KR101143267B1 - 전기화학발광 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

전기화학발광 장치 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기화학발광 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 전기화학발광 장치는, 최외각면을 이루는 한 쌍의 투명 기판; 투명 기판 각각에 형성되며, 각각이 외부 전원과 전기적으로 연결되는 한 쌍의 투명 전도층; 일방의 투명 전도층 상에 형성되는 금속산화물 나노튜브 전극층; 금속산화물 나노튜브 전극층과 타방의 투명 전도층 사이에 간격을 형성하여 밀봉하는 스페이서; 및 간격 사이에 형성되어, 투명 전도층에 인가되는 전압에 의해 화학 반응을 일으켜 광을 발생시키는 발광 전해질을 포함한다.
본 발명의 전기화학발광 장치 및 그 제조 방법은 발광셀 내의 전하전달 및 반응 기구를 극대화시키는 구조를 가질 수 있기 때문에, 발광 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 전기화학발광 장치의 제조 공정을 간단히 할 수 있는 효과가 있다.

Description

전기화학발광 장치 및 그 제조 방법{apparatus for electrochemiluminescence and method for manufacturing thereof}
본 발명은 전기화학발광 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
최근, 반도체 공정기술을 기반으로 하는 각종 전자 디바이스의 소형?경량화와 더불어, 박형 표시 장치 산업이 급성장하고 있다. 현재 LCD(liquid crystal display)와 PDP(plasma display panel)가 박형 표시 장치 시장을 주도해 오고 있으나, 최근에는 FED(field emission display)나 OLED(organic light emitting diode) 등의 신기술에 의한 상용화가 점차 구체화되기 시작하면서 전 세계적으로 많은 기업들이 표시 장치 산업에 경쟁적으로 참여하고 있다. 그리고 발광 소자 분야에서도 LED(light emitting diode)를 비롯하여 EL(electroluminescence)과 같은 고효율의 면 발광형 소자에 대한 상용화가 추진되고 있다.
이러한 배경 하에서 표시 장치에서 조명산업에 이르기까지 향후 거대 시장을 주도할 차세대 발광 장치에 대한 연구가 세계적인 이슈로 되고 있으며, 새로운 발광 재료 및 발광 소자 개발에 대한 연구는 원천기술 선점과 고부가 가치의 실현이라는 측면에서 많은 연구자들로부터 주목을 받고 있다.
이와 같은 이유로 전기화학발광(ECL, electrochemiluminescence) 장치에 대한 연구도 최근 들어 주목을 받고 있다. 전기화학발광 장치는 EL과 CL(cathodoluminescence)의 특징을 조합한 발광 장치로서, 염료 태양전지와 그 구조가 유사하며, 반투명에다 제작 공정 또한 간단하다는 이점이 있다. 전기화학발광 장치는 두께가 수 의 액체 및 준 고체 형이고, 수 V의 저전압 구동으로 발광한다. 게다가 직류와 교류 양방의 구동이 가능하여 OLED에서 지적되고 있는 직류 구동에 의한 수명단축 문제를 극복할 수 있다.
하지만, 전기화학발광 장치가 표시 장치로서의 상용화 진입을 위해서는 발광 효율의 향상, 내구성 향상, 제조 공정의 단순화 등 개선되어야 할 문제점들이 아직 많이 남아있다.
