KR102221461B1 - 플렉서블 전계 발광 소자를 위한 구조 - Google Patents

플렉서블 전계 발광 소자를 위한 구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기판 상부에 배치된 제1전극층 및 제2전극층;과, 상기 제1전극층 및 제2전극층 사이에 배치된 발광층;과, 상기 제2전극층의 상부에 배치되어 형상을 갖는 인쇄층;으로 형성되고 상기 제1전극층은 크랙 등이 발생하지 않는 전도성 고분자 잉크를 적용하고 폴리머를 이용한 방습층을 더 형성하는 구조를 가짐에 따라, 연성이 좋고 두께가 얇을 뿐만 아니라, 방습이 가능한 전계발광소자에 관한 것이다.

Description

플렉서블 전계 발광 소자를 위한 구조{Structure for flexible EL device}
본 발명은 발광 소자에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전도성 고분자 잉크를 적용하여 전극을 형성하고, 폴리머를 이용한 방습 층을 더 형성시킴으로써, 구겨진 상태 및 물속에서도 발광이 가능한 전계 발광 소자에 관한 것이다.
근래에는 노트북 PC와 모니터,TV 등 많은 전자제품에 디스플레이 장치가 적되고 있다. 이러한 디스플레이 장치중에서는, 진공속에서 전자가 전계 방출되는 원리를 이용한 전계발광 소자가 있다.
전계발광소자는 넓은 시야각, 고속응답성, 고콘트라스트 등의 뛰어난 특징을 갖고 있으므로 그래픽 디스플레이의 픽셀, 텔레비전 영상 디스플레이나 표면 광원의 픽셀로서 사용 될 수 있으며, 얇고 가벼우며 색감이 좋기 때문에 차세대 평면 디스플레이에 적합한 소자이다.
이러한 전계 발광소자의 일 예로 국내 공개 특허 제 10-2019-0054750호에 의하면, 출력되는 광의 경로를 변경하여 계면에서의 광손실을 최소화할 수 있는 전계 발광 표시 장치를 제공한다. 이를 상세히 설명하면, 종래 전계발광소자의 구조는 도 1에 도시된 바와 같이 제1기판(110') 상에 형성된 제1전극(130') 및 제2전극(134')과, 상기 제1전극(130') 및 제2전극(134') 사이에 배치되어 신호가 인가됨에 따라 광을 발광하는 발광층(132')과, 상기 제2전극(134') 위에 배치되어 발광층(132')에서 출력되는 광의 경로를 제어하는 광경로제어층(150')과, 접착층(162')에 의해 상기 광경로제어층(150')에 부착되는 제2기판(160')으로 구성되는 구조를 제공함으로써, 발광층에서 발광된 광이 상기 광경로제어층을 통해 상부방향으로 출력되도록 한다.
그러나 기술한 구조에 의하면, 기존 ITO/PET 필름은 방습이 되지 않아 물에 취약하고, 연성이 좋지 못하여 구부려졌을 때 전계발광소자에 크랙이 발생하는 등 구겨짐에 약한 문제점이 있었다.
본 발명은 기술한 문제점을 해결하기 위하여 기존 ITO/PET 필름을 대체하여 PEDOT/TPU구조를 적용함으로써, 총 두께가 매우 슬림하고 연성이 좋은 전계발광소자를 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명의 또다른 목적은, 전도성 고분자 잉크를 적용하여 전극층을 형성하고 폴리머를 이용한 방습층을 더 형성함으로써 전계 발광 소자가 외부로부터 발생하는 힘에 의해 가압되어 휘거나, 구부려졌을 때 크랙이 발생하지 않는 전계발광소자를 제공하고자 하는데 또 다른 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 기판 상부에 배치된 제1전극층 및 제2전극층;과, 상기 제1전극층 및 제2전극층 사이에 배치된 발광층;과, 상기 제2전극층의 상부에 배치되어 형상을 갖는 인쇄층;으로 형성된다.
상기에서 제2전극층은 전도성 고분자 박막(PEDOT:PSS)을 적용한다.
그리고 상기 전도성 고분자 박막의 상층에 열가소성 폴리우레탄(TPU)필름을 도포하여 상기 전도성 고분자 박막을 보호한다.
