KR101333254B1

KR101333254B1 - 이엘소자시트 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR101333254B1
Application number: KR1020120025296A
Authority: KR
Inventors: 김승용
Original assignee: 김승용; (주)메타테크놀로지
Priority date: 2012-03-13
Filing date: 2012-03-13
Publication date: 2013-11-27
Also published as: KR20130104107A

Abstract

본 발명은 이엘소자시트에 관한 것으로, 보다 상세하게는 투명전극층, 투명전극회로층, 투명절연판, 양극도선, 발광층, 유전층, 배면판 및 음극도선이 적층되어 이루어진 이엘(EL, ELECTROLUMINESCENT)소자시트에서 투명전극층과 발광층 사이에 투명회로전극과 투명절연판을 일체로 형성함으로써 절연내압 및 수명이 향상되고 면적이 넓은 경우에도 고휘도를 갖는 이엘소자시트를 제조하는 기술에 관한 것이다.

Description

이엘소자시트 및 그 제조방법{EL device sheet and manufacturing method thereof}

종래의 이엘시트(1)는 도 1과 도 2에 나타낸 바와 같이 투명전극층(20), 양극도선(30), 발광층(40), 유전층(50), 음극배면층(60) 및 상기 음극배면층(60) 하부에 보호층(70)으로 구성된다.

구체적으로, 종래의 무기이엘시트(1)는 다음과 같은 과정에 따라 제조된다. 우선, 예를 들어 PET(Polyethyleneterephthalate) 필름으로 이루어진 투명절연판에 ITO(Indium Tin Oxide)를 증착하여 투명전극층을 형성한다. 이후, 투명전극층상에 발광물질인 ZnS 파우더를 포함하는 액상 도료를 실크 스크린 방식에 의해 30μm 내지 40μm의 두께로 인쇄하여 형광층을 형성한다. 이후, 형광층상에 1μm 내지 3μm 크기의 입자를 갖는 BaTiO3 액상 도료를 실크 스크린 방식에 의해 10μm 내지 20μm의 두께로 인쇄하여 유전층을 형성하고, 그 위에 탄소 및/또는 은 분말이 포함된 액상 도료를 실크 스크린 방식에 의해 인쇄하여 배면전극층을 형성한다. 마지막으로, 배면 전극층상에 방습용 도료를 도포하여 보호층을 형성하기도 하고 또한, 그 위에 라미네이트 코팅 등에 의해 또다른 보호층을 형성하기도 한다.

상술한 바에 따라 형성된 종래의 이엘시트는, 인쇄공정의 조건과 환경에 따라 인쇄층이 불균일해지는 문제가 발생하게 되고 이것은 이엘시트를 구성하는 각 층간 구조(vertical structure of the layers)의 취약성을 초래하게 되어 사용함에 따라 유전층의 내압특성이 파괴되어 형광층이 타거나 흑점이 쉽게 발생하며, 이에 따라 무기이엘시트의 수명이 급속히 짧아지는 치명적인 단점이 있다.

또한, 종래의 무기이엘시트는 발광 면적을 넓게 하면 휘도가 낮아지기 때문에 크기가 A0 사이즈 이상인 대형광고판 또는 인테리어용 조명 장치로 사용하는 것에 제약이 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 절연내압 및 수명이 향상되고 면적이 넓은 경우에도 고휘도를 갖는 이엘소자시트를 제공하는 것을 목적으로 하며,

투명전극층과 발광층 사이에 투명전극회로를 설치함으로써 양극도선이 제공하던 전계의 범위를 길이와 면적에 관계없이 전면화하여 발열, 현휘편차 및 전극단락의 문제점을 해결하고, 투명절연판을 투명전극회로층과 발광층 사이에 설치하여 발광층 입자의 흑점발생, 휘도간소 및 내구성저하의 문제점을 해결하는 데 그 목적이 있다.

본 발명은 이엘소자시트는, 전면 전극 역할을 하는 투명전극층과

상기 투명전극층 하면에 형성되는 격자형 투명전극회로층과,

상기 투명전극회로층 하면에 형성되는 발광층에서 발생된 빛을 외부로 방출시키는 투명절연판과,

상기 투명절연판 하면의 테두리에 선형으로 형성되는 양극도선과,

상기 양극도선 하면에 형성되어 전계가 인가되면 발광하는 발광층과,

상기 발광층 하면에 형성되어 절연역할과 형광체의 원활한 발광을 유도하는 유전층과,

상기 유전층 하면에 형성되어 배면 적극 역할을 하는 배면판 및,

상기 배면판 하면에 형성되어 전극 역할을 하는 격자형 음극도선으로 적층되어 이루어지는 이엘소자시트를 제공한다.