본 발명은 상기의 문제를 해결하기 위해서 안출된 것으로, 발광 효율을 향상시키며, 제조 공정을 간단히 할 수 있는 전기화학발광 장치 및 그 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명이 해결하려는 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 여기에 언급되지 않은 본 발명이 해결하려는 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 전기화학발광 장치는, 최외각면을 이루는 한 쌍의 투명 기판; 투명 기판 각각에 형성되며, 각각이 외부 전원과 전기적으로 연결되는 한 쌍의 투명 전도층; 일방의 투명 전도층 상에 형성되는 금속산화물 나노튜브 전극층; 금속산화물 나노튜브 전극층과 타방의 투명 전도층 사이에 간격을 형성하여 밀봉하는 스페이서; 및 간격 사이에 형성되어, 투명 전도층에 인가되는 전압에 의해 화학 반응을 일으켜 광을 발생시키는 발광 전해질을 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 전기화학발광 장치의 금속산화물 나노튜브 전극층은 TiO2 또는 SnO2 중 어느 하나의 금속산화물 재질인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 전기화학발광 장치의 발광 전해질은 Ru(bpy)3(PF6)2와 PC(Propylene carbonate)의 혼합물인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 외부 전원으로부터 인가되는 전압에 의해 발광 전해질의 화학 반응을 일으켜 광을 발생시키는 전기화학발광 장치의 제조 방법은, 최외각면을 이루는 한 쌍의 투명 기판을 형성하는 투명 기판 형성 단계; 외부 전원과 전기적으로 연결되는 한 쌍의 투명 전도층을 투명 기판 각각에 형성하는 투명 전도층 형성 단계; 금속산화물 나노튜브 전극재를 일방의 투명 전도층 상에 도포하고 소성하여 금속산화물 나노튜브 전극층을 형성하는 금속산화물 나노튜브 전극층 형성 단계; 금속산화물 나노튜브 전극층과 타방의 투명 전도층 사이에 간격을 형성하여 밀봉하는 스페이서를 형성하는 스페이서 형성 단계; 및 발광 전해질을 간격 사이에서 주입하는 발광 전해질 주입 단계를 포함한다.
또한, 본 발명의 전기화학발광 장치의 제조 방법에 따른 금속산화물 나노튜브 전극층은 TiO2 또는 SnO2 중 어느 하나의 금속산화물 재질로 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 전기화학발광 장치의 제조 방법에 따른 금속산화물 나노튜브 전극재는, H2O와 NH4F를 혼합한 전해 용액 내에서 금속 박판을 아노다이징(anodizing)시켜 금속산화물 나노튜브 박판을 형성하는 단계와, 금속산화물 나노튜브 박판을 소결로에서 소결한 후 분말 상태의 금속산화물 나노튜브 파우더를 형성하는 단계와, 금속산화물 나노튜브 파우더를 페이스트 상태의 전극재로 제조하는 단계를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 전기화학발광 장치의 제조 방법에 따른 소결 온도는 400℃ ~ 600℃인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 전기화학발광 장치의 제조 방법에 따른 발광 전해질은 Ru(bpy)3(PF6)2와 PC를 혼합하여 형성하는 것을 특징으로 한다.
상기 과제의 해결 수단에 의해, 본 발명의 전기화학발광 장치 및 그 제조 방법은 발광셀 내의 전하전달 및 반응 기구를 극대화시키는 구조를 가질 수 있기 때문에, 발광 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 전기화학발광 장치의 제조 공정을 간단히 할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전기화학발광 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전기화학발광 장치의 동작 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전기화학발광 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 금속산화물 나노튜브 전극재의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 TiO2 나노튜브 파우더를 이용하여 TiO2 나노튜브 페이스트 전극재를 제조하는 방법을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 금속산화물 나노튜브 전극재의 제조 방법으로 형성한 실제 TiO2 나노튜브를 나타낸 사진이다.
이상과 같은 본 발명에 대한 해결하려는 과제, 과제의 해결 수단, 발명의 효과를 포함한 구체적인 사항들은 다음에 기재할 실시예 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전기화학발광 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 전기화학발광 장치는 투명 기판(111, 112), 투명 전도층(121, 122), 금속산화물 나노튜브 전극층(130), 스페이서(140, spacer) 및 발광 전해질(150)을 포함한다.
투명 기판(111, 112)은 전기화학발광 장치의 최외각면에 배치되어 전기화학발광 장치의 토대를 이룬다. 투명 기판(111, 112)은 글라스(glass) 재질로 형성된다.
투명 전도층(121, 122, TCO라고도 함)은 각각의 투명 기판(111, 112) 상에 형성되며, 외부 전원과 전기적으로 연결되어 발광 전해질(150)에 전압을 공급한다. 투명 전도층(121, 122)은 투명성과 전기 전도성을 가지는 FTO(F:SnO2) 또는 ITO(indium tin oxide) 중 어느 하나의 재질로 형성하는 것이 바람직하다.
금속산화물 나노튜브 전극층(130)은 일방의 투명 전도층(121) 상에 형성되며, 발광 전해질(150)과의 접촉 면적을 증가시켜 전압 인가시 화학 반응을 증가시킨다. 즉, 본 발명의 일실시예에서는 투명전도층(121)과 발광 전해질(150) 사이에 표면적이 넓은 나노튜브 형상의 금속산화물 나노튜브 전극층(130)을 채용함으로써, 발광 전해질(150)과의 전자 교환을 위한 접촉 면적을 증가시킬 수 있으며, 이에 따라 발광 효율을 향상시킬 수 있다. 여기서, 금속산화물 나노튜브 전극층은 전기 전도성과 산화환원 반응성이 우수하며, 나노튜브 형상의 제조가 용이한 TiO2 또는 SnO2 중 어느 하나의 금속산화물 재질로 형성하는 것이 바람직하다.