또한, 상기 전도성 고분자 박막과 상기 열가소성 폴리우레탄(TPU)필름 사이에는 폴리머층을 구비하여 상기 고분자 박막에 습기가 침투하는 것을 방지한다.
제1전극층은 전도성 고분자 박막으로 형성된되며, 상기에서 전도성 고분자 박막은 액상으로 패턴에 따라 스프레이로 도포된다.
또한, 상기 제1전극층의 하부에는 상기 제1전극층을 보호하는 보호층을 구비한다.
또한, 상기 제1전극층과 상기 보호층 사이에는 폴리머층을 구비하여 상기 고분자 박막에 습기가 침투하는 것을 방지한다.
또한, 상기 발광층은 유전층과 형광층으로 구성되되 상기 형광층은 투과율이 80% ~ 95%이며 강도 및 내화학성이 우수한 고분자 수지로 구성된 폴리카보네이트(PolyCarbonate), 투명에이비에스(Acrylonitile,POLY-Butadiene+Styrene), 폴리메타크릴산메틸(PolyMethylMetAcrylate), 폴리스티렌(PolySttyrene), 제너(Zenor), 아톤(Arton), 투명수지 중 하나로 형성된다.
또한, 상기 형광층과 상기 폴리머층 사이에는 입사된 빛을 확산시키는 확산판이 추가되되 상기 확사판은 투과율이 80% ~ 95%이며 강도 및 내화학성이 우수한 고분자 수지로 구성된 폴리카보네이트(PolyCarbonate), 투명에이비에스(Acrylonitile,POLY-Butadiene+Styrene), 폴리메타크릴산메틸(PolyMethylMetAcrylate), 폴리스티렌(PolySttyrene), 제너(Zenor), 아톤(Arton), 투명수지 중 하나로 형성된다.
또한, 상기 확산판에는 상기 형광층에서 입사되는 빛을 반사시키는 반사확산입자와 상기 확산판으로 입사되는 빛을 투과시키는 투과확산입자가 포함된다.
또한, 상기 반사확산입자는 10 내지 100㎛의 입자 크기를 갖고, 백색표면을 띄며 1.5 이상의 굴절율을 갖는 지당, 티타늄계, 옥사이드계, 백색비드, 실리카계, 스틸렌계 중 하나 이상의 소재로 구성된다.
또한, 상기 투과확산입자는 10 내지 20㎛ 입자 크기를 갖고 UV 또는 450㎚ 에너지원에 의해 여기되어 가시광대 영역의 광자를 방출시킬 수 있는 와이드 밴드 갭의 화합물 반도체로 구성된다.
또한, 상기 투과확산입자는 입사되는 광원에 의해 여기될 수 있도록 Ⅱ-Ⅵ족 또는 Ⅲ-Ⅴ족의 이원분계, 삼상분계 혹은 그 이상의 화합물로 구성된 모체와 한 개 또는 두 개 이상의 도펀트가 첨가된 여기원을 포함하고 있는 발광체로 구성된다.
또한, 상기 투과확산입자는 상기 모체에 도펀트가 여기되어 들뜬 상태에서 준안정화 또는 안정화상태까지 걸리는 시간에 따라 축광, 인광, 형광체 중 하나 이상을 포함하며, 백색혼합 발광을 구성하기 위해 청색과 황색, 청색과 녹색 또는 녹색과 적색 및 청색의 조합 중 하나 이상의 조합을 사용하여 백색광을 구현한다.
또한, 상기 투과확산입자의 파장대는 600 내지 680㎚ 범위를 갖는 적색계열과 480 내지 530㎚ 범위를 갖는 녹색계열을 혼합하여 사용함으로써 연색성이나 색온도를 조절한다.
또한, 상기 확산판은 모재 100중량부에 대하여 투과확산입자는 50중량부, 반사확산입자는 10중량부로 이루어진다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.
본 발명에 따르면, 내구성 및 품질을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 공정상의 불량률을 줄이는 등 공정 효율화를 도모하는 전계발광소자를 제공할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 전계 발광 소자의 구조를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 전계발광소자의 구조를 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 전계발광소자의 발광층의 구조를 상세히 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 전계 발광소자의 광의 확산 상태를 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 전계발광소자의 사용상태를 도시한 사용상태도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 내려져야 할 것이다.
