KR102200765B1 - 전도성 섬유 기반 유연 발광 장치 - Google Patents

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Abstract

유연 발광 장치가 개시된다. 유연 발광 장치는 고분자 매트릭스 및 이의 내부에 분산된 나노 발광체를 포함하고, 전계(electric field)의 인가에 의해 광을 생성하는 발광 복합체 매질; 발광 복합체 매질 내부에서 제1 방향으로 연장되고, 동일 가상 평면에서 서로 이격되게 배치되고, 제1 전압이 인가되는 복수의 제1 섬유 전극들; 및 발광 복합체 매질 내부에서 상기 제1 방향으로 연장되고, 상기 제1 섬유 전극들과 교대로 배치되며, 상기 제1 전압과 다른 제2 전압이 인가되는 복수의 제2 섬유 전극들을 구비한다.

Description

전도성 섬유 기반 유연 발광 장치{FLEXIBLE LIGHT-EMITTING DEVICE BASED ON CONDUCTIVE FIBER}
본 발명은 유연성을 갖고 면발광이 가능한 유연 발광 장치에 관한 것이다.
종래의 전계 발광 소자는 발광층을 사이에 두고 2개의 평면 전극들이 마주보도록 배치된 구조를 갖고, 상기 2개의 평면 전극들에 의해 상기 발광층에 인가되는 전기장에 의해 상기 발광층에서 광이 생성된다.
이러한 구조의 전계 발광 소자에서, 유연성을 향상시키기 위해 상기 전극들을 은나노와이어(silver nanowire, AgNW), 카본나노튜브(Carbon Nanotubes, CNT) 등으로 형성하는 기술이 개발되고 있다. 하지만, 이러한 전극재료들의 경우, 전극의 전기 전도도를 증가시키기 위해서는 재료의 밀도를 높이거가 전극의 두께를 증가시켜야 하나 이 경우 상기 전극의 광투과도가 저하되어 소자의 광추출 효율이 감소하는 문제점이 원천적으로 존재하게 된다. 또한, 이러한 구조의 발광 소자에서는 상기 발광층에서 생성된 광이 외부로 추출되기 위해서는 필수적으로 상기 전극들 중 하나를 통과해야하기 때문에, 광이 통과하는 전극은 매우 높은 광투과도를 갖는 물질로 형성되어야 하고, 그 결과 상기 전극의 재료로 적용될 수 있는 물질이 제한된다.
한편, 전계 발광(EL)과 기계적 발광(ML)이 동시에 가능한 발광 소자의 경우, 상기 발광층에 강한 전계를 인가하기 위해서는 상기 발광층의 두께를 감소시켜야 하나, 이 경우에는 발광층 두께 감소로 기계적 발광의 성능이 감소되는 문제점이 발생되고, 상기 발광층의 두께를 증가시키는 경우에는 전계 발광의 성능이 저하되는 문제점이 발생하게 된다.
따라서, 상기와 같이 문제점을 근본적으로 해결할 수 있는 구조를 갖는 발광 소자의 개발이 필요하다.
본 발명의 일 목적은 발광 복합체 매질 내부에 배치된 섬유 전극들을 이용하여 인플레인(in-plane) 전기장을 형성하고, 이를 이용하여 상기 발광 복합체 매질을 발광시킴으로써, 섬유 전극들의 재질이나 발광 복합체 매질의 두께 등에 관계없이 고효율로 광을 생성할 수 있는 유연 발광 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 유연 발광 장치는 고분자 매트릭스 및 이의 내부에 분산된 나노 발광체를 포함하고, 전계(electric field)의 인가에 의해 광을 생성하는 발광 복합체 매질; 상기 발광 복합체 매질 내부에서 제1 방향으로 연장되고, 동일 가상 평면에서 서로 이격되게 배치되고, 제1 전압이 인가되는 복수의 제1 섬유 전극들; 및 상기 발광 복합체 매질 내부에서 상기 제1 방향으로 연장되고, 상기 제1 섬유 전극들과 교대로 배치되며, 상기 제1 전압과 다른 제2 전압이 인가되는 복수의 제2 섬유 전극들을 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 제2 섬유 전극들은 상기 제1 섬유 전극들과 동일 가상 평면에 위치할 수 있다. 이와 달리, 상기 제2 섬유 전극들은 상기 제1 섬유 전극들이 위치하는 가상 평면과 평행한 다른 가상 평면에 위치할 수도 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 고분자 매트릭스는 폴리다이메틸실록산(Polydimethylsiloxane, PDMS), 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethylmethacrylate, PMMA), 폴리카보네이트(Polycarbonate, PC), 폴리이미드(Polyimide, PI), 폴리에틸렌(Polyethylene, PE), 폴리프로필렌(Polypropylene, PP), 메타크릴(Methacrylic) 및 폴리우레탄(Ployurethane), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET)으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다. 그리고 상기 나노 발광체는 양자점(Quantum Dot)을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 섬유 전극들 및 상기 제2 섬유 전극들 각각은 전기 전도성을 갖는 전도성 섬유를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 유연 발광 장치는 상기 제1 섬유 전극들에 전기적으로 연결되고, 상기 제1 전압을 상기 제1 섬유 전극들에 인가하는 제1 전압인가부재; 및 상기 제2 섬유 전극들에 전기적으로 연결되고, 상기 제2 전압을 상기 제2 섬유 전극들에 인가하는 제2 전압인가부재를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 전압은 교류 전압이고, 상기 제2 전압은 그라운드 전압일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 고분자 매트릭스가 폴리다이메틸실록산(Polydimethylsiloxane, PDMS)으로 형성되고, 상기 나노 발광체가 황화아연(ZnS) 양자점을 포함할 수 있으며, 이 경우, 상기 발광 복합체 매질은 상기 전계(electric field)의 인가에 의해 광 및 외부 기계적 자극에 의한 광을 생성할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 유연 발광 장치는 제1 고분자 매트릭스 및 이의 내부에 분산된 제1 나노 발광체를 포함하는 제1 매질층 및 제2 고분자 매트릭스 및 이의 내부에 분산된 제2 나노 발광체를 포함하고 상기 제1 매질층과 적층되는 제2 매질층을 포함하는 발광 복합체 매질; 상기 제1 매질층 내부에서 제1 방향으로 연장되고, 동일 가상 평면에서 서로 이격되게 배치되고, 제1 전압이 인가되는 복수의 제1 섬유 전극들; 상기 제1 매질층 내부에서 상기 제1 방향으로 연장되고, 상기 제1 섬유 전극들과 교대로 배치되며, 상기 제1 전압과 다른 제2 전압이 인가되는 복수의 제2 섬유 전극들; 및 상기 제2 매질층 내부에 위치하고 제3 전압이 인가되는 제3 섬유 전극을 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 고분자 매트릭스는 상기 제2 고분자 매트릭스와 동일한 물질로 형성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 전압은 교류 전압이고, 상기 제2 전압은 그라운드 전압이며, 상기 제3 전압은 상기 교류 전압 및 상기 그라운드 전압 중 하나일 수 있다.