한편, 금속산화물 나노튜브 전극층(130)이 형성된 투명 전도층(121)은 전기화학발광 장치 구동시 캐소드 전극으로 사용되며, 타방의 투명 전도층(122)은 전기화학발광 장치 구동시 애노드 전극으로 사용된다. 애노드 전극에 금속산화물 나노튜브 전극층을 형성하면, 오히려 전극으로부터 전해질로의 정공 주입을 방해하기 때문이다. 또한, 금속산화물 나노튜브 전극층(130)은 나노튜브 형상이므로, 전압 인가시 발생되는 광을 일방의 투명 기판(111) 방향으로도 투과시킬 수 있다.
스페이서(140)는 금속산화물 나노튜브 전극층(130)과 타방의 투명 전도층(122) 사이에 발광 전해질(150)을 주입하기 위한 간격을 형성하는 한편, 간격 사이를 외부로부터 밀봉한다. 스페이서(140)는 고분자 수지 필름재로 형성된다.
발광 전해질(150)은 금속산화물 나노튜브 전극층(130)과 타방의 투명 전도층(122) 사이에 형성되며, 외부 전원으로부터 인가되는 전압에 의해 화학 반응을 일으켜 광을 발생시킨다. 발광 전해질(150)은 Ru계 금속화합물(Ru(bpy)3 2+) 베이스의 산화/환원 발광 전해질로서, 광을 잘 발생시키기 위해 Ru(bpy)3(PF6)2와 PC(propylene carbonate)의 혼합물로 형성하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 전기화학발광 장치의 발광 효율을 향상시키는 데에는 금속산화물 나노튜브 전극층(130)의 표면적, 결정성, 입자 크기 등이 주요 인자로 작용하므로, 본 발명의 일실시예에서는 이들 인자를 개선하기 위해 금속산화물을 직경이 나노미터 크기로 긴 관상, 섬유상 구조를 가지는 나노튜브 형상의 금속산화물 나노튜브 전극층(130)을 형성한다. 이에 따라, 나노튜브 구조와 대별되는 다공질 구조에 비교하여 표면적 증가와 전자흐름의 특수성을 가질 수 있다. 전자흐름의 특수성은 나노 사이즈(size)라는 한정된 공간에서 한 쪽 방향으로 전자가 흐르므로 양자 효과가 발생하는 것으로, 전기화학발광 장치 구동시 미니밴드가 형성되어 전자를 산란 없이 전송할 수 있다. 따라서, 금속산화물 나노튜브 전극층(130)의 광범위한 나노튜브 구조 내에서는 Ru(Ⅱ)의 산화-환원 작용과 Ru(Ⅰ)와 Ru(Ⅲ) 간의 재결합 과정이 활발히 일어나면서 전하 전달 및 반응 효율에 크게 기여할 수 있다. 즉, 본 발명의 일실시예에서는 금속산화물 나노튜브 전극층을 채용하는 간단한 구조로 전기화학발광 장치의 발광 효율을 효과적으로 향상시킬 수 있다(약 400~500cd/m2 향상).