아울러, 아래의 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적인 사항에 불과하며, 본 발명의 명세서 전반에 걸친 기술사상에 포함되고 청구범위의 구성요소에서 균등물로서 치환 가능한 구성요소를 포함하는 실시예는 본 발명의 권리범위에 포함될 수 있다.
첨부된 도 2는 본 발명의 전계발광소자의 구조를 나타내는 블록도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 전계 발광소자(100)는 폴리머층(50) 상부에 배치된 제1전극층(10)과, 상기 제1전극층(10) 상부면에 배치되는 발광층(30)과, 상기 발광층 상부면에 배치되는 제2전극층(20)과, 상기 제2전극층은 전도성 고분자 박막(PEDOT:PSS)을 적용하며, 상기 전도성 고분자 박막층의 상층에 열가소성 폴리우레탄(TPU)필름(40)을 도포하며, 상기 열가소성 폴리우레탄(TPU)필름 상부면에 인쇄층(1)이 형성된다. 제2전극층(20)은 전도성 고분자 박막(PEDOT:PSS)을 적용하며, 상기 전도성 고분자 박막의 상층에 열가소성 폴리우레탄(TPU)필름(40)을 도포하여 상기 전도성 고분자 박막을 보호한다.
또한, 상기 전도성 고분자 박막과 상기 열가소성 폴리우레탄(TPU)필름(40) 사이에는 폴리머층(50)을 구비하여 상기 고분자 박막에 습기가 침투하는 것을 방지한다.
제1전극층(10)은 전도성 고분자 박막으로 형성되고, 상기에서 전도성 고분자 박막은 액상상태인 고분자 잉크 등을 이용할 수 있으며, 패턴에 따라 스프레이로 도포된다.
따라서 상기 전극층의 구조에 따르면 전계 발광 소자가 외부로부터 발생하는 힘에 의해 가압되어 휘거나, 구부려졌을 때 크랙이 발생하지 않는 효과가 있다.
또한, 상기 제1전극층(10)의 하부에는 상기 제1전극층(10)을 보호하는 보호층(2)을 구비한다.
또한, 상기 제1전극층(10)과 상기 보호층(2) 사이에는 폴리머층(50)을 구비하여 상기 고분자 박막에 습기가 침투하는 것을 방지할 수 있다.
도 3은 본 발명의 전계발광소자의 발광층의 구조를 상세히 나타낸 단면도이다.
도 3을 참조하면, 상기 발광층(30)은 유전층(32)과 형광층(31)으로 구성되되 상기 형광층(31)은 투과율이 80% ~ 95%이며 강도 및 내화학성이 우수한 고분자 수지로 구성된 폴리카보네이트(PolyCarbonate), 투명에이비에스(Acrylonitile,POLY-Butadiene+Styrene), 폴리메타크릴산메틸(PolyMethylMetAcrylate), 폴리스티렌(PolySttyrene), 제너(Zenor), 아톤(Arton), 투명수지 중 하나로 형성된다.
또한, 상기 형광층(31)과 상기 폴리머층(50) 사이에는 입사된 빛을 확산시키는 확산판(60)이 추가됨에 따라, 광원으로부터 발생하는 광에 색을 부여할 수 있다.
상기 확사판은 투과율이 80% ~ 95%이며 강도 및 내화학성이 우수한 고분자 수지로 구성된 폴리카보네이트(PolyCarbonate), 투명에이비에스(Acrylonitile,POLY-Butadiene+Styrene), 폴리메타크릴산메틸(PolyMethylMetAcrylate), 폴리스티렌(PolySttyrene), 제너(Zenor), 아톤(Arton), 투명수지 중 하나로 형성된다.
도 4는 본 발명의 전계 발광소자의 확산판의 광의 확산 상태를 나타낸 단면도이다.
도 4를 참조하면, 상기 확산판(60)에는 상기 형광층(31)에서 입사되는 빛을 반사시키는 반사확산입자(61)와 상기 확산판(60)으로 입사되는 빛을 투과시키는 투과확산입자(62)가 포함된다.