본 발명의 유연 발광 장치에 따르면, 평면 구조의 2개의 전극 사이에 배치된 발광층을 포함하여 발광층에서 생성된 광이 외부로 방출될 때 반드시 상기 2개의 평면 전극 중 하나를 통과하여야 하는 종래 발광 장치와 비교하여, 발광 복합체 매질 내부에 배치된 섬유 전극들 사이에 형성되는 인플레인(in-plane) 전기장을 이용하여 광을 생성하고 생성된 광이 외부로 방출될 때 섬유 전극들을 통과할 필요가 없으므로, 상기 섬유 전극을 광투과도가 낮은 재질로 형성하더라도 고효율로 광을 방출할 수 있을 뿐만 아니라 상기 발광 복합체 매질의 두께와 관계 없이 고효율로 광을 생성할 수 있다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 유연 발광 장치를 설명하기 위한 평면도이고, 도 1b 및 도 1c는 도 1a에 도시된 절단선 A-A'를 따라 절단한 서로 다른 실시예의 단면도들이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유연 발광 장치를 설명하기 위한 사시도이다.
도 3은 실시예 1에 따른 발광 장치를 제조하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4은 실시예 2에 따른 발광 장치를 제조하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5a는 실시예 1의 발광 장치에 대한 광학 및 SEM 단면 이미지들(b) 및 1KHz 주파수의 500Vrms 전압 인가 조건 하에서의 전계발광을 나타내는 사진(c)이고, 도 5b는 수십 가닥의 나일론 원사 및 200nm 두께의 Ag 코팅층으로 이루어진 130μm 직경의 Ag-코팅 나일론 섬유의 광학 및 SEM 이미지들(d, e) 및 EDS 이미지들(f, g)을 나타내며, 도 5c는 실시예 1의 발광 장치에 대한 펜 자극에 의해 유도된 ML 발광(h) 및 펜에 감긴 상태에서의 EL 발광(i)을 나타내는 사진들이다.
도 6은 실시예 1의 발광 장치에 대해, 손으로 잡아당김으로써 유도된 ML 발광의 사진(a), 100cpm(cycles per minute)으로부터 500cpm(cycles per minute)으로 증가시킨 S-R(stretching-releasing) 속도에 대한 ML 발광 스펙트럼(b), 5000 사이클에 걸친 400nm로부터 800nm까지의 스펙트럼 강도를 적분함에 의해 획득된 시간에 따른 ML 강도(c)와 이의 확대된 그래프(d)를 나타낸다.
도 7은 실시예 1의 발광 장치에 대해 측정된 EL 발광 사진(a), 다양한 주파수(100, 500, 1000 및 2000 Hz)의 조건 하에서 전압-휘도 관계를 나타내는 그래프(b), 벤딩 사이클에 따른 전압-휘도 그래프(c)와 전압-전류 그래프(d)를 나타낸다.
도 8a는 한 쌍의 섬유 전극들을 구비하는 발광 소자에 대해 시뮬레이션된 전기장 분포(a) 및 광학 필드 분포(b)를 나타내는 이미지들 및 복수의 쌍의 섬유 전극들을 구비하는 발광 소자에 대해 시뮬레이션된 전기장 분포(f) 및 광학 필드 분포(g)를 나타내는 이미지들이고, 도 8b는 복수의 쌍의 섬유 전극들을 구비하는 실시예 1의 발광 장치에 대한 AC 전압 미인가시의 단면 이미지(c) 그리고 AC 전압 인가시의 단면 이미지(d), 이의 광 강도의 관점에서 평가된 등고선 이미지(e)를 나타내고, 도 8c는 실시예 1의 발광 장치에 대한 발광 이미지들을 나타낸다.
도 9는 실시예 2의 발광장치에 대한 개략적인 이미지들(a, b), 오렌지색 백그라운드 발광 이미지(d), 그린색 지그재그 패턴 발광 이미지(e), 오렌지색 백그라운드와 그린색 지그재그 패턴의 동시 발광 이미지들(f 및 g), d 내지 f에 도시된 I, Ⅱ 및 Ⅲ 위치에서의 EL 스펙트럼(h)과 CIE 좌표를 나타낸다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 유연 발광 장치를 설명하기 위한 평면도이고, 도 1b 및 도 1c는 도 1a에 도시된 절단선 A-A'를 따라 절단한 서로 다른 실시예의 단면도들이다.
도 1a 내지 도 1c를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유연 발광 장치(100)는 발광 복합체 매질(110), 복수의 제1 섬유 전극들(120), 복수의 제2 섬유 전극들(130), 제1 전압인가부재(140) 및 제2 전압인가부재(150)를 포함한다.
상기 발광 복합체 매질(110)은 고분자 매트릭스 및 이의 내부에 분산된 나노 발광체를 포함할 수 있고, 전계(electric field)의 인가에 의해 광을 생성할 수 있다.