이와 같은 구조를 이루는 본 발명의 일실시예에 따른 전기화학발광 장치는 표시 장치로 사용되는 경우 하나의 단위 셀이 되며, 외부 전원으로부터 전압 인가시 다음의 도 2와 같은 동작을 하여 발광하게 된다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전기화학발광 장치의 동작 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 발광 전해질로 사용되는 Ru계 금속화합물은 Ru 금속원자를 중심으로 그 주위에 유기물(배위자)을 결합시킨 구조로서, 통상 Ru(bpy)3 2+[Ru(Ⅱ)]의 형태로 안정화되어 있다. 여기에 전압을 인가하여 발광에 이르기까지의 반응과정을 정리하면 다음과 같다. 먼저, 전극(Electrode) 양단에 외부 전압(약 3V)을 인가하면, Ru계 발광 전해질 내의 Ru(Ⅱ) 이온이 캐소드 전극 근방에서 Ru(Ⅰ)으로 환원되고, 애노드 전극에서는 Ru(Ⅲ)로 산화된다. 이들 Ru(Ⅰ) 및 Ru(Ⅲ) 이온들은 전계에 의해 발광 전해질 내에서 서로 가속되어 확산된다. 그 과정에서 재결합이 발생되어 전자의 교환에 의해 Ru(Ⅰ)와 Ru(Ⅲ)은 Ru(Ⅱ)*의 형태로 여기 된다. Ru(Ⅱ)*는 다시 기저상태인 Ru(Ⅱ)로 천이되는데 이때 발광이 일어나고 전기화학발광 장치의 작동 과정이 완성된다. 그러므로, 전기화학발광 장치의 효율은 전극 근방에서의 Ru(Ⅱ)의 산화-환원 작용과 Ru(Ⅰ)와 Ru(Ⅲ) 간의 재결합 과정에 크게 영향을 받게 된다. 전기화학발광 장치 내에서 발광 전해질의 발광과정에 수반되는 화학 반응식을 정리하면 아래 화학식 1 내지 화학식 4와 같다.
Figure 112010009479295-pat00001
Figure 112010009479295-pat00002
Figure 112010009479295-pat00003
Figure 112010009479295-pat00004
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전기화학발광 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 먼저, 최외각면을 이루는 한 쌍의 투명 기판(111, 112)을 형성한다. 투명 기판(111, 112)은 유리 재질로 형성한다.
이후, 외부 전원과 전기적으로 연결되는 한 쌍의 투명 전도층(121, 122)을 투명 기판(111, 112) 각각에 형성한다. 투명 전도층(121, 122)은 FTO 또는 ITO 중 어느 하나의 재질로 형성한다.
이후, TiO2 또는 SnO2 금속산화물 나노튜브 전극재를 일방의 투명 전도층(121) 상에 도포한 후, 고온에서 소성하여 금속산화물 나노튜브 전극층(130)을 형성한다. 금속산화물 나노튜브 전극재는 Ti 또는 Sn 금속을 나노튜브 형상의 금속산화물로 형성한 페이스트 상태의 전극재로서, 우수한 결정성과 넓은 표면적을 가진다. 금속산화물 나노튜브 전극재의 제조 방법에 관한 보다 상세한 설명은 이후, 도 4 및 도 5를 참조하여 후술하기로 한다. 이 전극재를 이용하여 형성한 금속산화물 나노튜브 전극층(130)은 표면적과 전자흐름의 특수성이 향상되므로 발광 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 도포 후 대략 450℃의 고온으로 소성하게 되면, 투명 전도층(121)과 금속산화물 나노튜브 전극층(130)의 접착력을 향상시킬 수 있으며, 제조 후 전기화학발광 장치 구동시 전도성도 우수해지는 장점이 있다. 고온 소성법에 의해 금속산화물 나노튜브 전극층(130)을 형성하는 경우에는 투명 전도층(121)은 내열성을 가진 FTO 재질을 사용하는 것이 바람직하다.
한편, 금속산화물 나노튜브 전극층(130)이 형성된 투명 전도층(121)은 전기화학발광 장치 구동시 캐소드 전극으로 사용되며, 타방의 투명 전도층(122)은 전기화학발광 장치 구동시 애노드 전극으로 사용된다.
이후, 금속산화물 나노튜브 전극층(130)과 타방의 투명 전도층(122) 사이에 발광 전해질(150)을 주입하기 위한 간격을 형성하는 한편, 간격 사이를 외부로부터 밀봉하는 스페이서(140)를 형성한다.
이후, 발광 전해질(150)을 상기의 간격 사이에서 주입한다. 이때, 발광 전해질(150)은 Ru계 금속화합물(Ru(bpy)3 2+) 베이스의 산화/환원 발광 전해질로서, 광을 잘 발생시키기 위해 Ru(bpy)3(PF6)2와 PC의 혼합물로 형성하는 것이 바람직하다.
