KR101222896B1 - 고휘도 이엘 소자 및 그 제조 방법 - Google Patents

고휘도 이엘 소자 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이엘 소자 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 투명 소재뿐만 아니라 불투명 소재를 포함하는 다양한 표면소재에 배면도선, 배면전극층, 발광층, 측면도선, 광안정층, 측면절연층, 투명표면전극층, 투명절연층 등을 순서대로 실크인쇄로 적층 형성할 수 있고, 인듐 산화 주석 전극을 투명 전극으로 사용하지 않아도 휘도의 손실 없이 옥외 사용에 적합한 고휘도 이엘 소자 및 그 제조 방법을 제공한다.

Description

고휘도 이엘 소자 및 그 제조 방법{ELECTROLUMINESCENCE DEVICE EMITTING HIGH BRIGHTNESS LIGHT AND METHOD FOR FABRICATING THE SAME}
본 발명은 이엘(EL) 소자 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 투명소재뿐만 아니라 다양한 표면소재 상에 구현 가능하고 인듐 주석 산화물(ITO)을 투명표면전극 물질로 사용하지 않으면서도 휘도의 손실 없이 옥외 사용에 적합한 고휘도 이엘 소자 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
이엘 소자(electroluminescence device)는 사용하는 재료에 따라 무기 이엘소자(inorganic electroluminescence device)와 유기 이엘 소자(organic electroluminescence device)로 크게 나뉜다.
상기 유기 이엘 소자는 전자주입전극(cathode)과 정공주입전극(anode)으로부터 각각 전자와 정공을 발광부 내로 주입시켜 주입된 전자와 정공이 결합하여 생성된 엑시톤(exciton)이 여기 상태로부터 기저상태로 떨어질 때 발광하는 소자이다.
그리고, 상기 무기 이엘 소자는 일반적으로 발광부에 높은 전계를 인가하여 전자를 가속시키고, 이에 따라 가속된 전자가 발광체에 충돌되어 여기 되고 발광하는 소자이다.
상기 무기 이엘 소자는 균일한 휘도의 면발광성, 낮은 소비전력(LED 소비전력의 1/7에 해당), 단파장 빛의 방출에 따른 우수한 가시성, 원하는 형태로 제작 가능한 유연성, 비발열성, 다양한 색상(14가지 기본 색상, 조합 가능), 동작온도가 -40℃ 내지 80℃인 내환경성 등의 장점이 있다.
이에, 무기 이엘 소자는 종래의 LED를 교체하거나, LED로 구현하기 어려운 균일한 휘도의 넓은 발광면이 필요한 전자기기의 계기판, 모니터의 백라이트, 광고판, 도로표지판 및 차량의 데코레이션 등 다양한 용도에 널리 사용되는 추세에 있다.
종래의 무기 이엘 소자는, 도 1과 같은 구조를 가지며, 기본적으로 투명표면소재(10) 상에 증착하는 방법으로 인듐 주석 산화물(ITO)의 투명표면전극층(20)을 적층한 후, 상기 투명표면전극층(20) 상에 발광층(30)과 유전층(40)을 순차 적층하고, 이어서 배면전극층(50)을 증착하는 방법으로 적층하고, 여기에 절연층(70)을 더 적층하는 단계로 형성된다.
이때, 상기 투명표면전극층(20)과 배면전극층(50)에 각각 연결되는 도선을 플러그에 장착하고 교류 전류를 인가하게 되면, 발광하는 빛이 상기 투명한 표면소재(10)를 통해 도 1의 화살표 방향(하부)으로 방출되게 된다.
그러나, 상기 무기 이엘 소자는 휘도가 150 ㏅/㎡ 이하인 저휘도 일뿐만 아니라 발광층(30)이 태양광에 의해 쉽게 손상되어 그 수명이 크게 단축되는 문제가 있어서 고휘도의 이엘 소자를 필요로 하는 모니터 백라이트, 옥외광고 및 도로표지판에 사용하기에는 한계가 있어 왔다.
제조단가를 낮추기 위하여 대량생산된 ITO 전극 필름(투명 PET 표면소재에 ITO가 증착된 필름)을 완제품으로 상기 투명표면소재(10) 및 상기 투명표면전극층(20)을 대체하여 사용하기 때문에 획일적 표면소재의 이엘 소자만 넘쳐나고 있다.
이러한 완제품 이엘 소자는 다양한 수요에 사용하기 위해서 항상 거의 수작업에 의존하는 이엘 소자 부착작업이 있어 왔고, 이는 인건비 상승, 작업시간 지연 문제의 원인이 되고 있어 왔다.
특히, 소형 정밀 계기판, 다기능의 지시표시장치, 다 무늬 광고판 등 이엘 소자의 특성을 활용할 수 있는 제품들이 계속 증가되고 있으나, 상기한 수작업에 의한 고비용을 해결하기 위해서는, 상기 제품의 내부나 외부에 직접 고휘도 이엘 소자를 제조할 수 있는 제조 방법이 필요한 실정이다.
상기의 문제를 해결하기 위하여, 한국등록특허 10-0638809에서는 마이크로미터 크기의 실버나노분말이 더 혼합된 실버전극이 포함되는 무기 이엘 소자를 개시하였고, 한국등록특허 10-0317872에서는 투명음극전도판을 증착방법으로 적층하고 여기에 은 증착된 반사필름을 더 적층한 박막형 적층체로된 다색발광램프를 개시하였다.
상기 한국등록특허 10-0638809에서는 휘도의 개선은 이루어졌으나 여전히 200 ㏅/㎡ 이하로 충분하지 않으며, 한국등록특허 10-0317872에서는 고휘도는 달성했으나 ITO 전극과 상이한 적층방법이 사용되는 것이어서 제조공정 및 제조단가의 문제는 해결되지 못하고 있다.
더욱이, 상기한 선행기술들에서는 다양한 표면소재를 사용할 수 없기 때문에 일일이 고휘도 이엘 소자를 부착하는 공정은 개선하지 못하고 있으며, 태양광에 의한 발광층의 손상을 막는 문제도 해결하지 못하고 있는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 투명 표면소재뿐만 아니라 불투명 표면소재에도 적층할 수 있는 배면도선, 배면전극층, 유전층, 발광층, 투명표면전극층 및 투명절연층을 구비한 고휘도 이엘 소자 및 그 제조방법을 제공함을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 태양광에 의한 발광층의 손상을 방지하여 휘도의 손실 없이 옥외 사용이 가능한 효과가 있는 광안정층을 구비한 고휘도 이엘 소자 및 그 제조 방법을 제공함을 다른 목적으로 한다.
나아가, 본 발명은 고가의 인듐 주석 산화물(ITO)을 사용하지 않는 투명표면전극층을 구비한 고휘도 이엘 소자 및 그 제조방법을 제공함을 또 다른 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 고휘도 이엘 소자는, 표면소재 상에 적층된 배면전극층; 상기 배면전극층 상에 적층된 유전층; 상기 유전층 상에 적층된 발광층; 상기 발광층 상에 적층된 투명표면전극층; 상기 투명표면전극층 상에 적층된 투명절연층을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 표면소재는 투명 소재 또는 불투명 소재일 수 있다.
이때, 상기 불투명 소재는 불투명 유리, 플라스틱, 합성수지, 금속, 석재, 목재, 세라믹 중에서 선택된 어느 하나인 것으로 함이 바람직하다.
그리고, 상기 표면소재와 상기 배면전극층 사이에는 상기 배면전극층과 동일한 면 형상을 갖는 배면도선이 더 형성된 것일 수 있다.