상기 고분자 매트릭스의 물질로는 투명하고, 유연한 물질이라면 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 상기 고분자 매트릭스는 폴리다이메틸실록산(Polydimethylsiloxane, PDMS), 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethylmethacrylate, PMMA), 폴리카보네이트(Polycarbonate, PC), 폴리이미드(Polyimide, PI), 폴리에틸렌(Polyethylene, PE), 폴리프로필렌(Polypropylene, PP), 메타크릴(Methacrylic), 폴리우레탄(Ployurethane), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET) 등으로 형성될 수 있다. 상기 고분자 매트릭스는 일정한 두께를 갖는 시트 구조를 가질 수 있고, 상기 고분자 매트릭스의 두께는 적용되는 어플리케이션에 따라 적절하게 변경될 수 있다.
상기 발광 나노결정은 상기 고분자 매트릭스 내부에 균일하게 분산되어 있고, 전계(electric field)의 인가에 의해 특정 파장 범위의 광을 생성할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 발광 나노결정은 반도체 나노결정인 양자점(Quantum Dot)을 포함할 수 있다.
상기 양자점은 수 내지 수십 나노미터 크기의 반도체 나노결정 입자로서, 양자 구속 효과(quantum confinement effect)에 의해 불연속적으로 양자화된 밴드갭(band gap)을 갖고, 상기 밴드갭 이상의 에너지가 인가된 경우, 이를 흡수한 후 상기 밴드갭에 해당하는 파장의 광을 발광할 수 있다. 상기 양자점에 의해 생성되는 광의 파장은 상기 양자점의 크기, 조성 등을 통하여 조절할 수 있다.
상기 양자점으로는 공지의 양자점이 제한 없이 적용될 수 있다. 예를 들면,상기 양자점은 Ⅱ-Ⅵ족 화합물, Ⅱ-V족 화합물, Ⅲ-V족 화합물, Ⅲ-Ⅳ족 화합물, Ⅲ-Ⅵ족 화합물, Ⅳ-Ⅵ족 화합물 또는 이들의 혼합물로 이루어질 수 있고, 상기 “혼합물”은 상기 화합물들의 단순 혼합물(mixture)뿐만 아니라, 삼성분계 화합물, 사성분계 화합물, 이들 혼합물에 도펀트가 도핑된 경우도 모두 포함한다.
상기 Ⅱ-Ⅵ족 화합물의 예로는, 황화마그네슘(MgS), 셀렌화마그네슘(MgSe), 텔루르화마그네슘(MgTe), 황화칼슘(CaS), 셀렌화칼슘(CaSe), 텔루르화칼슘(CaTe), 황화스트론튬(SrS), 셀렌화스트론튬(SrSe), 텔루르화스트론튬(SrTe), 황화카드뮴(CdS), 셀렌화카드뮴(CdSe), 텔루르카드뮴(CdTe), 황화아연(ZnS), 셀렌화아연(ZnSe), 텔루르화아연(ZnTe), 황화수은(HgS), 셀렌화수은(HgSe) 또는 텔루르화수은(HgTe) 등을 들 수 있다.
상기 Ⅱ-V족 화합물의 예로는, 인화아연(Zn3P2), 비소화아연(Zn3As2), 인화카드뮴(Cd3P2), 비소화카드뮴(Cd3As2), 질화카드뮴(Cd3N2) 또는 질화아연(Zn3N2) 등을 들 수 있다.
상기 Ⅲ-V족 화합물의 예로는, 인화붕소(BP), 인화알루미늄(AlP), 비소화알루미늄(AlAs), 안티모니화알루미늄(AlSb), 질화갈륨(GaN), 인화갈륨(GaP), 비소화갈륨(GaAs), 안티모니화갈륨(GaSb), 질화인듐(InN), 인화인듐(InP), 비소화인듐(InAs), 안티모니화인듐(InSb), 질화알루미늄(AlN) 또는 질화붕소(BN) 등을 들 수 있다.
상기 Ⅲ-Ⅳ족 화합물의 예로는, 탄화붕소(B4C), 탄화알루미늄(Al4C3), 탄화갈륨(Ga4C) 등을 들 수 있다.
상기 Ⅲ-Ⅵ족 화합물의 예로는, 황화알루미늄(Al2S3), 셀렌화알루미늄(Al2Se3), 텔루르화알루미늄(Al2Te3), 황화갈륨(Ga2S3), 셀렌화갈륨(Ga2Se3), 황화인듐(In2S3), 셀렌화인듐(In2Se3), 텔루르화갈륨(Ga2Te3), 텔루르화인듐(In2Te3) 등을 들 수 있다.
상기 Ⅳ-Ⅵ족 화합물의 예로는, 황화납(PbS), 셀렌화납(PbSe), 텔루르화납(PbTe), 황화주석(SnS), 셀렌화주석(SnSe), 텔루르화주석(SnTe) 등을 들 수 있다.
한편, 상기 양자점은 단일 코어로 이루어진 단일 코어 구조 또는 상기 코어 및 이를 둘러싸는 쉘을 포함하는 코어/쉘(core/shell) 구조를 가질 수 있다.
상기 양자점의 코어 및 쉘 각각은 위에서 예시한 화합물들로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 예시한 화합물들은 각각 단독으로 또는 2 이상을 조합하여 상기 코어(core)나 쉘(shell)을 구성할 수 있다. 상기 코어를 구성하는 화합물의 밴드갭이 상기 쉘을 구성하는 화합물의 밴드갭보다 좁을 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 상기 양자점이 코어/쉘 구조를 갖는 경우, 상기 쉘을 구성하는 화합물은 상기 코어를 구성하는 화합물과 다를 수 있다.