발광 전해질(150)의 제조 공정을 구체적으로 살펴보면, 먼저 Tris(2, 2’-bipyridyl)dichlororuthenium을 소량의 증류수에 녹인다. 이후, 이소프로필 알콜(isopropyl alcochol)을 조금씩 첨가하며 재결정시킨다. 결정이 생성되면 진공 필터(vacuum filter)를 이용하여 결정을 수집하고, 증발기를 이용하여 건조시킨다. 이후, 건조된 루테늄(ruthenium) 결정과, NH4PF6을 각각 증류수에 녹인다. 두 용액을 혼합하여 교반시킨 후, 진공 필터를 이용하여 침전물을 수집한다. 수집한 침전물은 다시 아세톤에 완전히 녹인 후 그 용액에 증류수를 첨가해 다시 재결정시킨다. 이후, 진공 필터를 이용하여 다시 결정을 수집하고 증발기를 이용하여 완전히 건조 시키면 Ru(bpy)3(PF6)2가 완성된다. 이렇게 제조된 Ru(bpy)3(PF6)2와 PC를 섞어주면 발광 전해질(150)이 완성된다.
이와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 제조 방법은 전기화학발광 장치의 발광 효율을 개선하는데 있어서 간단히 금속산화물 나노튜브 전극층을 채용함으로써, 제조 공정을 간단히 할 수 있으며 그 제조 비용 또한 낮출 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 금속산화물 나노튜브 전극재의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 금속산화물 나노튜브 전극재는, 전해 용액 내에서 금속 박판을 아노다이징(anodizing)시켜 형성한다. 이하에서는 TiO2 나노튜브 전극재의 제조 방법을 일례로 하여 구체적으로 살펴보기로 한다. SnO2 나노튜브 전극재의 제조 방법도 아래와 같은 공정을 따른다.
먼저, 순도 99.6%인 Ti 박판을 아세톤과 에탄올에 각각 초음파 세척한다. Ti 박판을 TiO2로 변환시키기 위하여 H2O와 NH4F를 혼합한다. 이 전해용액에 양극간의 거리를 유지하고 60V 정도의 정전압으로 산온(22℃)에서 아노다이징시켜 TiO2 나노튜브 박판을 제조한다. 아노다이징 후 TiO2 나노튜브 박판을 증류수로 1차 세척하고, 에탄올로 2차 세척한다.
이후, 소결로에서 500℃에서 180분간 소결함으로써, 아나타제(anatase) 결정 구조의 백색 TiO2 나노튜브 박판을 만든다. 소결 후 얻은 TiO2 나노튜브 박판을 세라믹 디쉬(ceramic dish) 등을 이용하여 기계 분쇄함으로써, TiO2 나노튜브 파우더가 완성된다. 여기서, 소결 온도를 500℃로 하여 소결하는 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 소결 온도는 400℃ ~ 600℃인 것이 바람직하다. 이는 400℃ ~ 600℃의 온도 조건에서 제작된 TiO2의 경우, 15nm ~ 20nm 크기의 고른 입자분포를 가지는 아나타제 구조의 TiO2가 합성되는 것에 기인한다.
이후, TiO2 나노튜브 파우더를 코팅하기 적합한 페이스트 상태의 전극재로 제조한다. 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 TiO2 나노튜브 파우더를 이용하여 TiO2 나노튜브 페이스트 전극재를 제조하는 방법을 도시한 도면으로서, 도 5를 참조하면, 먼저 TiO2 나노튜브 파우더 2.5g과 에탄올(99.9%) 50㎖를 섞고 약 10분간 교반시킨다. 이후, 에틸셀룰로스(ethyl Cellulose) 1.5g을 넣고 약간의 온도를 가해주면서 교반시킨다. 이후, 테르피네놀(terpineol) 10㎖를 넣고 다시 약 1시간 정도 교반시킨다. 이후, 충분히 교반시킨 용액을 증발기(evaporator)를 이용해 에탄올 등을 증발시켜주면 TiO2 나노튜브 페이스트 전극재가 완성된다.
이와 같이, 합성이 상대적으로 고온(400℃ ~ 600℃)에서 이루어지기 때문에, 합성된 파우더의 결정성이 좋고, 매우 고른 입자분포를 가지는 TiO2 나노튜브 전극재의 제조가 가능하다. 그리고, 제조 공정이 간단할 뿐 아니라 제조 비용 또한 저렴한 장점이 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 금속산화물 나노튜브 전극재의 제조 방법으로 형성한 실제 TiO2 나노튜브를 나타낸 사진이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에서는 직경이 나노미터 크기로 긴 관상, 섬유상 구조를 가지는 나노튜브 형상의 전극재를 이용하여 금속산화물 나노튜브 전극층을 형성함으로써, 표면적 증가와 전자흐름의 특수성을 도모할 수 있음을 알 수 있다.
