 나이프 롤 코팅, 오버 롤 코팅, 플로우팅 나이프 코팅 또는 나이프 오버 코팅에 의해 형성될 수 있다.
또한, 상기 프라이머층 104은 형성된 단일층으로 형성될 수 있고, 발수층(미도시)과 함께 다층구조로 형성될 수 있다. 상기 발수층은 일반 발수가공법에 의해 수행될 수 있고 비제한적인예로 불소또는 실리콘 재질로 이루어질 수 있다. 상기 발수층이 형성되는 경우 전도층이 형성될 표면 및/또는 이면에 형성될 수 있다. 이 경우 전도층을 구성하는 수지성분이 제조공정에서 원단에 스며드는 현상을 방지할 수 있는 장점이 있다.
상기 프라이머층 104을 형성함에 있어 전술한 바와 같이 발수층을 형성하여 복층구조로서 프라이머층을 구성하는 경우 상기 발수층은 카렌더링단계 전 또는 후에 실시할 수 있다. 도 3에 도시된 공정도에서는 카렌더링단계 전에 발수층을 형성하는 단계를 예시한 것이고 도 4에 도시된 공정도는 카렌더링단계 후에 발수층 및/또는 프라이머층을 형성하는 단계를 예시한 것이나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 프라이머층 104 상부에 미리 설계된 형태에 따라 전도층 106이 형성된다.
상기 전도층 106은 전도성 고분자, 탄소, 금속(은을 포함함) 물질 중 선택되는 1 이상의 전도성 물질을 바인더와 혼합하여 적층되는 것으로 상기 전도성 물질과 바인더의 질량비 90 : 10 내지 80 : 20로 혼합되어 사용되는 것이 바람직할 것이다.
상기 전도성 고분자는 상기 전도성 고분자는 폴리아닐린(polyaniline), 폴리피롤(polypyrrole), 폴리티오펜(polythiophene), 폴리설퍼니트리드(polysulfurnitride), 폴리스티렌설포네이트(PolyStyreneSulfonate) 등으로 이루어진 군에서 1 이상 선택 되는 것을 사용할 수 있으며, 바인더는 수분산성 폴리우레탄 수지, 용제형 폴리우레탄 수지, 유용성 아크릴 수지, 수용성 아크릴 수지 및 실리콘 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 이상을 사용할 수 있다.
상기 전도층 106의 두께는 2 내지 500㎛가 바람직한데, 상기 범위 미만인 경우 전도층 두께의 균일성을 확보하기 어려운 문제점이 있고, 상기 범위를 초과하는 경우 저항값이 상승하여 전력소모가 증가되는 문제가 있다. 더욱 바람직하게는 10 내지 20㎛일 수 있다.
또한 전도층 106의 폭은 10 내지 20mm 정도가 바람직한데, 전도층 106의 폭이증가할수록 저항값이 저하되어 전류가 안정적으로 통전할 수 있기는 하나 전도층 106의 폭이 제한없이 증가하면 제조원가문제와 함께 피복성에 문제가 있다. 한편 본 발명에 의한 원단의 저항치는 세탁전후로 0.5 내지 4Ω을 유지함이 바람직한데, 상기 범위미만은 현실적으로 구현되기 어려우며 상기 범위를 초과하는 경우 전류가 안정적으로 통전하는데 문제가 있다.
상기 전도층 106이 도포되는 방식은 코팅, 인쇄, 전사나염 등 다양한 방식이 적용될 수 있다. 상기 전도층 106을 프린팅에 의해 형성할 경우 사용될 전자기기의 부착위치 등에 제한 받지 않으면서 설계된 형태에 따라 원단에 회로를 설계할 수 있다.
도 5는 본 발명의 전도성 원단에 전도층을 형성시킨 전도층 패턴의 하나의 예를나타낸 것으로서 도 5에 도시된 전도층 패턴에 한정되지 않고 다양한 회로패턴을 구현할 수 있으며, 이러한 점에서 전도성 원단은 유연성 직물(원단)기반 인쇄회로기판(Flexible PrintedFabric Circuit Board, FPFCB)이라 할 수 있다.