한편, 상기 나노 발광체는 상기 양자점들 각각의 표면에 결합되어 상기 양자점들이 서로 응집되어 소광(quenching)되는 것을 방지하는 리간드를 더 포함할 수 있다. 상기 리간드는 공지의 양자점 리간드가 제한 없이 적용될 수 있다. 예를 들면, 상기 리간드는 탄소수 6 내지 30의 알킬기, 알케닐기를 갖는 아민계 화합물, 카르복시산 화합물, 산화 포스핀 화합물, 피리딘 화합물, 싸이오펜 화합물 등을 포함할 수 있다.
상기 복수의 제1 섬유 전극들(120) 및 상기 복수의 제2 섬유 전극들(130)은 상기 발광 복합체 매질(110) 내부에서 제1 방향(X)으로 서로 평행하게 배치되고, 서로 교대로 배치될 수 있다. 상기 복수의 제1 및 제2 섬유 전극들(120, 130) 각각은 전기 전도성을 갖는 전도성 섬유를 포함할 수 있다. 상기 전도성 섬유는 전도성 물질로 형성되거나, 절연성 코어 섬유 및 이의 표면을 피복하는 전도성 코팅팅을 포함하는 복합체 물질로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 전도성 물질은 전도성 고분자, 금속 와이어 등을 포함할 수 있고, 상기 복합체 물질은 나일론(Nylon), 폴리에스터(Polyester), 비닐론(vinylon), 아크릴(acryl) 등의 절연성 고분자 물질로 형성된 고분자 섬유 및 상기 고분자 섬유 표면을 코팅하는 실버(Ag), 금(Au), 구리(Cu), 알루미늄(Al) 등의 전도성 금속 코팅층을 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 고분자 섬유는 복수의 원사(yarn)을 꼬아서 제조되고 직경이 수 mm 이하, 예를 들면, 약 1mm 이하인 섬유(fiber)를 포함할 수 있다.
상기 제1 섬유 전극들(120)에는 제1 전압이 인가되고 상기 제2 섬유 전극들(130)에는 제2 전압이 인가될 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 섬유 전극들(120)에는 교류 전압이 인가될 수 있고, 상기 제2 섬유 전극들(130)에는 그라운드 전압이 인가될 수 있으며, 이 경우, 상기 발광 복합체 매질(110) 내부에서, 상기 제1 섬유 전극들(120)과 상기 제2 섬유 전극들(310) 사이에는 전기장이 형성되고, 이러한 전기장에 의해 상기 발광 복합체 매질(110) 내부에서 광이 생성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 도 1b에 도시된 바와 같이, 상기 복수의 제1 섬유 전극들(120) 및 상기 복수의 제2 섬유 전극들(130)은 상기 발광 복합체 매질(110) 내부에 위치하는 가상의 동일 평면(a)에 배치될 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 도 1c에 도시된 바와 같이, 상기 제1 섬유 전극들(120)은 가상의 제1 평면(a)에 배치되고, 상기 복수의 제2 섬유 전극들(130)은 상기 제1 평면(a)과 평행하고 이와 다른 위치에 위치하는 가상의 제2 평면(a')에 배치되며, 상기 제2 섬유 전극들(130)은 상기 제1 섬유 전극들(120) 사이에 대응되는 위치에 각각 배치될 수 있다.
상기 제1 전압인가부재(140)은 상기 제1 섬유 전극들(120)에 상기 제1 전압을 인가할 수 있고, 상기 제2 전압인가부재(150)는 상기 제2 섬유 전극들(130)에 상기 제2 전압을 인가할 수 있다.
상기 제1 전압인가부재(140)은 상기 제1 섬유 전극들(120)의 일 단부들과 전기적으로 연결될 수 있고, 상기 제2 전압인가부재(150)은 상기 제2 섬유 전극들(130)의 일 단부들과 전기적으로 연결될 수 있다. 한편, 상기 도 1a에는 상기 제1 및 제2 전압인가부재(140, 150)가 상기 발광 복합체 매질(110) 외부에 배치되는 것으로 도시되어 있으나, 상기 제1 및 제2 전압인가부재(140, 150) 중 하나 이상, 예를 들면, 상기 제1 및 제2 전압인가부재(140, 150) 모두는 상기 발광 복합체 매질(110) 내부에 내장되는 것도 가능하다.
한편, 일 실시예에 있어서, 상기 고분자 매트릭스가 폴리다이메틸실록산(Polydimethylsiloxane, PDMS)으로 형성되고, 상기 나노 발광체가 황화아연(ZnS) 양자점을 포함하는 경우, 상기 유연 발광 장치(100)는 앞에서 설명한 상기 제1 및 제2 섬유 전극들(120, 130) 사이에 형성되는 전기장에 의한 EL(electro-luminescence) 발광뿐만 아니라 상기 발광 복합체 매질(110)에 인가되는 기계적인 응력에 의한 ML(mechano-luminescence) 발광도 가능하다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유연 발광 장치를 설명하기 위한 사시도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 유연 발광 장치(200)는 발광 복합체 매질(210), 복수의 제1 섬유 전극들(220), 복수의 제2 섬유 전극들(230), 제3 섬유 전극(260), 제1 전압인가부재(240), 제2 전압인가부재(250) 및 제3 전압인가부재(270)을 포함할 수 있다. 상기 발광 복합체 매질(210) 및 상기 제3 섬유 전극(260)을 제외한 나머지 구성들은 도 1a 내지 도 1c를 참조하여 설명한 유연 발광 장치(100)의 구성들과 실질적으로 동일하거나 유사하므로 이하에서는 중복된 상세한 설명은 생략한다.
상기 발광 복합체 매질(210)은 제1 파장의 광을 생성하는 제1 매질층(121) 및 상기 제1 매질층(121)과 적층되고 상기 제1 파장과 다른 제2 파장의 광을 생성하는 제2 매질층(122)을 포함할 수 있다.
상기 제1 매질층(121)은 제1 고분자 매트릭스 및 이의 내부에 분산된 제1 나노 발광체를 포함할 수 있고, 상기 제2 매질층(122)은 제2 고분자 매트릭스 및 이의 내부에 분산된 제2 나노 발광체를 포함할 수 있다.