본 발명에 의한 이엘소자시트는 투명전극층과 발광층 사이에 투명전극회로를 설치함으로써 양극도선이 제공하던 전계의 범위를 길이와 면적에 관계없이 전면화하여 발열, 현휘편차 및 전극단락의 문제점을 해결하는 동시에 투명절연판을 투명전극회로층과 발광층 사이에 설치하여 발광층 입자의 흑점발생, 휘도간소 및 내구성저하의 문제점을 해결하여 절연내압 및 수명이 향상되고 면적이 넓은 경우에도 고휘도의 빛을 발할 수 있게 된다. 따라서 본 발명에 의한 이엘소자시트는 대형 광고판이나 인테리어용 조명 장치 등과 같이 넓은 면적을 필요로 하는 분야에서 널리 활용될 수 있다.

도 1은 종래의 이엘시트의 적층구조를 나타낸 구성도.
도 2는 도 1의 종래의 이엘시트의 적층구조를 나타낸 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 이엘소자시트의 적층구조를 나타낸 구성도.

상기한 목적을 달성하기 위해 하기와 같은 상세한 설명 및 도면을 통해 상세히 설명한다.

본 발명은 도 3에 나타낸 바와 같이 본 발명은 이엘소자시트(10)는, 전면 전극 역할을 하는 투명전극층(100)과, 상기 투명전극층(100) 하면에 형성되는 격자형 투명전극회로층(200)과, 상기 투명전극회로층(200) 하면에 형성되는 발광층(500)에서 발생된 빛을 외부로 방출시키는 투명절연판(300)과, 상기 투명절연판(300) 하면의 테두리에 선형으로 형성되는 양극도선(400)과, 상기 양극도선(400) 하면에 형성되어 전계가 인가되면 발광하는 발광층(500)과, 상기 발광층(500) 하면에 형성되어 절연역할과 형광체의 원활한 발광을 유도하는 유전층(600)과, 상기 유전층(600) 하면에 배면 적극 역할을 하는 배면판(700) 및, 상기 배면판(700) 하면에 형성되어 전극 역할을 하는 격자형 음극도선(800)으로 적층되어 이루어지는 이엘소자시트(10)를 제공한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 이엘소자시트(10)는 투명전극층(100)과 투명전극회로층(200), 발광층(500)에서 발생된 빛이 외부로 방출되도록 투명한 소재로 이루어진 투명절연판(300)과 양극도선(400), 전계가 인가되면 발광하는 발광층(500), 양극도선(400)의 절연과 발광층(500)의 원활한 발광을 유도하는 유전층(600), 배면판(700) 및 음극도선(800)을 포함하여 이루어지며, 종래의 이엘시트와는 달리 투명전극층(100)과 발광층(500) 사이에 투명전극회로층(200)과 투명절연판(300)을 더 포함한다.

상기 투명전극층(100) 일면에 격자형 투명전극회로층(200)을 12㎛ 두께로 인쇄하여 양극도선(400)을 통해 인입된 전력을 고르게 분배한다.

이에, 상기 격자형 투명전극회로층(200)으로 인해 발열, 저휘도 및 흑점발생의 문제점을 해결하게 된다.

상기 투명절연판(300)은 빛 투과성이 좋으며, 신축성이 있는 PET 필름, 폴리에스터 필름 또는 폴리우레탄 필름 중 택일하여 이루어질 수 있고, 투명전극회로층(200)과 발광층(500) 사이에 10㎛의 두께로 형성하여 강한 부착력을 형성하고, 이로 인해 발광층(500)에서 발생되는 발광 입자의 불균일에 따른 문제점을 해결하여 발광입자의 균일함을 도모하여 발광층(500)과 투명절연판(300)의 계면에 포획된 전하들에 의해 발광층(500) 내부 분극이 발생됨을 이용하여 유효 전자장의 세기를 증폭시켜 발광효율과 고휘도를 향상시키는 동시에 불순물, 습기 등이 발광층(500) 내부로 유입되는 것을 방지하게 된다.

그리고, 상기 발광면적 및 형태에 따라 설계된 10㎜ 폭의 양극도선(400)을 10㎛ 두께로 상기 투명절연판(300) 하면의 테두리에 선형으로 인쇄하게 되며, 상기 양극도선(400)은 은입자의 미세분말과 B.C.A(부틸 칼비톨 아세테이트) 용액 또는 테르페놀에 분산시켜 인쇄하여, 이때 양극도선의 전기저항율을 10^-6Ω으로 최소화시키게 된다.