상기의 전도성 원단 100, 상기 전도성 원단 100의 상부에 적층된 형광층 300; 상기 형광층 300의 상부에 적층된 유전층 400; 상기 유전층 400의 상부에 적층된 계면전극층 500; 및 상기 계면전극층 500의 상부에 적층된 제2버스바 600로 구성된 본 발명에 따른 발광 직물 디스플레이(IFD)를 구비한 전계발광 직물은 전도성 원단 100과 제2버스바 600는 EL 단자부에 연결하는 것이 바람직하다.
위에서 설명한 본 발명에 따른 발광 직물 디스플레이(IFD)를 구비한 전계발광 직물의 가요성(유연성), 투습방수 또는 방수 기능을 향상시키기 위해 제2버스바의 상부에 절연층 700을 형성할 수 있다.
상기 절연층은 용제형 폴리우레탄계 수지, 수분산성 폴리우레탄계 수지, 유 용성 아크릴계 수지, 수용성 아크릴계 수지, 실리콘계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE)계 수지를 직접코팅, 프린팅, 라미테이팅하여 형성될 수 있다. 상기 코팅방식일 경우 건식방법이 바람직하며, 라이네이팅 방식일 경우 핫멜트형 도트식 또는 그라비어 방식이 바람직하다.
또한, 상기 절연층 700은 본 발명의 전계발광 직물의 단면뿐만 아니라 양면에 형성시킬 수 있다. 본 발명의 발광 직물 디스플레이를 구비한 전계발광 직물이 사용상의 특성으로 여러 번의 세탁이 요구될 경우에는 장기적으로 내구성을 가지기 위해 절연층을 형성하는 것이 바람직할 것이다.
본 발명의 발광 직물 디스플레이를 구비한 전계발광 직물는 KS C7163 방법에 따른 휘도(brightness)가 50~70 /, KS K ISO 6330 방법에 따른 내세탁도가 20~60회이고, KS K 0855 방법에 따른 내굴곡도가 100~250회이다.
본 발명에 따른 발광 직물 디스플레이(Illuminated Fabric Display)를 구비한 전계발광(electroluminescent) 직물은 다양한 패턴의 단색 또는 다색 정보데이터(문자, 도형, 기호, 그래프 등)를 고휘도로 표시할 수 있는 것으로서, 내굴곡성, 내세탁성, 내마모성, 내구성, 가요성, 드레이프성, 전기적 안정성, 3D 기능 등이 탁월하다. 또한, 본 발명에 이용되는 발광 직물 디스플레이는 빠른 응답 속도 , 고휘도, 저전력 및 초박막화 등의 장점이 있기 때문에 텍스타일 디스플레이 (textile display) 분야에 폭넓게 활용될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 발광 직물 디스플레이를 구비한 전계발광 직물은 신축성 및 유연성이 뛰어나 다양한 산업분야에서 활용될 수 있을 것이다.
하기 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐이므로, 본 발명의 범주가 하기 실시예에 국한되는 것으로 해석되어서는 아니된다. 따라서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 첨부된 특허청구범위에 기재된 사항으로부터 도출되는 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 변형, 수정 및 응용이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
실시예 1
합성 섬유, 재생 섬유 또는 천연 섬유로 형성된 베이스층 10; 상기 베이스층의 상부에 적층된 폴리머층; 상기 폴리머층의 상부에 적층된 제1버스바; 상기 버스바의 상부에 적층된 투명도전층; 상기 투명도전층의 상부에 적층된 형광층; 상기 형광층의 상부에 적층된 유전층; 상기 유전층의 상부에 적층된 계면전극층; 및 상기 계면전극층의 상부에 연결된 제2버스바를 포함하는 발광 직물 디스플레이(IFD)를 구비한 전계발광 직물는 KS C7163 방법에 따른 휘도(brightness)가 55 /, KS K ISO 6330 방법에 따른 내세탁도가 33회이고, KS K 0855 방법에 따른 내굴곡도가 140회이었다.