여기서, 상기 배면도선은 상기 배면전극층과 동일한 크기를 갖거나 상기 배면전극층의 가장자리로부터 내측으로 0.5mm 이내 이격되어 상기 배면전극층보다 작게 형성되는 것으로 함이 바람직하다.
여기서, 상기 표면소재 상에 상기 배면도선과 일정거리 이격되어 측면도선이 더 형성될 수 있다.
이때, 상기 투명표면전극층은 상기 측면도선 상에 형성되어 전기적으로 연결되는 것으로 함이 바람직하다.
여기서, 상기 측면도선과 상기 배면도선 사이에 상기 표면소재 상에는 측면절연층이 상기 배면도선, 상기 배면전극층, 상기 유전층 및 상기 발광층의 측벽을 따라 형성될 수 있다.
이때, 상기 투명표면전극층은 상기 측면도선 상에서 상기 측면절연층 및 상기 발광층을 감싸며 형성되는 것으로 함이 바람직하다.
그리고, 상기 발광층과 상기 투명표면전극층 사이에는 광안정층이 더 형성될 수 있다.
이때, 상기 측면도선과 상기 배면도선 사이의 상기 표면소재 상에는 측면절연층이 상기 배면도선, 상기 배면전극층, 상기 유전층, 상기 발광층 및 상기 광안정층의 측벽을 따라 형성되는 것으로 함이 바람직하다.
또한, 상기 투명표면전극층은 상기 측면도선 상에서 상기 측면절연층 및 상기 광안전층을 감싸며 형성되는 것으로 함이 바람직하다.
여기서, 상기 투명표면전극층은 사염화주석, 불화암모니움 및 시아노레진이 혼합된 것으로 함이 바람직하다.
또한, 상기 측면절연층은 불소계수지 폴리비닐리덴풀루오라이드로 함이 바람직하다.
더불어, 상기 광안정층은 유기니켈계 화합물 광안정제가 혼합된 것으로 함이 바람직하다.
그리고, 본 발명에 따른 고휘도 이엘 소자의 제조 방법은, 표면소재 상에 배면도선을 적층하는 제 1 단계; 상기 배면도선 상에 상기 배면전극층을 적층하는 제 2 단계; 상기 배면전극층 상에 유전층을 적층하는 제 3 단계; 상기 유전층 상에 발광층을 적층하는 제 4 단계; 상기 표면소재 상에 상기 배면도선과 일정거리 이격되도록 측면도선을 적층하는 제 5 단계; 상기 측면도선 및 상기 발광층 상에 상기 투명표면전극층을 적층하는 제 6 단계; 및 상기 투명표면전극층 상에 투명절연층을 적층하는 제 7 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 배면도선은 상기 표면소재 상에 면 형상으로 적층됨이 바람직하다.
또한, 상기 배면전극층은 상기 배면도선과 동일한 형상으로 동일하거나 상기 배면도선의 가장자리로부터 외측으로 0.5mm 이내로 크게 적층 형성된 것으로 함이 바람직하다.
여기서, 상기 제 6 단계 이전에 상기 발광층 상에 광안정층을 적층하는 단계를 더 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 상기 제 5 단계와 상기 제 6 단계 사이에 상기 측면도선과 상기 배면도선 사이로 노출된 상기 표면소재 상에 측면절연층을 적층하는 단계를 더 포함하여 구성된 것으로 함이 바람직하다.
여기서, 상기 제 1 단계 내지 제 7 단계, 상기 광안정층을 적층하는 단계 및 상기 측면절연층을 적층하는 단계는 모두 실크인쇄로 적층하는 것으로 함이 바람직하다.
여기서, 상기 투명표면전극층은 사염화주석(SnCl4ㆍ5H2O) 40 중량%, 불화암모니움(NH4F) 1 중량%, 에탄올 40 중량%, 증류수 8 중량% 및 시아노레진 11 중량%이 혼합된 투명표면전극층용 페이스트로 두께가 5~7㎛가 되도록 형성한 것으로 함이 바람직하다.
여기서, 상기 배면도선은 황산동 미세분말, 은 미세분말 또는 이들의 혼합분말 55 중량%, 부틸카비톨 10 중량% 및 합성수지 35 중량%가 혼합된 배면도선용 페이스트로 형성하고, 상기 배면전극층은 은 미세분말 또는 카본 미세분말 60 중량%, 부틸카비톨 아세테이트와 DMF (dimethylformamide)의 혼합용매 30 중량% 및 합성수지 10 중량% 가 혼합된 배면전극용 페이스트로 형성하고, 상기 유전층은 순도 99.9% 이상의 백색분말인 고유전율의 티탄산바륨(BaTiO3) 50 중량%, 증량제와 DMF의 혼합용매 40 중량% 및 합성수지 10 중량%가 혼합된 유전층용 페이스트로 형성하고, 상기 발광층은 유화아연 주체 금속화합물(ZnS:Cu, Cl) 10 중량%, 금속분말 20 중량%, 증량체 30 중량%, DMF 30 중량% 및 합성수지 10 중량%가 혼합된 발광층용 페이스트로 형성하고, 상기 측면도선은 황산동 미세분말, 은 미세분말 또는 이들의 혼합분말 55 중량%, 부틸카비톨 10 중량% 및 합성수지 35 중량%가 혼합된 측면도선용 페이스트로 형성하고, 상기 투명절연층은 투명 절연성 합성수지 30 중량%, 증량체 35 중량% 및 용매 35 중량%가 혼합된 투명절연층용 페이스트로 형성하고, 상기 광안정층은 광안정제 5 중량%, 증량제40 중량%, 용매 45 중량% 및 합성수지 10 중량%가 혼합된 광안정층용 페이스트로 형성하는 것으로 함이 바람직하다.
여기서, 상기 배면도선용 페이스트, 상기 배면전극용 페이스트, 상기 발광층용 페이스트, 상기 측면도선용 페이스트 및 상기 광안정층용 페이스트에 각각 혼합된 상기 합성수지는 전도성고분자 폴리아닐린 50 중량% 및 시아노레진 50 중량%이 혼합된 것이고, 상기 유전층용 페이스트에 혼합된 상기 합성수지는 시아노레진 70~80 중량% 및 불소계수지 20~30 중량%의 혼합된 것으로 함이 바람직하다.
본 발명은 표면소재에 순서대로 적층된 배면도선, 배면전극층, 유전층, 발광층, 투명표면전극층 및 투명절연층을 포함하여 구비하고, 실크인쇄로 각 층을 형성함으로써, 투명 표면소재뿐만 아니라 불투명 표면소재도 다양하게 구현 가능하며, 인듐 주석 산화물(ITO) 전극을 사용하지 않아도 휘도의 손실 없이 옥외 사용에 적합한 고휘도 이엘 소자의 제조가 가능한 효과가 있다.
도 1은 일반적인 무기 이엘 소자의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 고휘도 이엘 소자의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 고휘도 이엘 소자의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 고휘도 이엘 소자의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 고휘도 이엘 소자의 제조 방법을 순차적으로 나타낸 공정 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 고휘도 이엘 소자의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도이고, 도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 고휘도 이엘 소자의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도이고, 도 4는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 고휘도 이엘 소자의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
먼저, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 고휘도 이엘 소자는 기본적으로, 도 2와 같이, 표면소재(100) 상에 적층된 배면전극층(500); 상기 배면전극층(500) 상에 적층된 유전층(400); 상기 유전층(400) 상에 적층된 발광층(300); 상기 발광층(300) 상에 적층된 투명표면전극층(200)과; 상기 투명표면전극층(200) 상에 적층된 투명절연층(700)을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
이렇게 구성됨으로써, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 고휘도 이엘 소자는, 도 2와 같이, 상기 표면소재(100) 상에 적층되어 형성된 상기 배면전극층(500)과 상기 투명표면전극층(200)에 교류 전류를 인가하면, 상기 배면전극층(500)과 상기 투명표면전극층(200) 사이에 전기장이 형성되어 상기 유전층(400)에서 가속 전자가 방출되고, 상기 가속 전자는 상기 발광층(300) 내 발광체의 전자를 여기 및 천이하여 빛을 방출되게 하고, 상기 발광층(300)으로부터 발광된 빛이 상기 투명표면전극층(200)과 투명절연층(700)을 통과하여, 도 2의 화살표 방향과 같이, 상부로 방출할 수 있게 된다.