상기 발광층(500)은 ZnS, Cu 및 Al₂0₃ 중 하나 이상의 파우더가 배합된 인광물질(Phosphor)을 30~35㎛ 두께로 스크린 인쇄 또는 증착에 의해 양극도선이 코팅된 투명절연판(300) 하면에 안착시킴으로써 형성된다.

상기 발광층(500)의 주요 성분인 ZnS와 융화되어 발광층(500)의 발광성능을 향상시켜서 이엘소자시트(10)가 넓은 면적으로 구현된 경우에도 고휘도의 빛을 발할 수 있도록 한다. 또한, 상기 투명절연판(300)이 습기와 산소에 취약한 발광층(500)의 주요성분인 ZnS를 완벽히 보호함으로써 외부환경으로 인한 발광층(500)의 파괴나 기능저하, 예를 들어 흑점 현상 및 여러 가지 외부환경 요인으로 인한 수명저하 현상을 현저히 개선시키고 절연내압의 특성을 향상시켜준다.

그리고, 폴리에스터계의 필름으로 이루어진 투명절연판(300)이 설치되어 발광체의 휘도 감소에 따른 문제점인 발광체의 모체와 활성제의 안정성에 의존한다. 구체적으로, 이엘소자시트(10)의 형광체의 수명 감소 및 휘도 저하는 발광중심의 산화, 즉 Cu 코팅된 ZnS 발광입자 표면의 부식, 산화 및 열화 등에 의해 발생되는 문제로서, 이는 발광체 모체의 결정구조에 의존하는 것이다. 이러한 발광입자 표면의 부식, 산화 및 열화 특성을 개선시키기 위한 방법 중의 하나는 외부의 산소가 활성제 층으로 침투하는 것을 차단하는 것이며, 이를 위해 투명절연판(300)이 적층되는 것이다.

또한, 발광층(500)은 무기 화합물 또는 유기화합물로 이루어지거나 무기 화합물과 유기화합물이 혼합된 형태로 이루어지며, 투명전극층(100)과 배면판(700) 사이의 전압차이에 의한 전기장이 형성될 경우 광을 발생하는 역할을 한다. 여기서, 투명전극층(100)과 배면판(700)에는 양극도선(400)과 음극도선(800)에 의해 교류 전압이 인가되고, 발광층(500)은 교류 전압에 의해 충/방전을 반복하는 과정으로 일정한 주기를 가지는 광을 발생시키게 된다.

상기 유전층(600)은 발광층상에 BaTiO₃ 액상 도료를 20~22㎛ 두께로 실크 스크린 방식으로 인쇄함으로써 형성된다.

상기 투명절연판(300)이 투명전극회로층(200), 발광층(500) 및 유전층(600)을 보호하여 절연내압을 향상시키고, 또한 발광층(500)의 형광물질을 보호하기 위한 것으로, 유전층(600)의 유전율을 극대화시키기 위해 마이크로 사이즈(20~22㎛)로 인쇄함으로써 형성된다.

즉, 이러한 유전층(600)은 발광층(500)과 배면판(700) 사이의 유전율을 조절하여 발광층(500)의 발광 주기를 조절하고, 투명전극층(200)과 배면판(700) 사이의 합선을 방지하는 역할을 한다.

또한, 상기 투명전극층(200)과 배면판(700) 사이의 합선을 방지하기 위해 투명절연판(300)을 설치하여 절연내압을 향상시키게 된다.

상기 배면판(700)은 유전층(600)상에 높은 전기 전도성을 갖는 은 또는 복합탄소도료를 실크 스크린 방식으로 인쇄함으로써 형성되며, 상기 배면판(700)은 양극도선(400)에 사용되는 소재와 동일한 소재를 사용하거나 도전성 카본에 황산을 혼합하여 10㎛ 두께로 인쇄하여 형성된다.

상기 배면판(700) 하면에 형성되는 음극도선(800)은 양극도선(400)에 사용되는 소재와 동일하며, 설계된 폭에 따라 12㎛ 두께로 인쇄하게 된다.