실시예 2
합성 섬유, 재생 섬유 또는 천연 섬유로 형성된 베이스층 10; 상기 베이스층의 상부에 적층된 폴리머층; 상기 폴리머층의 상부에 적층된 제1버스바; 상기 버스바의 상부에 적층된 투명도전층; 상기 투명도전층의 상부에 적층된 형광층; 상기 형광층의 상부에 적층된 유전층; 상기 유전층의 상부에 적층된 계면전극층; 상기 계면전극층의 상부에 연결된 제2버스바; 및 상기 제2버스바의 상부에 적층된 수분산성 폴리우레탄 수지, 용제형 폴리우레탄 수지, 유용성 아크릴 수지, 수용성 아크릴 수지, 실리콘 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리염화비닐(PVC) 수지, 및 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 이상의 재료로 적층된 절연층를 포함하는 발광 직물 디스플레이(IFD)를 구비한 전계발광 직물는 KS C7163 방법에 따른 휘도(brightness)가 57 /, KS K ISO 6330 방법에 따른 내세탁도가 41회이고, KS K 0855 방법에 따른 내굴곡도가 154회이었다.
실시예 3
(i) 합성 섬유, 재생 섬유 또는 천연 섬유로 형성된 기저층, (ii) 수분산성 폴리우레탄 수지, 용제형 폴리우레탄 수지, 유용성 아크릴 수지, 수용성 아크릴 수지 및 실리콘 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 이상의 재료로 적층된 프라이머층, (iii) 전도성 고분자와 탄소와 금속(은을 포함함) 물질을 바인더[바인더는 수분산성 폴리우레탄 수지, 용제형 폴리우레탄 수지, 유용성 아크릴 수지, 수용성 아크릴 수지 및 실리콘 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 이상의 재료임]와 혼합하여 적층된 전도층으로 구성되는 전도성 원단; 상기 전도성 원단의 상부에 적층된 형광층; 상기 형광층의 상부에 적층된 유전층; 상기 유전층의 상부에 적층된 계면전극층; 및 상기 계면전극층의 상부에 적층된 제2버스바를 포함하는, 발광 직물 디스플레이 (IFD)를 구비한 전계발광 직물는 KS C7163 방법에 따른 휘도(brightness)가 67 /, KS K ISO 6330 방법에 따른 내세탁도가 46회이고, KS K 0855 방법에 따른 내굴곡도가 170회이었다.
실시예 4
(i) 합성 섬유, 재생 섬유 또는 천연 섬유로 형성된 기저층, (ii) 수분산성 폴리우레탄 수지, 용제형 폴리우레탄 수지, 유용성 아크릴 수지, 수용성 아크릴 수지 및 실리콘 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 이상의 재료로 적층된 프라이머층, (iii) 전도성 고분자와 탄소와 금속(은을 포함함) 물질을 바인더[바인더는 수분산성 폴리우레탄 수지, 용제형 폴리우레탄 수지, 유용성 아크릴 수지, 수용성 아크릴 수지 및 실리콘 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 이상의 재료임]와 혼합하여 적층된 전도층으로 구성되는 전도성 원단; 상기 전도성 원단의 상부에 적층된 형광층; 상기 형광층의 상부에 적층된 유전층; 상기 유전층의 상부에 적층된 계면전극층; 상기 계면전극층의 상부에 적층된 제2버스바; 및 상기 제2버스바의 상부에 적층된 수분산성 폴리우레탄 수지, 용제형 폴리우레탄 수지, 유용성 아크릴 수지, 수용성 아크릴 수지, 실리콘 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리염화비닐(PVC) 수지, 및 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 이상의 재료로 적층된 절연층를 포함하는 발광 직물 디스플레이 (IFD)를 구비한 전계발광 직물는 KS C7163 방법에 따른 휘도(brightness)가 69 /, KS K ISO 6330 방법에 따른 내세탁도가 57회이고, KS K 0855 방법에 따른 내굴곡도가 231회이었다.