이처럼, 상기 표면소재(100) 상에 상기한 각 층이 순차적으로 적층됨으로써, 도 2와 같이 상부로 빛을 방출할 수 있게 되어, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 고휘도 이엘 소자는 적층을 위한 기반 소재인 상기 표면소재(100)가 항상 투명한 표면소재일 필요가 없어지는 효과가 있게 된다.
즉, 다양한 표면소재에 본 발명의 제 1 실시예에 따른 고휘도 이엘 소자를 직접 형성할 수 있게 되는 장점을 갖게 된다.
여기서, 상기 표면소재(100)는 투명 소재 또는 불투명 소재인 것으로 함이 바람직하다.
이때, 상기 투명 소재는 유리판, 아크릴판, 합성수지, 고분자필름 중에서 선택된 어느 하나인 것으로 함이 더욱 바람직하다.
또한, 상기 불투명 소재는 불투명 유리, 플라스틱, 합성수지, 금속, 석재, 목재, 세라믹 중에서 선택된 어느 하나인 것으로 함이 더욱 바람직하다.
그러나, 이에 국한되는 것은 아니고, 상기 표면소재(100)는 균일하게 합성수지를 실크인쇄할 수 있는 표면을 지닌 표면소재이면 다 가능함은 물론이다.
그리고, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 고휘도 이엘 소자는, 도 3과 같이, 상기 표면소재(100)와 상기 배면전극층(500) 사이에 상기 배면전극층(500)과 동일한 면 형상을 갖는 배면도선(520)이 더 형성된 것이다.
여기서, 상기 배면도선(520)은 상기 배면전극층(500)과 동일한 크기를 갖거나 상기 배면전극층(500)의 가장자리로부터 내측으로 0.5mm 이내 이격되어 상기 배면전극층(500)보다 작게 형성되는 것으로 함이 바람직하다.
예를 들면, 상기 배면전극층(500)이 하트 형상이라면 상기 배면도선(520)도 동일하거나 작은 하트 형상인 것이고, 상기 배면전극층(500)이 단풍잎 형상이면 상기 배면도선(520)도 동일하거나 작은 단풍잎 형상인 것이다.
상기 배면도선(520)의 면의 크기는 상기 배면전극층(500)과 접속되어 전류를 인가할 수 있으면 제한되지 않는다.
균일한 휘도의 빛을 안정적으로 방출하기 위해서는 상기 배면전극층(500)에 균일한 전류 인가가 필요하다.
전류의 인가에 있어서 배면도선과 배면전극층의 접점으로부터 멀어질수록 균일성이 감소하게 됨으로 최상의 조건은 접점이 서로 맞닿아 있을 때이다.
따라서, 상기 배면도선(520)은 면 형상으로 형성됨으로써 상기 배면전극층(500)과의 접점을 늘리는 효과를 줄 수 있다.
즉, 상기 배면도선(520)의 크기가 상기 배면전극층(500)의 크기와 유사해 질수록 그 효과는 더욱 분명하게 된다.
따라서, 상기 배면도선(520)의 크기는 상기배면전극층(500)의 크기와 동일한 것이 더욱 바람직하다.
이렇게 구성됨으로써, 상기 배면도선(520)은 교류 전류를 상기 배면전극층(500)으로 인가하되, 상기 배면도선(520)의 형상이 면을 이루는 형태이어서 균일한 전류를 상기 배면전극층(500)으로 인가할 수 있게 된다.
즉, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 고휘도 이엘 소자는, 도 3과 같이, 상기 배면도선(520)이 더 형성됨으로써 균일한 전류 인가를 유도하여 균일한 휘도의 빛을 방출할 수 있게 되는 장점을 갖게 된다.
여기서, 도 3과 같이, 상기 표면소재(100) 상에 상기 배면도선(520)과 일정거리 이격되어 측면도선(220)이 더 형성될 수 있다.
이때, 상기 투명표면전극층(200)은 상기 측면도선(220) 상에 형성되어 전기적으로 연결되는 것으로 함이 바람직하다.
여기서, 상기 측면도선(220)과 상기 배면도선(520) 사이에 노출된 상기 표면소재(100) 상에는, 도 3 과 같이, 측면절연층(720)이 상기 배면도선(520), 상기 배면전극층(500), 상기 유전층(400) 및 상기 발광층(300)의 측벽을 따라 형성될 수 있다.
이때, 상기 투명표면전극층(200)은, 도 3과 같이, 상기 측면도선(220) 상에서 상기 측면절연층(720) 및 상기 발광층(300)을 감싸며 형상되는 것으로 함이 바람직하다.
종래 이엘 소자는 측면 절연이 불완전하였고, 이로 인하여 주로 측면에서부터 각 층이 서로 분리되는 층 파괴 현상이 급격히 확산되어 그 수명이 다하게 되는 문제점이 있어 왔다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 고휘도 이엘 소자는, 도 3과 같이, 상기 측면절연층(720)에 의하여 상기 측면도선(220)과 상기 배면도선(520)의 절연을 확실하게 하는 효과뿐만 아니라, 상기 투명표면전극층(200)과 상기 상기 배면도선(520), 상기 배면전극층(500), 상기 유전층(400) 및 상기 발광층(300)의 측면을 확실하게 절연할 수 있는 효과가 있게 된다.
즉, 상기 측면절연층(720)에 의한 완전한 측면 절연이 가능해지게 되어, 상기 층 파괴 현상을 억제할 수 있게 되어 이엘 소자의 수명을 늘리 수 있게 된다.
따라서, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 고휘도 이엘 소자는, 도 3과 같이, 상기 절연층(720)을 구비하여 층 파괴 현상을 막아 수명을 연장하고, 상기 배면도선(520)을 구비하여 보다 안정적으로 균일한 휘도를 제공하며, 다양한 표면소재(100)를 사용할 수 있는 장점을 갖게 된다.
그리고, 도 4와 같이, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 고휘도 이엘 소자는, 상기 발광층(300)과 상기 투명표면전극층(200) 사이에 광안정층(600)이 더 형성된 것이다.
일반적으로 상기 발광층(300)의 주체인 유화아연(ZnS:Cu) 금속화합물은 태양광에 의해 야기되는 광화학작용에 의하여 환원되어 파괴된다.
상기 광안정층(600)은 태양광으로부터 상기 발광층(300)을 보호하기 위하여 구비된 것으로 옥외에서 휘도의 손상 없이 그 수명이 연장되게 한다.
상기 광안정층(600)에는 유기니켈 화합물, 힌더드아민(HALS)계 화합물, 벤조페논계 화합물, 벤조트리아졸계 화합물 등 태양광으로부터 유래한 유해한 자외선 등을 흡수하여 열에너지로 변화시키거나, 활성화된 분자와 상호작용하여 에너지를 변화하여 안정화시키거나, 광분해된 자유라디칼을 소멸시켜 연쇄적 광화학반응을 정지시키는 등의 역할을 수행할 수 있는 광안정제가 혼합되어 있다.