본 발명에 의한 이엘소자시트(10)를 제조하는 방법은 투명전극층(100) 일면에 격자형 투명전극회로층(200)을 12㎛ 두께로 인쇄하는 단계와, 상기 투명전극회로층(200)상에 신축성이 있는 PET 필름, 폴리에스터 필름 또는 폴리우레탄 필름 중 택일하여 이루어지는 투명절연판(300)을 10㎛의 두께로 부착하는 단계와, 상기 투명절연판(300) 일면의 테두리에 선형으로 인쇄되어 발광면적 및 형태에 따라 설계된 10㎜ 폭에 10㎛ 두께로 은입자에 B.C.A(부틸 칼비톨 아세테이트) 용액 또는 테르페놀에 분산시켜 양극도선(400)을 인쇄하는 단계와, 상기 양극도선(400)이 코팅된 투명절연판(300) 하면에 ZnS, Cu 및 Al₂0₃ 중 하나 이상의 파우더가 배합된 인광물질(Phosphor)을 30~35㎛ 두께로 발광층(500)을 스크린 인쇄 또는 증착시키는 단계와, 상기 발광층상에 BaTiO₃ 액상 도료를 20~22㎛ 두께로 실크 스크린 방식으로 유전층(600)을 인쇄하는 단계와, 상기 유전층(600)상에 높은 전기 전도성을 갖는 은 또는 복합탄소도료를 실크 스크린 방식으로 10㎛ 두께로 배면판(700)을 인쇄하는 단계, 및 상기 배면판(700) 하면에 은입자에 B.C.A(부틸 칼비톨 아세테이트) 용액 또는 테르페놀에 분산시켜 12㎛ 두께로 음극도선(800)을 인쇄하는 단계로 구성된다.

본 발명인 개선된 층간구조를 가지는 이엘소자시트는 스크린 인쇄 외에도, 그라비아 인쇄, 콤마 코타(Comma Coater)인쇄 및 그 밖에 종래 기술에 의한 인쇄방식이나 증착방식으로도 제조할 수 있다.

또한, 이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서의 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

이엘소자시트 : 100, 투명전극층 : 100, 투명전극회로층 : 200, 투명절연판 : 300, 양극도선 : 400, 발광층 : 500, 유전층 : 600, 배면판 : 700, 음극도선 : 800

Claims

전면 전극 역할을 하는 투명전극층(100)과,
상기 투명전극층(100) 하면에 형성되는 격자형 투명전극회로층(200)과,
상기 투명전극회로층(200) 하면에 형성되는 발광층(500)에서 발생된 빛을 외부로 방출시키는 투명절연판(300)과,
상기 투명절연판(300) 하면의 테두리에 선형으로 형성되는 양극도선(400)과,
상기 양극도선(400) 하면에 형성되어 전계가 인가되면 발광하는 발광층(500)과,
상기 발광층(500) 하면에 형성되어 절연역할과 형광체의 원활한 발광을 유도하는 유전층(600)과,
상기 유전층(600) 하면에 배면 적극 역할을 하는 배면판(700) 및,
상기 배면판(700) 하면에 형성되어 전극 역할을 하는 격자형 음극도선(800)으로 적층되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 이엘소자시트.
투명전극층(100) 일면에 격자형 투명전극회로층(200)을 12㎛ 두께로 인쇄하는 단계와,
상기 투명전극회로층(200)상에 신축성이 있는 PET 필름, 폴리에스터 필름 또는 폴리우레탄 필름 중 택일하여 이루어지는 투명절연판(300)을 10㎛의 두께로 부착하는 단계와,
상기 투명절연판(300) 일면의 테두리에 선형으로 인쇄되어 발광면적 및 형태에 따라 설계된 10㎜ 폭에 10㎛ 두께로 은입자에 B.C.A(부틸 칼비톨 아세테이트) 용액 또는 테르페놀에 분산시켜 양극도선(400)을 인쇄하는 단계와,
상기 양극도선(400)이 코팅된 투명절연판(300) 하면에 ZnS, Cu 및 Al203 중 하나 이상의 파우더가 배합된 인광물질(Phosphor)을 30~35㎛ 두께로 발광층(500)을 스크린 인쇄 또는 증착시키는 단계와,
상기 발광층상에 BaTiO3 액상 도료를 20~22㎛ 두께로 실크 스크린 방식으로 유전층(600)을 인쇄하는 단계와,
상기 유전층(600)상에 높은 전기 전도성을 갖는 은 또는 복합탄소도료를 실크 스크린 방식으로 10㎛ 두께로 배면판(700)을 인쇄하는 단계 및,
상기 배면판(700) 하면에 은입자에 B.C.A(부틸 칼비톨 아세테이트) 용액 또는 테르페놀에 분산시켜 12㎛ 두께로 음극도선(800)을 인쇄하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 이엘소자시트 제조방법.