상기 제1 고분자 매트릭스 및 상기 고분자 매트릭스는 서로 다른 고분자 물질로 형성될 수도 있으나, 동일한 고분자 물질로 형성될 수도 있고, 이 경우 하나의 고분자 매트릭스를 형성할 수 있다.
상기 제1 나노 발광체는 상기 제1 파장의 광을 생성하는 제1 양자점을 포함할 수 있고, 상기 제2 나노 발광체는 상기 제2 파장의 광을 생성하는 제2 양자점을 포함할 수 있다.
상기 제1 및 제2 고분자 매트릭스의 재료 및 상기 제1 및 제2 나노 발광체의 재료에 대해서는 위에서 이미 설명하였으므로, 이들에 대한 중복된 상세한 설명은 생략한다.
상기 제1 및 제2 섬유 전극들(220, 230) 각각은 전기 전도성을 갖는 전도성 섬유를 포함할 수 있다. 그리고 상기 제1 및 제2 섬유 전극들(220, 230)은 상기 제1 매질층(211) 내부에서 제1 방향(X)으로 서로 평행하게 배치되고, 서로 교대로 배치될 수 있다.
상기 제1 섬유 전극들(220)에는 제1 전압이 인가되고 상기 제2 섬유 전극들(230)에는 제2 전압이 인가될 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 섬유 전극들(220)에는 교류 전압이 인가될 수 있고, 상기 제2 섬유 전극들(230)에는 그라운드 전압이 인가될 수 있으며, 이 경우, 상기 제1 매질층(211) 내부에서는, 상기 제1 섬유 전극들(220)과 상기 제2 섬유 전극들(230) 사이에는 전기장이 형성되고, 이러한 전기장에 의해 상기 제1 매질층(211) 내부에서 상기 제1 파장의 광이 생성될 수 있다.
상기 제1 및 제2 섬유 전극들(220, 230)은 도 1a 내지 도 1c를 참조하여 설명한 유연 발광 장치(100)의 제1 및 제2 섬유 전극들(120, 130)과 실질적으로 동일하므로, 이들에 대한 추가적인 설명은 생략한다.
상기 제3 섬유 전극(260)은 상기 제2 매질층(212) 내부에 배치될 수 있고, 제3 전압이 인가될 수 있다. 이 경우, 상기 제3 전압은 상기 제1 및 제2 전압과 다른 전압일 수도 있고, 상기 제1 및 제2 전압 중 하나와 동일한 전압일 수도 있다.
상기 제3 섬유 전극(260)에 상기 제1 및 제2 전압과 다른 제3 전압이 인가된 경우, 상기 제1 섬유 전극(220)과 상기 제3 섬유 전극(260) 사이 및 상기 제2 섬유 전극(230)과 상기 제3 섬유 전극(260) 사이에는 수직 전기장이 형성되고, 이러한 전기장에 의해 상기 제1 매질층(211)의 일부에서는 상기 제1 파장의 광이 생성되고, 상기 제2 매질층(212)에서는 상기 제2 파장의 광이 생성될 수 있다. 한편, 상기 제3 섬유 전극(260)에 상기 제1 및 제2 전압 중 하나와 동일한 제3 전압이 인가된 경우, 상기 제1 및 제2 섬유 전극들(220, 230) 중 상기 제3 전압과 다른 전압인 인가된 섬유 전극과 상기 제3 섬유 전극 사이에는 수직 전기장이 형성되고, 이러한 전기장에 의해 상기 제1 매질층(211)의 일부에서는 상기 제1 파장의 광이 생성되고, 상기 제2 매질층(212)에서는 상기 제2 파장의 광이 생성될 수 있다.
일 실시예로, 상기 제1 및 제2 섬유 전극들(220, 230)에는 제1 교류 전압 및 그라운 전압이 각각 인가되고, 상기 제3 섬유 전극(260)에는 상기 그라운드 전압이 인가될 수 있다.
상기 제1 및 제2 전압인가부재(240, 250)는 상기 제1 섬유 전극들(220) 및 상기 제2 섬유 전극들(230)에 상기 제1 전압 및 상기 제2 전압을 각각 인가할 수 있고, 상기 제3 전압인가부재(270)는 상기 제3 섬유 전극(260)에 상기 제3 전압을 인가할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제3 섬유 전극(260)에 상기 제1 및 제2 전압과 다른 제3 전압이 인가되는 경우, 상기 제3 전압인가부재(270)는 상기 제1 및 제2 전압인가부재(240, 250)와 절연된 독립된 구성일 수 있다. 이와 달리, 상기 제3 섬유 전극(260)에 상기 제1 및 제2 전압 중 하나와 동일한 제3 전압이 인가되는 경우, 상기 제1 및 제2 전압인가부재(240, 250) 중 상기 제3 전압과 동일한 전압이 인가되는 전압인가부재가 상기 제3 전압인가부재(270)로 기능할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제3 섬유 전극(260)는 기 설정된 형상의 패턴화된 전도성 섬유를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 발광 복합체 매질(210)은 상기 제1 매질층(211)에서 생성되는 면발광의 배경광과 상기 제2 매질층(212)에서 생성되는 상기 제2 섬유 전극(260)의 형상에 대응되는 광을 동시에 방출할 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 상기 섬유 전극(260)은 상기 제1 방향(X) 또는 상기 제1 방향(X)과 교차하는 방향으로 연장되어 서로 평행하게 배치된 복수의 전도성 섬유들을 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 발광 복합체 매질(210)은 상기 제1 매질층(211)에서 생성되는 광과 상기 제2 매질층(212)에서 생성되는 광의 혼합 면발광을 방출할 수 있다.