즉, 상기 광안정층(600)이 구비됨으로써, 태양광에 의한 광화학작용을 원천적으로 또는 후천적으로 방지 또는 억제하는 장점을 갖게 된다.
여기서, 도 4와 같아, 상기 측면도선(220)과 상기 배면도선(520) 사이의 상기 표면소재(100) 상에는 측면절연층(720)이 상기 배면도선(520), 상기 배면전극층(500), 상기 유전층(400), 상기 발광층(300) 및 상기 광안정층(600)의 측벽을 따라 형성되는 것으로 함이 바람직하다.
즉, 상기 절연층(720)이 상기 광안정층(600)까지 형성됨으로써, 완벽한 측면절연을 구현할 수 있게 되어, 수명을 연장할 수 있게 되는 것이다.
이렇게 구성됨으로써, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 고휘도 이엘 소자는, 도 3에 제시된 본 발명의 제 2 실시예에 따른 고휘도 이엘 소자의 장점뿐만 아니라, 더하여, 상기 광안정층(600)의 장점을 더 발휘할 수 있게 되어, 옥외에서도 휘도의 상실 없이 장시간 사용이 가능하게 되는 장점을 갖게 된다.
여기서, 상기 투명표면전극층(200)은 사염화주석, 불화암모니움 및 시아노레진이 혼합된 것으로 함이 바람직하다.
본 발명에 따른 고휘도 이엘 소자는 상기 투명표면전극층(200) 적층시 통상의 인듐 주석 산화물(ITO)을 사용하여 적층하여도 상기한 효과를 제공할 수 있게 된다.
그러나, 본 발명의 실시예에서는 인듐 주석 산화물(ITO)이 함유되지 않은 투명표면전극층(200)을 사용한다.
그 이유는, 상기 사염화주석은 투명한 격자구조를 형성할 수 있어서 화학적 내구성이나 제조비용 면에서 인듐 주성 산화물(ITO) 전극에 비하여 바람직하며, 상기 불화암모니움을 혼합함으로써 도전성을 더 높일 수 있기 때문이다.
더하여, 상기 측면절연층(720)은 불소계수지가 혼합된 것이면 더욱 바람직한데, 그 이유는 불소계수지는 절연성뿐만 아니라 내침습성이 있어서, 측면으로 침투되는 습기를 완벽하게 차단할 수 있는 효과를 갖게 되기 때문이다.
여기서, 상기 측면절연층(720)은 불소계수지 폴리비닐리덴풀루오라이드로 함이 바람직하다.
그 이유는, 일반적으로 불소계수지는 유전율이 5 내지 10 정도로 다른 수지에 비해 높기 때문에 폴리비닐리덴풀루오라이드와 다른 불소계수지를 혼합한 이원 또는 삼원 공중합체를 사용하지만, 본 실시예의 상기 측면절연층(720)은 절연성과 내침습성 효과를 목적으로 하기 때문에 폴리비닐리덴풀루오라이드 수지 만으로도 충분한 효과를 얻을 수 있기 때문이다.
또한, 상기 광안정층(600)은 유기니켈계 화합물 광안정제가 혼합된 것으로 함이 바람직하다.
그 이유는, 광화학작용으로 얻어진 과량의 에너지를 형광 또는 열로 방출할 수 있게 하기 때문이다.
더하여, 상기 광안정층(600)은 유기니겔계 화합물과 힌더드아민(HALS)계 화합물 또는 벤조페논계 화합물나 벤조트리아졸계 화합물과 혼합된 것으로 함이 바람직하다.
그 이유는, 상기한 바와 같이, 작용기전이 상이하여 서로 시너지효과를 갖게 될 수 있기 때문이다.
이렇게 구성됨으로써, 도 4와 같이, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 고휘도 이엘 소자는 투명한 표면소재뿐만 아니라 불투명 표면소재에서 선택된 상기 표면소재(100), 균일한 교류 전류을 인가하게 하는 상기 배면도선(520), 인듐 주석 산화물(ITO)이 혼합되지 않는 상기 투명표면전극층(200), 층 파괴 현상을 방지하는 상기 측면절연층(720) 및 상기 상기 발광층(300)을 광화학작용으로부터 보호하는 상기 광안정층(600)을 구비하게 된다.
즉, 도 4와 같이, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 고휘도 이엘 소자는 투명표면소재뿐만 아니라 불투명 표면소재를 포함하는 다양한 표면소재에 순서대로 적층된 배면도선, 배면전극층, 발광층, 측면도선, 광안정층, 측면절연층, 투명표면전극층 및 투명절연층으로 구성됨으로써, 인듐 산화 주석(ITO) 전극을 사용하지 않으면서도 휘도의 손실 없이 옥외 사용이 가능한 효과가 있는 장점이 있게 된다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 고휘도 이엘 소자의 제조 방법을 순차적으로 나타낸 공정 순서도이다.
그리고, 본 발명에 따른 고휘도 이엘 소자의 제조 방법은 기본적으로, 도 3 내지 도 5와 같이, 표면소재(100) 상에 배면도선(520)을 적층하는 제 1 단계(S10); 상기 배면도선(520) 상에 상기 배면전극층(500)을 적층하는 제 2 단계(S20); 상기 배면전극층(500) 상에 유전층(400)을 적층하는 제 3 단계(S30); 상기 유전층(400) 상에 발광층(300)을 적층하는 제 4 단계(S40); 상기 표면소재(100) 상에 상기 배면도선(520)과 일정거리 이격되도록 측면도선(220)를 적층하는 제 5 단계(S50); 상기 측면도선(220) 및 상기 발광층(300) 상에 상기 투명표면전극층(200)을 적층하는 제 6 단계(S60); 및 상기 투명표면전극층(200) 상에 투명절연층(700)을 적층하는 제 7 단계(S70)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
이렇게 구성되어 제조됨으로써, 본 발명에 따른 고휘도 이엘 소자의 제조 방법은, 도 3 또는 도 4와 같이, 상기 표면소재(100) 상에 형성된 상기 측면도선(220)과 상기 배면도선(520)에 교류 전류를 인가하면, 상기 배면전극층(500)과 상기 투명표면전극층(200) 사이에 전기장이 형성되어 상기 유전층(400)에서 가속 전자가 방출되고, 상기 가속 전자는 상기 발광층(300) 내 발광체의 전자를 여기 및 천이하여 빛을 방출되게 하고, 상기 발광층(300)으로부터 발광된 빛이 상기 투명표면전극층(200)과 투명절연층(700)을 통과하여, 도 3 또는 도 4의 화살표 방향과 같이, 상부로 방출되게 하는 고휘도 이엘 소자를 제조할 수 있게 한다.
이처럼, 상기 측면도선(220)을 상기 투명표면전극층(200) 보다 먼저 형성하도록 제조 단계를 구성함으로써, 상기 투명표면전극층(200)과 상기 투명절연층(700) 사이에 공극이 없도록 결합되어 상기 발광층(300)에서 발광된 빛이 굴절 없이 투과되게 할 수 있는 장점이 있게 된다.
또한, 도 3 또는 도 4와 같이, 표면소재(100) 상에 필요한 각각의 층을 순차적으로 적층하여 상부로 빛을 방출할 수 있는 고휘도 이엘 소자를 제조할 수 있게 되는 장점이 있게 된다.
즉, 본 발명에 따른 고휘도 이엘 소자의 제조 방법은 상부로 빛을 방출할 수 있는 고휘도 이엘 소자를 제조할 수 있는 것이어서, 상기 표면소재(100)가 투명한 소재여야만 하는 종래의 제한조건을 제거하는 장점을 제공하게 된다.