본 발명의 발광 직물 디스플레이(IFD) 기술은 상황에 따라 색, 문자, 그래픽 등을 변형시켜 착용자의 개성의 표출을 가능하게 하는 의류에 활용할 수 있으며, 의류에 전자책(e-book), 전자 시계, 지도 등을 디스플레이함으로써 새롭고 독특한 기능을 부여할 수 있고, 군복, 군용 텐트, 안전복, 미아 방지용 의복 등에 활용할 수 있으며, 커텐, 소파 등의 장식품의 이미지를 변화시켜 실내장식 효과를 높이거나 또는 실시간 영상이 변화하는 디스플레이용 액자를 제작하는데 활용할 수 있을 뿐만 아니라, 광고 및 인테리어 산업분야에 혁신적으로 응용될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환 , 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.
특히, 본 발명을 설명함에 있어 섬유에 적용되는 예만을 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 발광 직물 디스플레이(IFD)를 구비한 전계발광 직물의 구성을 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 직물 디스플레이(IFD)를 구비한 전계발광 직물의 구성을 도시한 것이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전계발광 직물의 전도성 원단의 제조공정도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전계발광 직물의 전도성 원단의 전도층 패턴의 일실시예를 나타낸 예시도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10: 베이스층 20: 폴리머층 30: 투명도전층
100: 전도성 원단 102: 기저층 104: 프라이머층
106: 전도층 200: 제1버스바 300: 형광층
400: 유전층 500: 계면전극층 600: 제2버스바
700: 절연층

Claims (21)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. (i) 합성 섬유, 재생 섬유 또는 천연 섬유로 형성된 기저층, (ii) 수분산성 폴리우레탄 수지, 용제형 폴리우레탄 수지, 유용성 아크릴 수지, 수용성 아크릴 수지 및 실리콘 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1 이상의 재료로 형성된 프라이머층, (iii) 전도성 고분자, 탄소, 금속(은을 포함함) 물질 중 선택되는 1 이상의 전도성 물질을 바인더[바인더는 수분산성 폴리우레탄 수지, 용제형 폴리우레탄 수지, 유용성 아크릴 수지, 수용성 아크릴 수지 및 실리콘 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 이상의 재료임]와 혼합하여 형성된 전도층으로 구성되는 전도성 원단;
    상기 전도성 원단의 상부에 적층된 형광층;
    상기 형광층의 상부에 적층된 유전층;
    상기 유전층의 상부에 적층된 계면전극층; 및
    상기 계면전극층의 상부에 적층된 제2버스바를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 직물 디스플레이(IFD)를 구비하는 전계발광 직물.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 프라이머층은 발수층과 함께 다층구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 발광 직물 디스플레이(IFD)를 구비하는 전계발광 직물.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 전도성 고분자는 폴리아닐린(polyaniline), 폴리피롤(polypyrrole), 폴리티오펜(polythiophene), 폴리설퍼니트리드(polysulfurnitride), 폴리스티렌설포네이트(PolyStyreneSulfonate)로 이루어진 군에서 1 이상 선택 되는 것을 특징으로 하는 발광 직물 디스플레이(IFD)를 구비하는 전계발광 직물.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 전도성 물질과 바인더는 질량비는 90 : 10 내지 80 : 20 인것을 특징으로 하는 발광 직물 디스플레이(IFD)를 구비하는 전계발광 직물.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 전도층의 두께는 2 내지 500㎛임을 특징으로 하는 발광 직물 디스플레이(IFD)를 구비하는 전계발광 직물.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 전도층의 폭은 10 내지 20mm임을 특징으로 하는 발광 직물 디스플레이(IFD)를 구비하는 전계발광 직물.
  11. 제5항에 있어서,
    상기 전도성 원단의 저항값은 세탁전후 0.5 내지 4Ω임을 특징으로 하는 발광 직물 디스플레이(IFD)를 구비하는 전계발광 직물.
  12. 제5항에 있어서,
    상기 제2버스바는 고전도성의 은(Ag), 금(Au) 또는 구리(Cu) 분말과 바인더의 혼합물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 발광 직물 디스플레이(IFD)를 구비한 전계발광 직물.