또한, 상기 반사확산입자(61)는 10 내지 100㎛의 입자 크기를 갖고, 백색표면을 띄며 1.5 이상의 굴절율을 갖는 지당, 티타늄계, 옥사이드계, 백색비드, 실리카계, 스틸렌계 중 하나 이상의 소재로 구성된다.
또한, 상기 투과확산입자(62)는 10 내지 20㎛ 입자 크기를 갖고 UV 또는 450㎚ 에너지원에 의해 여기되어 가시광대 영역의 광자를 방출시킬 수 있는 와이드 밴드 갭의 화합물 반도체로 구성된다.
또한, 상기 투과확산입자(62)는 입사되는 광원에 의해 여기될 수 있도록 Ⅱ-Ⅵ족 또는 Ⅲ-Ⅴ족의 이원분계, 삼상분계 혹은 그 이상의 화합물로 구성된 모체와 한 개 또는 두 개 이상의 도펀트가 첨가된 여기원을 포함하고 있는 발광체로 구성된다.
또한, 상기 투과확산입자(62)는 상기 모체에 도펀트가 여기되어 들뜬 상태에서 준안정화 또는 안정화상태까지 걸리는 시간에 따라 축광, 인광, 형광체 중 하나 이상을 포함하며, 백색혼합 발광을 구성하기 위해 청색과 황색, 청색과 녹색 또는 녹색과 적색 및 청색의 조합 중 하나 이상의 조합을 사용하여 백색광을 구현한다.
또한, 상기 투과확산입자(62)의 파장대는 600 내지 680㎚ 범위를 갖는 적색계열과 480 내지 530㎚ 범위를 갖는 녹색계열을 혼합하여 사용함으로써 연색성이나 색온도를 조절한다.
또한, 상기 확산판(60)은 모재 100중량부에 대하여 투과확산입자(62)는 50중량부, 반사확산입자(61)는 10중량부로 이루어진다.
도 5는 본 발명의 전계발광소자의 사용상태를 도시한 사용상태도이다.
도 5를 참조하면, 상기에서 기술한 구조에 의해 두께가 매우 슬림한 특징을 가지며, 동시에 전극층에 액상 상태의 전도성 고분자 잉크를 적용함으로써 연성 능력을 극대화할 수 있다. 뿐만 아니라 외부의 힘에 의해 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이 휘거나 구부러지거나 구겨진 상태에서도 크랙이 발생하지 않아 발광이 가능한 전계 발광소자(100)를 제공할 수 있다.
나아가 본 발명의 발광소자(100)는 고분자 박막에 습기가 침투하는 것을 방지하는 폴리머층이 더 구비된 구조를 가짐에 따라, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 수중 또는 물이 접촉되는 상태에서도 발광이 가능하다.
이상에서 기술한 바에 따르면, 본 발명은 전계 발광소자(100)의 내구성 및 품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있으며 공정상의 불량률을 줄이는 등 공정 효율화를 도모할 수 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 범주에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 명확해질 것이다.