이렇게 구성됨으로써, 본 발명에 따른 고휘도 이엘 소자의 제조 방법은 투명 소재뿐만 아니라 불투명 소재를 포함하는 다양한 표면소재 상에 고휘도 이엘 소자를 제조할 수 있는 장점을 갖게 된다.
여기서, 상기 배면도선(520)은, 도 3 및 도 4와 같이, 상기 표면소재(100) 상에 면 형상으로 적층됨이 바람직하다.
그 이유는, 상기한 설명과 같이, 상기 배면도선(520)이 면 형상으로 적층되면, 상기 배면전극층(500)과 접속되는 접속점의 수와 그 균일도가 더욱 증가하게 되어 보다 균일하게 전류를 배면전극층(500)으로 인가할 수 있게 되고, 균질의 휘도를 얻을 수 있게 되기 때문이다.
여기서, 상기 배면전극층(500)은 상기 배면도선(520)과 동일한 형상으로 동일하거나 상기 배면도선(520)의 가장자리로부터 외측으로 0.5mm 이내로 크게 적층 형성된 것으로 함이 더욱 바람직하다.
즉, 상기 배면도선(520)이 하트 형상이면, 상기 배면전극층(500)도 하트모양으로 동일하거나, 크게 형성되는 것이 바람직하다.
특히, 크게 형성되는 이유는 상기 배면도선(520)과 상기 투명표면전극(200) 이나 상기 측면도선(220) 사이에서 직접적인 접촉이 발생할 수 없게 하기 때문이다.
이처럼 구성됨으로써, 본 발명에 따른 고휘도 이엘 소자의 제조방법은 상기 배면도선(520)가 면 형상으로 적층되게 하여 보다 균일하게 전류를 배면전극층(500)으로 인가할 수 있게 되어 궁극적으로 균질의 휘도를 제공할 수 있게 된다.
그리고, 상기 제 6 단계 이전에, 도 4와 같이, 상기 발광층(300) 상에 광안정층(600)을 적층하는 단계를 더 포함하여 구성될 수 있다.
상기 광안전층(600)은 광안정제 5 중량%, 증량제40 중량%, 용매 45 중량% 및 합성수지 10 중량%가 혼합된 광안정층용 페이스트로 형성하는 것이 바람직하다.
상기 합성수지는 상기 발광층(300)과 상기 투명표면전극층(200) 간에 각각 계면을 형성하는데, 상기 계면에서 공극이 생성되지 않도록 동일한 종류의 수지를 사용하거나 매칭 가능한 계열의 수지를 사용하는 것이 바람직하다.
이렇게 함으로써, 층간 계면에서 잘 밀착되고, 상기 발광층(300)을 향한 전하의 흐름이 원활하게 되어 휘도 증가를 이끌어 낼 수 있게 된다.
상기한 바와 같이, 상기 광안정층(600)의 목적은 태양광으로부터 상기 발광층(300)의 유화아연 주체의 발광체를 보호하며 더불어 합성수지가 광분해되는 것을 방지하여 옥외에서 휘도의 손상 없이 그 수명을 연장되도록 하는 데 있다.
또한, 상기한 바와 같이, 상기 광안정제는 유기니켈 화합물, 힌더드아민(HALS)계 화합물, 벤조페논계 화합물, 벤조트리아졸계 화합물 중에서 선택되는 어느 하나 혹은 하나 이상의 혼합물로 함이 바람직한데 그 이유는 서로 시너지 효과를 제공할 수 있기 때문이다.
이때, 상기 광안정층용 페이스트를 사용하여 상기 발광층(300) 상에 실크인쇄하여 상기 광안정층을 두께가 10~12㎛가 되도록 형성하는 것이 바람직하다.
그 이유는, 전술한 바와 같이, 상기 광안정층은 광안정성을 제공하며, 계면에서 전하의 흐름이 일정하게 유지되도록 하는 역할을 수행하는 것이어서 두께가 10㎛ 이하이면, 광안정제 효과가 충분히 발휘되기 어렵고, 12㎛ 이상이면 오히려 휘도를 감소하는 원인으로 작용할 수 있기 때문이다.
이렇게 구성되어 제조됨으로써, 본 발명에 따른 고휘도 이엘 소자의 제조 방법은, 상기 발광층(300)을 태양광으로부터 보호하는 상기 광안정층(600)을 구비할 수 있게 되어 옥외에서도 휘도 상실 없이 장시간 가동되는 고휘도 이엘 소자를 제조할 수 있게 된다.
그리고, 상기 제 5 단계(S50)와 상기 제 6 단계(S60) 사이에, 도 3 및 도 4와 같이, 상기 측면도선(220)과 상기 배면도선(520) 사이로 노출된 상기 표면소재(100) 상에 측면절연층(720)을 적층하는 단계를 더 포함하여 구성된 것으로 함이 바람직하다.
상기 측면절연층(720)은 증량제와 DMF의 혼합용매 80 중량% 및 절연성 불소계수지 20 중량%가 혼합된 측면절연층용 페이스트로 형성하는 것이 바람직하다.
이때, 상기 불소계수지는 폴리비닐리덴풀루오라이드로 함이 바람직하다.
그 이유는, 상기한 바와 같이, 이원 또는 삼원공중합체가 아니더라도 절연성과 내침습성 효과는 폴리비닐리덴풀루오라이드 수지 만으로도 충분한 효과를 얻을 수 있기 때문이다.
이때, 상기 측면절연층(720)은, 도 3의 경우, 상기 측면절연층(720)이 상기 배면도선(520), 상기 배면전극층(500), 상기 유전층(400) 및 상기 발광층(300)의 측벽을 따라 형성될 수 있게 된다.
또는, 상기 측면절연층(720)은, 도 4의 경우, 상기 측면절연층(720)이 상기 배면도선(520), 상기 배면전극층(500), 상기 유전층(400), 상기 발광층(300) 및 상기 광안정층(600)의 측벽을 따라 형성될 수 있게 된다.
이렇게 구성됨으로써, 본 발명에 따른 고휘도 이엘 소자의 제조방법은, 도 3 또는 도 4와 같이, 상기 측면절연층(720)을 형성할 수 있게 되어, 종래 이엘 소자의 문제점인 층 파괴 현상을 방지하여 수명을 증가시켜줄 수 있는 장점을 제공할 수 있게 된다.
여기서, 상기 제 1 단계 내지 제 7 단계, 상기 광안정층(600)을 적층하는 단계 및 상기 측면절연층(720)을 적층하는 단계는 모두 실크인쇄로 적층하는 것으로 함이 바람직하다.
상기 각 단계의 적층 방법은 스퍼터링 증착법, 스핀 코팅법, 실크인쇄법 등 공지의 방법을 사용할 수 있으며, 가능한 동일한 수단과 방법을 사용할 수 있으면 바람직하다.
특히, 실크인쇄를 이용한 적층 방법이 더욱 바람직한데, 그 이유는 적층될 각 층의 특성에 맞는 합성수지, 용매, 증량제 등을 혼합한 실크인쇄용 페이스트의 제조가 용이하며, 스크린의 조합에 따라서 단순한 형태뿐만 아니라 다양한 무늬를 나타낼 수 있는 고휘도 이엘 소자를 제조할 수도 있기 때문이다.
여기서, 상기 투명표면전극층은 사염화주석(SnCl4ㆍ5H2O) 40 중량%, 불화암모니움(NH4F) 1 중량%, 에탄올 40 중량%, 증류수 8 중량% 및 시아노레진 11 중량%이 혼합된 투명표면전극층용 페이스트로 두께가 5~7㎛가 되도록 형성한 것으로 함이 바람직하다.