  13. (i) 합성 섬유, 재생 섬유 또는 천연 섬유로 형성된 기저층, (ii) 수분산성 폴리우레탄 수지, 용제형 폴리우레탄 수지, 유용성 아크릴 수지, 수용성 아크릴 수지 및 실리콘 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1 이상의 재료로 형성된 프라이머층, (iii) 전도성 고분자, 탄소, 금속(은을 포함함) 물질 중 선택되는 1 이상의 전도성 물질을 바인더[바인더는 수분산성 폴리우레탄 수지, 용제형 폴리우레탄 수지, 유용성 아크릴 수지, 수용성 아크릴 수지 및 실리콘 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 이상의 재료임]와 혼합하여 형성된 전도층으로 구성되는 전도성 원단, 상기 전도성 원단의 상부에 적층된 형광층, 상기 형광층의 상부에 적층된 유전층, 상기 유전층의 상부에 적층된 계면전극층, 상기 계면전극층의 상부에 적층된 제2버스바를 포함하는 발광 직물 디스플레이(IFD)를 구비하는 전계발광 직물이 형성되되,
    상기 기저층, 프라이머층, 전도층으로 구성된 전도성 원단은 기저층의 상부에 전도층의 두께를 균일하게 유지하기 위한 프라이머층을 형성하는 단계;
    상기 프라이머층 상부에 전도층을 형성하는 단계로 제조되는 것을 특징으로 하는 발광 직물 디스플레이(IFD)를 구비하는 전계발광 직물 제조방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 전도층을 형성하기 전에, 기저층의 표면을 평활하게 하고, 기저층의 공극을 상쇄하며, 내굴곡성을 보완하기 위해 상기 기저층의 원단을 압착 롤러로 가압하는 카렌더링단계를 더 포함함을 특징으로 하는 발광 직물 디스플레이(IFD)를 구비하는 전계발광 직물 제조방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 카렌더링단계 후에 선택적으로 상기 전계발광 직물의 공극을 상쇄시키고, 절연 및 내세탁성, 내굴곡성을 보완하기 위해 투습방수/방수단계를 더 포함함을 특징으로 하는 발광 직물 디스플레이(IFD)를 구비하는 전계발광 직물 제조방법.
  16. 제5항 내지 제12항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 제2버스바의 상부에 수분산성 폴리우레탄 수지, 용제형 폴리우레탄 수지, 유용성 아크릴 수지, 수용성 아크릴 수지, 실리콘 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리염화비닐(PVC) 수지, 및 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 수지로 이루어진 군으로부터 1이상 선택되는 재료로 형성되는 절연층이 더 적층되는 것을 특징으로 하는 발광 직물 디스플레이(IFD)를 구비한 전계발광 직물.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 절연층은 직접코팅일 경우 건식코팅으로, 라이네이팅일 경우 핫멜트형 도트식 또는 그라비어 방식으로 형성됨을 특징으로 하는 발광 직물 디스플레이(IFD)를 구비하는 전계발광 직물.
  18. 제5항 내지 제12항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 형광층은 ZnS:(Ag,Li), ZnS:(Cu,Al), Y2O2S:Eu 중 선택되는 적어도 1이상의 형광체 분말과 바인더의 혼합물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 발광 직물 디스플레이(IFD)를 구비한 전계발광 직물.
  19. 제5항 내지 제12항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 유전층은 BaTiO3를 비롯한 고유전상수의 물질과 바인더(시아노에틸 풀루란 또는 플루오로레진을 포함함)의 혼합물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 발광 직물 디스플레이(IFD)를 구비한 전계발광 직물.
  20. 제5항 내지 제12항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 계면전극층은 (i) 도전성 분말과 바인더의 혼합물, (ii) 전도성 고분자, 또는 (iii) 상기 도전성 분말과 전도성 고분자의 혼합물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 발광 직물 디스플레이(IFD)를 구비한 전계발광 직물.
  21. 제5항 내지 제12항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    KS C7163 방법에 따른 휘도(brightness)가 50∼70 ㏅/㎠, 픽셀(pixel) 수가 16×16 내지 32×32이며, KS K ISO 6330 방법에 따른 내세탁도가 20∼60회이고, KS K 0855 방법에 따른 내굴곡도가 100∼250회인 것을 특징으로 하는 전계발광 직물.
KR1020080126799A 2007-12-12 2008-12-12 발광 직물 디스플레이를 구비한 전계발광 직물 KR101093728B1 (ko)

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