1 : 인쇄층 2 : 보호층
10 : 제1전극층 20 : 제2전극층
30 : 발광층 31 : 형광층
32 : 유전층 40 : 열가소성 폴리우레탄(TPU)필름
50 : 폴리머층 60 : 확산판
61 : 반사확산입자 62 : 투과확산입자
100 : 전계발광소자

Claims (9)

  1. 폴리머층(50) 상부에 배치된 제1전극층(10)
    상기 제1전극층(10) 상부면에 배치되는 발광층(30)과
    상기 발광층(30) 상부면에 배치되는 제2전극층(20)과,
    상기 제2전극층(20)은 전도성 고분자 박막(PEDOT:PSS)을 적용하며,
    상기 전도성 고분자 박막층의 상층에 열가소성 폴리우레탄(TPU)필름(40)을 도포하며,
    상기 열가소성 폴리우레탄(TPU)필름(40) 상부면에 인쇄층(1)이 형성되며,
    상기 전도성 고분자 박막과 상기 열가소성 폴리우레탄(TPU)필름(40) 사이에는 폴리머층(50)을 구비하여,
    상기 발광층(30)은 유전층(32)과 형광층(31)으로 구성되며,
    또한, 상기 형광층(31)과 상기 폴리머층(50) 사이에는 입사된 빛을 확산시키는 확산판(60)이 추가되되 상기 확산판(60)은 투과율이 80% ~ 95%이며 강도 및 내화학성이 우수한 고분자 수지로 구성된 폴리카보네이트(PolyCarbonate), 투명에이비에스(Acrylonitile,POLY-Butadiene+Styrene), 폴리메타크릴산메틸(PolyMethylMetAcrylate), 폴리스티렌(PolySttyrene), 제너(Zenor), 아톤(Arton), 투명수지 중 하나로 형성되며,
    또한, 상기 확산판(60)에는 상기 형광층(31)에서 입사되는 빛을 반사시키는 반사확산입자(61)와 상기 확산판(60)으로 입사되는 빛을 투과시키는 투과확산입자(62)가 포함되며,
    또한, 상기 투과확산입자(62)는 10 내지 100㎛의 입자 크기를 갖고, 백색표면을 띄며 1.5 이상의 굴절율을 갖는 지당, 티타늄계, 옥사이드계, 백색비드, 실리카계, 스틸렌계 중 하나 이상의 소재로 구성되며,
    또한, 상기 투과확산입자(62)는 10 내지 20㎛ 입자 크기를 갖고 UV 또는 450㎚ 에너지원에 의해 여기되어 가시광대 영역의 광자를 방출시킬 수 있는 와이드 밴드 갭의 화합물 반도체로 구성되며,
    또한, 상기 투과확산입자(62)는 입사되는 광원에 의해 여기될 수 있도록 Ⅱ-Ⅵ족 또는 Ⅲ-Ⅴ족의 이원분계, 삼상분계 혹은 그 이상의 화합물로 구성된 모체와 한 개 또는 두 개 이상의 도펀트가 첨가된 여기원을 포함하고 있는 발광체로 구성되며,
    또한, 상기 투과확산입자(62)는 상기 모체에 도펀트가 여기되어 들뜬 상태에서 준안정화 또는 안정화상태까지 걸리는 시간에 따라 축광, 인광, 형광체 중 하나 이상을 포함하며, 백색혼합 발광을 구성하기 위해 청색과 황색, 청색과 녹색 또는 녹색과 적색 및 청색의 조합 중 하나 이상의 조합을 사용하여 백색광을 구현하며,
    또한, 상기 투과확산입자(62)의 파장대는 600 내지 680㎚ 범위를 갖는 적색계열과 480 내지 530㎚ 범위를 갖는 녹색계열을 혼합하여 사용함으로써 연색성이나 색온도를 조절하며,
    또한, 상기 확산판(60)은 모재 100중량부에 대하여 투과확산입자(62)는 50중량부, 반사확산입자(61)는 10중량부로 이루어진 것을 특징으로 하는 전계발광소자.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서
    제1전극층은 전도성 고분자 박막으로 형성된 것을 특징으로 하는 전계발광소자.
  6. 제5항에 있어서
    상기 전도성 고분자 박막은 액상으로 패턴에 따라 스프레이로 도포되는 것을 특징으로 하는 전계발광소자.
  7. 제5항에 있어서
    상기 제1전극층의 하부에는 상기 제1전극층을 보호하는 보호층을 구비한 것을 특징으로 하는 전계발광소자.
  8. 제7항에 있어서
    상기 제1전극층과 상기 보호층 사이에는 폴리머층을 구비하여 상기 고분자 박막에 습기가 침투하는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 전계발광소자.
  9. 제8항에 있어서
    상기 형광층은 투과율이 80% ~ 95%이며 강도 및 내화학성이 우수한 고분자 수지로 구성된 폴리카보네이트(PolyCarbonate), 투명에이비에스(Acrylonitile,POLY-Butadiene+Styrene), 폴리메타크릴산메틸(PolyMethylMetAcrylate), 폴리스티렌(PolySttyrene), 제너(Zenor), 아톤(Arton), 투명수지 중 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 전계발광소자.
















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