그 이유는, 상기 사염화주석은 화학적 내구성이나 제조비용 면에서 인듐 주석 산화물(ITO) 전극에 비하여 바람직하며, 상기 불화암모니움으로 도전성을 더 부여할 수 있어서 상기 인듐 주석 산화물을 대체할 수 있는 전극 성분으로 사용할 수 있기 때문이다.
또한, 상기 투명표면전극층용 페이스트를 사용하여 상기 투명표면전극층(200)을 두께가 5~7㎛가 되도록 형성하는 것이 바람직하다.
그 이유는, 인듐 주석 산화물(ITO)를 사용하지 않으면서도 충분한 투명표면전극층(200)으로서의 기능을 수행하는 데는 충분하지만, 두께가 5㎛ 이하인 경우, 도전물질의 함유량이 낮아 수명이 짧을 수 있고, 두께가 7㎛ 이상인 경우, 오히려 빛의 투과에 영향을 줄 수 있기 때문이다.
이하, 본 발명에 따른 고휘도 이엘 소자의 제조 방법의 각 단계에 대한 바람직한 실시예를 도 3 내지 도 5를 참조하여 상세히 설명한다.
여기서, 본 발명의 바람직한 실시예의 설명에서 표현되는 각 단계별 각 층용 페이스트의 주요 성분 함량은 페이스트 중량에 대한 중량%로 나타내며, 용매, 증량제, 분산제 및 기타 혼합물은 통상의 방법에 준하여 사용할 경우에 별도로 그 성분과 함량을 나타내지 않는다. 별도로 특정하지 않은 합성수지는 각 용도에 맞는 공지의 합성수지를 사용한 것이다.
그리고, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상기 각 단계의 적층 방법은 공지의 방법을 사용할 수 있으며, 특히, 실크인쇄법에 따라 진행하는 것으로 그 공정설명은 생략한다.
상기 제 1 단계(S10)는 상기 배면도선(520)을 적층하는 단계이다.
이때, 상기 표면소재(100)는 필요에 따라 아세톤, 메탄올, 계면활성용액 등 용액에 담가서 초음파세척기로 세척할 수 있다. 세척된 표면소재(100)는 표면의 수분을 불활성 질소가스로 제거한 후, 65℃에서 10분간 건조하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 배면도선은 황산동 미세분말, 은 미세분말 또는 이들의 혼합분말 55 중량%, 부틸카비톨 10 중량% 및 합성수지 35 중량%가 혼합된 배면도선용 페이스트로 형성하는 것이 바람직하다.
이때, 상기 배면도선(220)은 황산동 미세분말 70~80 중량%와 은 미세분말 20~30 중량%가 혼합된 혼합분말인 것이 더욱 바람직하다.
그 이유는, 황산동이나 은 미세분말만을 사용할 경우, 황산동은 쉽게 산화되어 수명이 짧게 될 수 있고, 은의 경우는 쉽게 파손될 수 있는 문제가 있는데, 상기 혼합분말을 사용할 경우 상기한 문제를 완화시 킬 수 있기 때문이다.
더하여, 은 미세분말이 30 중량% 이상일 경우 경제성이 없으며, 20 중량% 이하일 경우 황산동 산화로 인한 도전성 상실을 완화하는 효과가 감소한다.
또한, 상기 배면도선(520)은 상기 배면도선용 페이스트를 사용하여 상기 표면소재(100) 상에 두께가 10㎛가 되도록 형성하는 것이 바람직하다.
상기 제 2 단계(S20)는 상기 배면전극층(500)을 적층하는 단계이다.
여기서, 상기 배면전극층(500)은 은 미세분말 또는 카본 미세분말 60 중량%, 부틸카비톨 아세테이트와 DMF (dimethylformamide)의 혼합용매 30 중량% 및 합성수지 10 중량%가 혼합된 배면전극용 페이스트로 형성하는 것이 바람직하다.
특히, 상기 배면전극층(500)의 도전재료는 은 미세분말인 것이 더욱 바람직한데 그 이유는 상기 발광층(300)에서 발광된 빛 중에 상기 배면전극층(500) 방향으로 방출되는 빛은 은 미세분말에 반사되어 상기 투명절연층(700)을 통해 도 3 및 도 4의 화살표 방향으로 방출되도록 하여 휘도를 증가시킬 수 있기 때문이다.
상기 혼합용매는 부틸카비톨 아세테이트 50 중량%와 DMF 50 중량%의 혼합용액으로 상기 배면전극용 페이스트의 점도를 조절하며 상기 배면도선(520)과의 계면에서 용이하게 접속이 될 수 있도록 하는 역할을 더 수행하게 된다.
이때, 상기 배면전극층(500)은 상기 배면전극층용 페이스트를 사용하여 상기 배면도선(520) 상에 두께가 12~15㎛가 되도록 형성하는 것이 바람직하다.
그 이유는 상기 배면전극층(500)의 두께가 12㎛ 이하인 경우, 도전물질인 은 또는 카본 미세분말의 입경에 따라 충분한 도전성을 제공하지 못할 수 있으며, 15㎛ 이상의 두께는 도전물질이 불필요하게 많이 사용되는 것으로, 건조시 불균형적으로 분산될 가능성이 있어서 휘도의 불균형을 초래하는 주요 원인이 될 수 있기 때문이다.
상기 제 3 단계(S30)는 상기 유전층(400)을 적층하는 단계이다.
여기서, 상기 유전층(400)은 순도 99.9% 이상의 백색분말인 고유전율의 티탄산바륨(BaTiO3) 50 중량%, 증량제와 DMF의 혼합용매 40 중량% 및 합성수지 10 중량%의 혼합된 유전층용 페이스트로 형성하는 것이 바람직하다.
상기 유전층(400)은 티탄산바륨을 분산한 합성수지인 것이 바람직한데 그 이유는 강유전체인 티탄산바륨이 교류전계에 의하여 발광층으로 이동하며 발광중심의 여기를 보다 증가시켜 발광효율을 높일 뿐만 아니라, 절연파괴도 방지할 수 있기 때문이다.
이때, 상기 유전층(400)은 상기 유전층용 페이스트를 사용하여 상기 배면전극층(500) 상에 두께가 20㎛가 되도록 형성하는 것이 바람직하다.
상기 유전층(400)이 상기 배면전극층(500) 상에 균일한 두께로 형성될수록 바람직한데, 그 이유는 교류 전류 인가시 균일하게 가속 전자가 발생되어 상기 발광층(300)으로 이동할 수 있기 때문이다.
상기 제 4 단계(S40)는 상기 발광층(300)을 적층하는 단계이다.
여기서, 상기 발광층(300)은 유화아연 주체 금속화합물(ZnS:Cu, Cl) 10 중량%, 금속분말 20 중량%, 증량체 30 중량%, DMF 30 중량% 및 합성수지 10 중량%의 혼합된 발광층용 페이스트로 형성하는 것이 바람직하다.
상기 금속분말은 발광색을 결정하는 것으로, Cu, Al, Mn, Fe, Tb, Sm, Ce, Eu 등의 발색금속으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 혹은 하나 이상을 혼합한 혼합금속을 사용하여 원하는 발광색을 구현하는 것이 바람직하다.
이때, 상기 발광층(300)은 상기 발광층용 페이스트를 사용하여 상기 유전층(400) 상에 두께가 25~35㎛가 되도록 형성하는 것이 바람직하다.