<다른 실시예>
상술한 금속산화물 나노튜브 전극재의 제조 방법 및 이에 따라 형성되는 금속산화물 나노튜브 전극층은 전기화학발광 장치뿐만 아니라, 전기화학발광 장치와 유사한 구조와 동작 원리를 가지는 염료감응 태양전지에도 적용하는 것도 가능하다. 즉, 금속산화물 나노튜브 구조에 의한 표면적 증대와 전자흐름의 특수성이 성능에 크게 기여할 수 있다.
이와 같이, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타나며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
111, 112 : 투명 기판
121, 122 : 투명 전도층
130 : 금속산화물 나노튜브 전극층
140 : 스페이서
150 : 발광 전해질

Claims (8)

  1. 최외각면을 이루는 한 쌍의 투명 기판;
    상기 투명 기판 각각에 형성되며, 각각이 외부 전원과 전기적으로 연결되는 한 쌍의 투명 전도층;
    상기 한 쌍의 투명 전도층 중 일방의 투명 전도층 상에 형성되는 TiO2 또는 SnO2 중 어느 하나의 금속산화물 나노튜브 전극층;
    상기 금속산화물 나노튜브 전극층과 상기 한 쌍의 투명 전도층 중 타방의 투명 전도층 사이에 간격을 형성하여 밀봉하는 스페이서; 및
    상기 간격 사이에 형성되어, 상기 투명 전도층에 인가되는 전압에 의해 화학 반응을 일으켜 광을 발생시키는 발광 전해질;
    을 포함하는 전기화학발광 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 발광 전해질은 Ru(bpy)3(PF6)2와 PC(Propylene carbonate)의 혼합물인 것을 특징으로 하는 전기화학발광 장치.
  4. 외부 전원으로부터 인가되는 전압에 의해 발광 전해질의 화학 반응을 일으켜 광을 발생시키는 전기화학발광 장치의 제조 방법에 있어서,
    최외각면을 이루는 한 쌍의 투명 기판을 형성하는 투명 기판 형성 단계;
    상기 외부 전원과 전기적으로 연결되는 한 쌍의 투명 전도층을 상기 투명 기판 각각에 형성하는 투명 전도층 형성 단계;
    금속산화물 나노튜브 전극재를 상기 한 쌍의 투명 전도층 중 일방의 투명 전도층 상에 도포하고 소성하여 TiO2 또는 SnO2 중 어느 하나의 금속산화물 나노튜브 전극층을 형성하는 금속산화물 나노튜브 전극층 형성 단계;
    상기 금속산화물 나노튜브 전극층과 상기 한 쌍의 투명 전도층 중 타방의 투명 전도층 사이에 간격을 형성하여 밀봉하는 스페이서를 형성하는 스페이서 형성 단계; 및
    상기 발광 전해질을 상기 간격 사이에서 주입하는 발광 전해질 주입 단계;
    를 포함하는 전기화학발광 장치의 제조 방법.
  5. 삭제
  6. 제4항에 있어서,
    상기 금속산화물 나노튜브 전극재는,
    H2O와 NH4F를 혼합한 전해 용액 내에서 금속 박판을 아노다이징(anodizing)시켜 금속산화물 나노튜브 박판을 형성하는 단계와, 상기 금속산화물 나노튜브 박판을 소결로에서 소결한 후 분말 상태의 금속산화물 나노튜브 파우더를 형성하는 단계와, 상기 금속산화물 나노튜브 파우더를 페이스트 상태의 전극재로 제조하는 단계를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 전기화학발광 장치의 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 소결 온도는 400℃ ~ 600℃인 것을 특징으로 하는 전기화학발광 장치의 제조 방법.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 발광 전해질은 Ru(bpy)3(PF6)2와 PC를 혼합하여 형성하는 것을 특징으로 하는 전기화학발광 장치의 제조 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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권혁문 외 3인, "전기화학형 발광소자의 제작에 관한 연구", 대한전기학회 제40회 하계학술대회, pp. 1326-1327, 2009년 7월 *
권혁문 외 3인, "전기화학형 발광소자의 제작에 관한 연구", 대한전기학회 제40회 하계학술대회, pp. 1326-1327, 2009년 7월*

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