본 발명의 유연 발광 장치에 따르면, 평면 구조의 2개의 전극 사이에 배치된 발광층을 포함하여 발광층에서 생성된 광이 외부로 방출될 때 반드시 상기 2개의 평면 전극 중 하나를 통과하여야 하는 종래 발광 장치와 비교하여, 발광 복합체 매질 내부에 배치된 섬유 전극들 사이에 형성되는 인플레인(in-plane) 전기장을 이용하여 광을 생성하고 생성된 광이 외부로 방출될 때 섬유 전극들을 통과할 필요가 없으므로, 상기 섬유 전극을 광투과도가 낮은 재질로 형성하더라도 고효율로 광을 방출할 수 있을 뿐만 아니라 상기 발광 복합체 매질의 두께와 관계 없이 고효율로 광을 생성할 수 있다.
이하 본 발명의 실시예 및 실험예에 대해 상술한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명의 일 실시형태에 불과한 것으로서, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
도 3은 실시예 1에 따른 발광 장치를 제조하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 16가닥의 Ag-코팅 나일론 섬유들이 발광 복합체 매질층의 중심부에 내장되도록 하기 위해 글라스 기판으로부터 약 300μm의 갭을 유지한 채 기판 상에 팽팽하게 당겨져 배치되었다. 이어서, 발광 복합체 매질층을 형성하기 위해, 9:1의 중량 비율로 경화제를 함유하는 액체 PDMS와 그린색 발광 ZnS 형광체를 7:3의 중량 비율로 혼합한 후 미경화 PDMS+ZnS(G) 혼합물을 상기 섬유들이 배치된 글라스 기판 상에 적하하였고, 이어서 70℃의 오븐 내에서 30분 동안 상기 혼합물을 경화시켰고, 이어서, AC 전압이 인가되는 제1 섬유 전극들 및 그라운드 전압인 인가되는 제2 섬유 전극들의 노출된 단부들 각각에 구리 테이프를 부착하여 실시예 1의 발광 장치를 제조하였다.
[실시예 2]
도 4은 실시예 2에 따른 발광 장치를 제조하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 16가닥의 Ag-코팅 나일론 섬유들이 발광 복합체 매질층의 중심부에 내장되도록 하기 위해 글라스 기판으로부터의 갭이 없이 상기 기판 상에 팽팽하게 당겨져 배치되었다. 이어서, 제1 매질층을 형성하기 위해, 9:1의 중량 비율로 경화제를 함유하는 액체 PDMS와 그린색 발광 ZnS 형광체를 7:3의 중량 비율로 혼합한 후 미경화 PDMS+ZnS(G) 혼합물을 상기 섬유들이 배치된 글라스 기판 상에 적하하였고, 이어서 70℃의 오븐 내에서 30분 동안 상기 혼합물을 경화시켰다. 이어서, 상기 제1 매질층로부터 약 200μm의 갭이 형성되도록 지그재그 패턴 형상의 섬유를 배치한 후 9:1의 중량 비율로 경화제를 함유하는 액체 PDMS와 오렌지색 발광 ZnS 형광체를 7:3의 중량 비율로 혼합한 후 미경화 PDMS+ZnS(O) 혼합물을 상기 패턴화된 섬유가 배치된 상기 제1 매질층 상에 적하하였고, 이를 대기중 상온에서 24시간 경화하였다. 이어서, 제1 매질층 내부에 고정되어 AC 전압 및 그라운드 전압이 각각 인가되는 교대로 배치된 제1 섬유 전극들과 제2 섬유 전극들의 노출된 단부들 각각에 구리 테이프를 부착하고, 제2 매질층에 고정된 패턴화된 제3 섬유 전극의 노출된 단부에 구리 테이프를 부착하여 실시예 2의 발광 장치를 제조하였다.
[실험예]
도 5a는 실시예 1의 발광 장치에 대한 광학 및 SEM 단면 이미지들(b) 및 1KHz 주파수의 500Vrms 전압 인가 조건 하에서의 전계발광을 나타내는 사진(c)이고, 도 5b는 수십 가닥의 나일론 원사 및 200nm 두께의 Ag 코팅층으로 이루어진 130μm 직경의 Ag-코팅 나일론 섬유의 광학 및 SEM 이미지들(d, e) 및 EDS 이미지들(f, g)을 나타내며, 도 5c는 실시예 1의 발광 장치에 대한 펜 자극에 의해 유도된 ML 발광(h) 및 펜에 감긴 상태에서의 EL 발광(i)을 나타내는 사진들이다.
도 5a를 참조하면, 전도성 파이버가 발광 복합체 매질의 중심에 내장되었고, AC 전압 인가 후, 제1 섬유 전극들과 제2 섬유 전극들 사이에 생성된 인플레인(in-plane) AC 필드는 ZnS 형광체를 여기시켜 유효하게 EL을 생성하였음을 확인할 수 있다.
도 5b를 참조하면, 약 20μm의 직경의 수십 가닥의 실버 코팅된 나일론 원사들로 이루어진 약 130μm 직경의 나일론 섬유의 표면에는 약 200nm 두께의 실버 코팅층이 형성되어 있음을 확인할 수 있다.
도 5c를 참조하면, PDMS와 ZnS의 복합체는 ML 발광원으로서 널리 알려져 있는데, 실시예 1의 발광 장치 역시 펜 쓰기 유도에 의해 ML 발광을 나타내었고, 또한, 펜에 감긴 상태에서도 안정적으로 휘도 손실 없이 EL 발광을 나타내었다. 실시예 1의 발광 장치에서, ML 발광은 발광 복합체 매질의 표면으로부터 대부분 생성되므로, ML 성능은 내장된 섬유 전극들에 의해 방해받지 않고, 또한, PDMS는 소프트하고 유연성 있는 매트릭스이므로, 실시예 1의 발광 장치는 높은 유연성을 나타내었다.