그 이유는 상기 발광층(300)의 두께가 25㎛ 이하의 경우는 충분한 발광체를 함유하기 어렵고, 35㎛ 이상인 경우는 빛의 감쇄 현상이 발생할 수 있기 때문이다.
상기 제 5 단계(S50)는 상기 측면도선(220)을 적층하는 단계이다.
여기서, 상기 측면도선(220)은 황산동 미세분말, 은 미세분말 또는 이들의 혼합분말 55 중량%, 부틸카비톨 10 중량% 및 합성수지 35 중량%가 혼합된 측면도선용 페이스트로 형성하는 것이 바람직하다.
특히, 상기 배면도선(520)에서와 같이, 상기 황산동 미세분말과 은 미세분말의 혼합분말을 사용하는 것이 더욱 바람직하며 그 이유는 상기 배면도선(520)의 경우와 동일하다.
이때, 상기 측면도선(220)은 상기 측면도전용 페이스트를 사용하여 상기 표면소재(100) 상에 상기 배면도선(520)과 일정거리 이격되고 두께가 12~15㎛가 되도록 형성하는 것이 바람직하다.
그 이유는 상기 측면도선(220)은, 상기 배면도선(520)과 달리, 상기 표면소재(100)의 테두리 부위에 형성되므로, 좁은 면적에 도전물질을 밀집하여 상기 투명표면전극으로 전류를 흐르도록 하는 것이어서, 두께가 12㎛ 이하일 경우 도전물질의 수명이 문제가 되며, 15㎛ 이상일 경우 필요 이상의 도전물질이 사용되는 것이기 때문이다.
상기 제 6 단계(S60)는 상기 투명표면전극층(200)을 적층하는 단계(S60)이다.
상기 투명표면전극층(200)은 상기 투명전극용 페이스트로 형성하는 것이 바람직하며, 도 3 또는 도 4와 같이, 상기 측면도선(220) 상에 전기적으로 연결되며 상기 발광층(300) 또는 상기 광안정층(600) 상에 적층되어, 상기의 이유와 같이, 그 두께가 5~7㎛가 되도록 형성하는 것이 바람직하다.
상기 제 7 단계(S70)은 상기 투명절연층(700)을 적층하는 단계이다.
여기서, 상기 투명절연층(700)은 투명 절연성 합성수지 30 중량%, 증량체 35 중량% 및 용매 35 중량%가 혼합된 투명절연층용 페이스트로 형성하는 것이 바람직하다.
그 이유는, 상기 투명절연층(700)은 상기 발광층(300)으로부터 발광된 빛을 도 3 또는 도 4의 화살표 방향으로 가능한 손실 없이 방출하면서도 외부로부터 내부 층을 보호하는 역할을 하게 되기 때문이다.
따라서, 상기 투명 절연성 합성수지는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 아크릴계, 에폭시계 및 실리콘계 합성수지에서 선택되는 것이 바람직하다.
그리고, 본 발명의 실시예에 따른 고휘도 이엘 소자의 제조 방법은 상기 각 층용 페이스트에 혼합되는 합성수지의 조성을 달리하는 제조 방법일 수 있다.
여기서, 상기 배면도선용 페이스트, 상기 배면전극층 페이스트, 상기 발광층용 페이스트, 상기 측면도선용 페이스트 및 상기 광안정층용 페이스트에 각각 혼합된 상기 합성수지는 전도성고분자 폴리아닐린 50 중량% 및 시아노레진 50 중량%이 혼합된 것으로 함이 바람직하다.
이때, 상기 투명전극층용 페이스트는 상기 시아노레진을 대체하여 전도성고분자 폴리아닐린 50 중량% 및 시아노레진 50 중량%의 합성수지가 혼합된 것으로 함이 바람직하다.
이처럼, 도 3 또는 도 4와 같이, 상기 배면도선(520), 상기 배면전극층(500), 상기 발광층(300), 상기 측면도선(220), 상기 광안정층(600) 및 상기 투명표면전극층(200)은 상기 전도성고분자 폴리아닐린이 첨가된 혼합수지로 대체되어 형성되면 상기 유기물 전도성고분자의 효과로 저 전압에서도 휘도 증가를 유도할 수 있게 되며, 시아노레진의 혼합 효과로 전도성고분자에 의한 각 층의 구조적 안전성 약화에 따른 붕괴 위험을 방지하게 된다.
더하여, 전도성고분자 폴리아닐린으로 전도성을 보완할 수 있으며, 시아노레진은 유전상수(ε=20~30)가 높아서 폴리아닐린의 전도도의 감소 없는 층을 형성할 수 있기 때문이다.
또한, 교류 전류 인가시 상기 유전층(400)의 가속 전자가 계면으로부터의 거리에 관계없이 전도성고분자를 통해, 시간지체 없이, 발광체와 충돌하게 되어 휘도를 균일하게 할 수 있기 때문이다.
이때, 전도성고분자 폴리아닐린이 50 중량% 이하인 경우 전도도 증가 효과가 미미하며, 60 중량% 이상일 경우 인장강도가 급격히 낮아져 쉽게 파괴될 수 있다.
여기서, 상기 유전층용 페이스트에 혼합된 상기 합성수지는 시아노레진 70~80 중량% 및 불소계수지 20~30 중량%의 혼합된 것으로 함이 바람직하다.
그 이유는, 상기 유전층(400)은, 상기 합성수지로 시아노레진 등 높은 유전율의 수지면 가능하나, 흡수성이 있어 수명에 영향을 줄 수 있으므로 유전율이 낮더라도 흡수율이 없는 불소계수지와 혼합한 혼합수지인 것이 바람직하기 때문이다.
상기 유전층(400)은 상기 불소계수지가 혼합된 상기 유전층용 페이스트로 형성되어 시아노레진의 특성과 불소계수지의 고유 특성을 동시에 나타낼 수 있게 된다.
즉, 불소계수지를 혼합함으로써 유전층 고유 특성인 절연성을 높일 수 있게 되고, 시아노레진의 단점인 침습성을 억제할 수 있는 내침습성을 보충하여, 시아노레진과 불소계수지의 시너지 효과를 나타낼 수 있게 된다.
이때, 불소계수지가 20 중량% 이하인 경우 방습효과가 미미하며, 30 중량% 이상인 경우 비접착성이 높아져 계면 박리 현상이 심해지고 시아노레진과의 혼합층이 분리되는 형상이 나타날 수 있게 된다.
또, 불소계수지는 비접착성이 크기 때문에 계면에서의 박리현상이 쉽게 발생하므로 불소계수지만을 사용할 경우 휘도의 불균형이 심해지는 등의 문제를 야기할 수 있기 때문이다.
더불어, 유전층과 발광층에서 동일한 종류의 수지를 사용할 경우, 계면 박리도 방지되고 발광휘도도 더 높일 수 있으며 치수안정성이 있게 되어 바람직하지만, 불소계수지는 함유된 불소성분이 발광층의 금속화합물을 산화시켜 발광층의 수명을 급속히 단축시키는 원인이 될 수 있어, 상기 유전층(400)에 불소계수지를 혼합하여 사용하더라도 상기 발광층(300)은 불소계수지를 함유하지 않은 합성수지를 사용하는 것이 바람직하다.
이때, 상기 투명절연층용 페이스트는 투명 절연성 합성수지 30 중량%, 증량체 30 중량%, 용매 35 중량% 및 광안정제 5 중량%가 혼합된 것으로 함이 바람직하다.
즉, 상기 투명절연층(700)은 광안정제가 더 혼합된 것이 바람직하다.
그 이유는, 상기한 전도성고분자 폴리아닐린을 함유하는 혼합수지는 광화학반응에 매우 취약하게 되는데, 상기 투명절연층(700)에 광안정제를 첨가하여 광화학작용을 억제 또는 방어할 수 있게 된다.
이렇게 구성되어 제조됨으로써, 본 발명에 따른 고휘도 이엘 소자의 제조 방법은 투명 소재뿐만 아니라 불투명 소재를 포함하는 다양한 표면소재(100)를 활용할 수 있는 장점이 있으며, 고가의 인듐 주석 산화물(ITO)을 포함하지 않고도 유사한 효과를 제공하는 투명표면전극층(200)과 태양광으로부터 발광층(300) 구성물질의 급격한 파괴를 방지하는 광안정층(600)과 투명절연층(700)을 구비하게 되어, 휘도의 손실 없이 옥외 사용이 가능한 장점을 지닌 고휘도 이엘 소자를 제조할 수 있게 된다.
10: 투명표면소재
20, 200: 투명표면전극층
30, 300: 발광층
40, 400: 유전층
50, 500: 배면전극층
70: 절연층
100: 표면소재
220: 측면도선
520: 배면도선
600: 광안정층
700: 투명절연층
720: 측면절연층

Claims (16)

  1. 표면소재 상에 적층된 배면전극층;
    상기 배면전극층 상에 적층된 유전층;
    상기 유전층 상에 적층된 발광층;
    상기 발광층 상에 적층된 투명표면전극층; 및
    상기 투명표면전극층 상에 적층된 투명절연층을 포함하여 구성되되,
    상기 표면소재와 상기 배면전극층 사이에는 상기 배면전극층과 동일한 면 형상을 갖는 배면도선이 더 형성되고,
    상기 표면소재 상에는 상기 배면도선과 일정거리 이격되어 측면도선이 더 형성되고,
    상기 발광층과 상기 투명표면전극층 사이에는 광안정층이 더 형성되고,
    상기 측면도선과 상기 배면도선 사이의 상기 표면소재 상에는 측면절연층이 상기 배면도선, 상기 배면전극층, 상기 유전층, 상기 발광층 및 상기 광안정층의 측벽을 따라 형성되고,
    상기 투명표면전극층은 상기 측면도선 상에 형성되어 전기적으로 연결되되 상기 측면절연층 및 상기 광안전층을 감싸며 형성된 것을 특징으로 하는 고휘도 이엘 소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 표면소재는 투명 소재 또는 불투명 소재이고,
    상기 불투명 소재는 불투명 유리, 플라스틱, 합성수지, 금속, 석재, 목재 및 세라믹 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 고휘도 이엘 소자.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 배면도선은 상기 배면전극층과 동일한 크기를 갖거나 상기 배면전극층의 가장자리로부터 내측으로 0.5mm 이내 이격되어 상기 배면전극층보다 작게 형성된 것을 특징으로 하는 고휘도 이엘 소자.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 투명표면전극층은 사염화주석, 불화암모니움 및 시아노레진이 혼합된 것이고,
    상기 측면절연층은 불소계수지 폴리비닐리덴풀루오라이드이고,
    상기 광안정층은 유기니켈계 화합물 광안정제가 혼합된 것을 특징으로 하는 고휘도 이엘 소자.
  9. 표면소재 상에 배면도선을 적층하는 제 1 단계;
    상기 배면도선 상에 배면전극층을 적층하는 제 2 단계;
    상기 배면전극층 상에 유전층을 적층하는 제 3 단계;
    상기 유전층 상에 발광층을 적층하는 제 4 단계;
    상기 표면소재 상에 상기 배면도선과 일정거리 이격되도록 측면도선을 적층하는 제 5 단계;
    상기 측면도선 및 상기 발광층 상에 투명표면전극층을 적층하는 제 6 단계; 및
    상기 투명표면전극층 상에 투명절연층을 적층하는 제 7 단계를 포함하여 구성되되,
    상기 제 6 단계 이전에 상기 발광층 상에 광안정층을 적층하는 단계를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 고휘도 이엘 소자의 제조 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 배면도선은 상기 표면소재 상에 면 형상으로 적층되고,
    상기 배면전극층은 상기 배면도선과 동일한 형상으로 동일하거나 상기 배면도선의 가장자리로부터 외측으로 0.5mm 이내로 크게 적층 형성된 것을 특징으로 하는 고휘도 이엘 소자의 제조 방법.
  11. 삭제
  12. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 제 5 단계와 상기 제 6 단계 사이에 상기 측면도선과 상기 배면도선 사이로 노출된 상기 표면소재 상에 측면절연층을 적층하는 단계를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 고휘도 이엘 소자의 제조 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 단계 내지 제 7 단계, 상기 광안정층을 적층하는 단계 및 상기 측면절연층을 적층하는 단계는 모두 실크인쇄로 적층하는 것을 특징으로 하는 고휘도 이엘 소자의 제조 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 투명표면전극층은 사염화주석(SnCl4ㆍ5H2O) 40 중량%, 불화암모니움(NH4F) 1 중량%, 에탄올 40 중량%, 증류수 8 중량% 및 시아노레진 11 중량%이 혼합된 투명표명전극층용 페이스트로 두께가 5~7㎛가 되도록 형성한 것을 특징으로 하는 고휘도 이엘 소자의 제조 방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 배면도선은 황산동 미세분말, 은 미세분말 또는 이들의 혼합분말 55 중량%, 부틸카비톨 10 중량% 및 합성수지 35 중량%가 혼합된 배면도선용 페이스트로 형성하고,
    상기 배면전극층은 은 미세분말 또는 카본 미세분말 60 중량%, 부틸카비톨 아세테이트와 DMF (dimethylformamide)의 혼합용매 30 중량% 및 합성수지 10 중량% 가 혼합된 배면전극용 페이스트로 형성하고,
    상기 유전층은 순도 99.9% 이상의 백색분말인 고유전율의 티탄산바륨(BaTiO3) 50 중량%, 증량제와 DMF의 혼합용매 40 중량% 및 합성수지 10 중량%가 혼합된 유전층용 페이스트로 형성하고,
    상기 발광층은 유화아연 주체 금속화합물(ZnS:Cu, Cl) 10 중량%, 금속분말 20 중량%, 증량체 30 중량%, DMF 30 중량% 및 합성수지 10 중량%가 혼합된 발광층용 페이스트로 형성하고,
    상기 측면도선은 황산동 미세분말, 은 미세분말 또는 이들의 혼합분말 55 중량%, 부틸카비톨 10 중량% 및 합성수지 35 중량%가 혼합된 측면도선용 페이스트로 형성하고,
    상기 투명절연층은 투명 절연성 합성수지 30 중량%, 증량체 35 중량% 및 용매 35 중량%가 혼합된 투명절연층용 페이스트로 형성하고,
    상기 광안정층은 광안정제 5 중량%, 증량제40 중량%, 용매 45 중량% 및 합성수지 10 중량%가 혼합된 광안정층용 페이스트로 형성하는 것을 특징으로 하는 고휘도 이엘 소자의 제조방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 배면도선용 페이스트, 상기 배면전극용 페이스트, 상기 발광층용 페이스트, 상기 측면도선용 페이스트 및 상기 광안정층용 페이스트에 각각 혼합된 상기 합성수지는 전도성고분자 폴리아닐린 50 중량% 및 시아노레진 50 중량%이 혼합된 것이고,
    상기 유전층용 페이스트에 혼합된 상기 합성수지는 시아노레진 70~80 중량% 및 불소계수지 20~30 중량%의 혼합된 것을 특징으로 하는 고휘도 이엘 소자의 제조 방법.
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