도 6은 실시예 1의 발광 장치에 대해, 손으로 잡아당김으로써 유도된 ML 발광의 사진(a), 100cpm(cycles per minute)으로부터 500cpm(cycles per minute)으로 증가시킨 S-R(stretching-releasing) 속도에 대한 ML 발광 스펙트럼(b), 5000 사이클에 걸친 400nm로부터 800nm까지의 스펙트럼 강도를 적분함에 의해 획득된 시간에 따른 ML 강도(c)와 이의 확대된 그래프(d)를 나타낸다.
도 6의 a를 참조하면, 실시예 1의 발광 장치는 손으로 당겨졌을 PL 및 EL과 동일한 색인 그린 ML을 발광하였다.
도 6의 b 내지 d를 참조하면, 10%의 스트레칭 조건이 설정된 S-R(stretching-releasing) 시스템을 이용하여 실시예 1의 발광 장치를 주기적으로 신축한 경우, 그린 ML 스펙트럼의 강도는 100cpm(cycles per minute)으로부터 500cpm으로 S-R 속도가 증가함에 따라 증가하는 것으로 나타났다. ML 스펙트럼의 CIE 좌표는 전형적인 그린 색상 발광을 나타내는 (0.23, 0.58)이었다.
5000 사이클 동안의 S-R 모션(40cpm, integration time=10ms)의 시간-해상 ML 강도를 조사한 결과, ML 강도는 S-R 모션의 5000사이클 동안 특별한 열화 없이 유지되는 것으로 나타났다. 초기 상태에서 나타난 ML 강도에서의 약간의 증가는 인접한 섬유 전극들 사이에서의 ZnS 입자들의 재배열 때문인 것으로 판단되나, 이러한 변화는 500 사이클 후 안정화되었다. 한편, 도 6의 d에 도시된 바와 같이, ML 발광은 스트레칭 및 릴리징 모션 동안 생성되는 것으로 나타났다.
이상의 결과는 이전의 보고와 일치하는 것으로서, 섬유 전극들은 실시예 1의 발광 장치의 ML 성능을 감소시키기 않고, 발광 장치 내에서 다중 발광을 생성하는 것으로 판단된다.
도 7은 실시예 1의 발광 장치에 대해 측정된 EL 발광 사진(a), 다양한 주파수(100, 500, 1000 및 2000 Hz)의 조건 하에서 전압-휘도 관계를 나타내는 그래프(b), 벤딩 사이클에 따른 전압-휘도 그래프(c)와 전압-전류 그래프(d)를 나타낸다.
도 7을 참조하면, 제1 섬유 전극들에 AC 전압을 인가하고 제2 섬유 전극들에 그라운드 전압을 인가하여 전기장을 생성한 경우 실시예 1의 발광 장치는 유효하게 그린 광을 생성하였고, 휘도는 전기장 및 주파수의 증가와 함께 증가하였다. 한편, 실시예 1의 발광 장치에서도 휘도 값은 종래의 PDMS+ZnS 복합체를 기초로 한 교류 전류 구동 EL 소자들에서 수 kHz의 주파수 조건 하에서 전형적으로 관찰된 바와 같이 수십 cd/m2의 범위에 걸쳐 변경되었고, 이러한 결과로부터 종래의 평판 전극을 채용하는 EL 소자들과 비교하여, 실시예 1의 발광 장치의 평행한 전극들 사이에 인가된 AC 필드는 대등한 전압-전류 관계를 나타냄을 알 수 있다.
또한, 도 7의 c 및 d에 도시된 바와 같이, 실시예 1의 발광 장치는 10,000번의 벤딩 사이클(벤딩 반경=3mm) 후에도 안정적인 전압-휘도 및 전압-전류 거동을 나타냄이 확인되었다. 이러한 결과로부터 실시예 1의 발광 장치는 10,000번의 벤딩 사이클 동안 어떠한 전기적 쇼트가 발생하지 않고, 우수한 유연성 및 내구성을 가짐을 알 수 있다.
도 8a는 한 쌍의 섬유 전극들을 구비하는 발광 소자에 대해 시뮬레이션된 전기장 분포(a) 및 광학 필드 분포(b)를 나타내는 이미지들 및 복수의 쌍의 섬유 전극들을 구비하는 발광 소자에 대해 시뮬레이션된 전기장 분포(f) 및 광학 필드 분포(g)를 나타내는 이미지들이고, 도 8b는 복수의 쌍의 섬유 전극들을 구비하는 실시예 1의 발광 장치에 대한 AC 전압 미인가시의 단면 이미지(c) 그리고 AC 전압 인가시의 단면 이미지(d), 이의 광 강도의 관점에서 평가된 등고선 이미지(e)를 나타내고, 도 8c는 실시예 1의 발광 장치에 대한 발광 이미지들을 나타낸다.
도 8a 내지 도 8c를 참조하면, 단지 한 쌍의 섬유전극만을 적용하여 이들 사이에서만 전기장이 생성되는 경우, 섬유 전극들의 불투명 및 비발광 특성 때문에 상기 섬유 전극들은 외부로의 광 추출에 영향을 미칠 수 있으나(도 8a의 a 및 b 참조), 복수의 쌍의 섬유 전극들을 적용한 경우 이웃하는 섬유 전극들 사이에 형성된 복잡한 전기장으로 인하여 섬유 전극들 각각을 중심으로 반경방향으로 광이 생성됨을 확인할 수 있었다.(도 8b의 d 및 e 참조)
이러한 발광 프로파일을 확인하기 위해 수행된 복수의 쌍의 섬유 전극들을 구비하는 발광 소자에 대한 시뮬레이션 결과, 가장 높은 전기장 및 광학 필드는 섬유 전극들로부터 발생한다는 것을 발견하였다.(도 8a의 f 및 g 참조) 한 쌍의 파이버를 채용한 시뮬레이션에서는 그러한 경향성이 나타나지 않았기 때문에, 이러한 결과는 반경 반향으로의 더 높은 전기장은 이웃하는 섬유전극들 사이의 영향에 의해 야기된 것으로 판단된다. 전기력선의 수는 각 전극의 전하량에 의존하고, 전기력선의 밀도는 거리에 반비례하므로, 공간적으로 정의된 전기력선의 밀도는 섬유 전극들 표면에서 가장 높았다. 또한, 이웃하는 섬유전극들 사이의 상호작용 때문에, 전체 전기력선의 밀도는 상부 방향에서도 높았고, 반경 방향으로 전기장을 생성하였다.(도 8a의 f 참조) 따라서, 발광은 주로 섬유 전극들 부근에서 발생하였다.
확대된 발광 사진은 이러한 발광 특성을 확인해 준다. 선 형상의 발광 영역은 섬유 전극들의 위치와 일치하였다.(도 8c의 h 및 I 참조)
이상의 결과들로부터, 본 발명에 따른 발광 장치에서, 발광 영역은 섬유 전극들 표면 부근에 형성된 반경방향으로의 높은 전기장으로부터 기원하고, 섬유 전극들은 생성된 광의 외부 추출에 영향을 미치지 않음을 알 수 있다. 그 결과, 섬유 전극들 사이의 거리를 조정하는 경우, 본 발명이 발광 장치는 균일한 면발광을 구현할 수 있을 것으로 판단된다.
도 9는 실시예 2의 발광장치에 대한 개략적인 이미지들(a, b), 오렌지색 백그라운드 발광 이미지(d), 그린색 지그재그 패턴 발광 이미지(e), 오렌지색 백그라운드와 그린색 지그재그 패턴의 동시 발광 이미지들(f 및 g), d 내지 f에 도시된 I, Ⅱ 및 Ⅲ 위치에서의 EL 스펙트럼(h)과 CIE 좌표를 나타낸다.
도 9를 참조하면, 제2 매질층 내부에 배치되고 그라운드 전압이 인가된 패턴화된 제3 섬유 전극은 제1 매질층 내에 배치되고 AC 전압이 인가된 제1 섬유 전극들과 수직 전기장을 형성하여 독립적으로 발광할 수 있음을 확인할 수 있다. 구체적으로, 제1 매질층 내부의 제1 및 제2 섬유전극들 사이에 형성된 인플레인 전기장은 오렌지색의 발광을 유도하였고, 제2 매질층 내부의 제3 섬유전극과 제1 매질층 내부의 제1 섬유전극 사이에 형성된 수직 전기장은 제1 섬유 전극이 제1 매질층의 바닥부에 배치되어 주로 그린광을 생성하였다. 또한, 상기 제1 및 제2 섬유 전극들 사이의 인플레인 전기장과 상기 제3 섬유 전극과 상기 제1 섬유 전극들 사이의 수직 전기장이 동시에 인가된 경우, 옐로위시한 색의 패턴 발광이 나타났다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100, 200: 유연 발광 장치 110, 210: 발광 복합체 매질
120, 220: 제1 섬유 전극들 130, 230: 제2 섬유 전극들
140, 240: 제1 전압인가부재 150, 250: 제2 전압인가부재
260: 제3 섬유 전극 270: 제3 전압인가부재

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  9. 고분자 매트릭스 및 이의 내부에 분산된 나노 발광체를 포함하고, 전계(electric field)의 인가에 의해 광을 생성하는 발광 복합체 매질;
    상기 발광 복합체 매질 내부에서 제1 방향으로 연장되고, 동일 가상 평면에서 서로 이격되게 배치되고, 제1 전압이 인가되는 복수의 제1 섬유 전극들; 및
    상기 발광 복합체 매질 내부에서 상기 제1 방향으로 연장되고, 상기 제1 섬유 전극들과 교대로 배치되며, 상기 제1 전압과 다른 제2 전압이 인가되는 복수의 제2 섬유 전극들을 포함하고,
    상기 고분자 매트릭스가 폴리다이메틸실록산(Polydimethylsiloxane, PDMS)으로 형성되고,
    상기 나노 발광체가 황화아연(ZnS) 양자점을 포함하며,
    상기 발광 복합체 매질은 상기 제1 및 제2 섬유 전극들 사이에 발생한 전계(electric field)에 의한 전계발광(electroluminescence) 및 외부 기계적 자극에 의한 미캐노 발광(mechano-luminescence)을 생성하는 것을 특징으로 하는, 유연 발광 장치.
  10. 제1 고분자 매트릭스 및 이의 내부에 분산된 제1 나노 발광체를 포함하는 제1 매질층 및 제2 고분자 매트릭스 및 이의 내부에 분산된 제2 나노 발광체를 포함하고 상기 제1 매질층과 적층되는 제2 매질층을 포함하는 발광 복합체 매질;
    상기 제1 매질층 내부에서 제1 방향으로 연장되고, 동일 가상 평면에서 서로 이격되게 배치되고, 제1 전압이 인가되는 복수의 제1 섬유 전극들;
    상기 제1 매질층 내부에서 상기 제1 방향으로 연장되고, 상기 제1 섬유 전극들과 교대로 배치되며, 상기 제1 전압과 다른 제2 전압이 인가되는 복수의 제2 섬유 전극들; 및
    상기 제2 매질층 내부에 위치하고 제3 전압이 인가되는 제3 섬유 전극을 포함하고,
    상기 제1 섬유전극들에는 제1 전압이 인가되고, 상기 제2 섬유전극들에 상기 제1 전압과 다른 제2 전압이 인가되며, 상기 제3 섬유전극들에는 상기 제1 전압과 상기 제2 전압 중 하나와 동일한 제3 전압이 인가되는 것을 특징으로 하는, 유연 발광 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 고분자 매트릭스는 상기 제2 고분자 매트릭스와 동일한 물질로 형성된 것을 특징으로 하는, 유연 발광 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제1 전압은 교류 전압이고, 상기 제2 전압은 그라운드 전압이며, 상기 제3 전압은 상기 교류 전압 및 상기 그라운드 전압 중 하나인 것을 특징으로 하는, 유연 발광 장치.
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