KR102232550B1

KR102232550B1 - 전계 발광 디바이스와 그 제조 방법

Info

Publication number: KR102232550B1
Application number: KR1020147021831A
Authority: KR
Inventors: 앤드류 진코; 숀 제이. 마스트리안
Original assignee: 다크사이드 사이언티픽, 인크.
Priority date: 2012-01-03
Filing date: 2013-01-03
Publication date: 2021-03-30
Also published as: KR20140123059A; PH12014501393B1; EP2801242A4; EP2801242A1; AU2013207081A1; WO2013102859A4; MX336165B; AU2013207081C1; EP2801242B1; IN2014DN05725A; HK1201398A1; RU2639294C2; JP2015503829A; JP2017224620A; AU2013207081B2; ES2616799T3; MX2014007900A; US20130171754A1; US8470388B1; CA2862546A1

Abstract

본 발명은 컨포멀 전계 발광 시스템의 제조 방법을 제공한다. 이 제조 방법에서는 기판(12) 상에 전도성 베이스 후면판 필름 층(16)을 도포한다. 유전체 필름 층(18)을 후면판 필름 층(16) 상에 도포한 후, 유전체 필름 층(18) 상에 형광체 필름 층(20)을 도포한다. 실질적으로 투명한 전도성 재료를 이용하여, 형광체 필름 층(20) 상에 전극 필름 층(22)을 도포한다. 전극 필름 층(22) 상에 전도성 버스 바아(24)를 부착할 수 있다. 후면판 필름 층(16), 유전체 필름 층(18), 형광체 필름 층(20), 전극 필름 층(20) 및 버스 바아(24)는 수성 기반의 것이고, 스프레이 컨포멀 코팅에 의해 부착되는 것이 바람직하다.

Description

전계 발광 디바이스와 그 제조 방법{ELECTROLUMINESCENT DEVICES AND THEIR MANUFACTURE}

본 출원은, 2012년 1월 3일자로 출원된 미국 특허 가출원 제61/582,581호를 우선권으로 주장하여 2012년 9월 22일자로 출원된 미국 특허 출원 제13/624,910호의 연속 출원인, 2012년 11월 15일자로 출원된 미국 특허 출원 제13/677,864호를 우선권으로 주장한다. 이들 출원 각각의 모든 내용은 본원에 참조로 인용되어 있다.

본 발명은, 하부 후면판 전극층과 상부 전극층을 갖고 상기 하부 전극층과 상부 전극층이 전기 구동 회로에 접속 가능한 전계 발광 디바이스를 생산하는 시스템에 관한 것이다. 상기 하부 전극층과 상부 전극층의 사이에는 적어도 하나의 전계 발광 영역을 형성하는 하나 이상의 기능층이 배치되어 있다.

1980년대부터, 전계 발광(EL) 기술은 디스플레이 디바이스에 널리 사용되어 오고 있는데, 전계 발광 기술의 비교적 낮은 전력 소비와 상대 휘도, 그리고 비교적 얇은 필름 형태로 형성될 수 있는 성능은, 여러 용례의 발광 다이오드(LED) 및 백열 기술에 바람직한 것으로 드러났다.

시판 EL 디바이스는 전통적으로, 닥터 블레이드 코팅 및 인쇄 프로세스, 예컨대 스크린 인쇄 또는 보다 최근에는 잉크젯 인쇄를 이용하여 생산되고 있다. 비교적 평면형의 EL 디바이스를 필요로 하는 용례의 경우에, 상기한 프로세스는 비교적 효율적으로 그리고 확실한 품질 관리가 행해지는 대량 생산에 적합하므로, 상당히 잘 이용되었다.

그러나, 종래의 프로세스는, 예컨대 볼록면, 오목면 및 휘어진 표면 등과 같이 복잡한 토폴로지를 갖는 표면에 EL 디바이스를 부착하는 것이 바람직한 용례에 대해서는, 본래 자기 제한적이다. 비교적 얇은 필름 형태의 EL "데칼(decal)"을 표면에 도포하고 이 데칼을 이후에 폴리머 매트릭스 내에 캡슐화하는 부분적인 해결 방안이 발전되어 오고 있다. 이러한 타입의 해결 방안은 제법 성공적이었지만 몇 가지 고유의 약점을 갖고 있다. 첫 번째로, 데칼은 완만한 요철 토폴로지에는 만족스럽게 맞춰질 수 있지만, 가파른 반경의 만곡부에는 늘어나거나 혹은 주름잡히거나 하는 일 없이 맞춰질 수는 없다. 또한, 데칼 자체는 캡슐화 폴리머와 화학적 혹은 기계적 결합을 이루지 않고, 실질적으로 캡슐화 매트릭스 내에 매립된 이물질로 남는다. 복잡한 토폴로지에 부착된 매립-데칼 EL 램프는 생산하기 어렵고, 기계적 응력, 열 응력 및 자외(UV)광에의 장기 노출로 인한 층간 박리가 일어나기 쉬우므로, 상기한 약점에 의해 제조와 제품 수명 주기 모두에 있어서 어려움이 제기된다. 복잡한 토폴로지를 포함하는 표면을 갖는 아이템에도 적합한 EL 램프를 생산하는 방식에 대한 요구가 여전히 존재하고 있다.

본 발명에 대한 실시형태에 따른 프로세스로서, EL 디바이스가 부착되는 타깃 아이템의 표면 또는 "기판"에 EL 디바이스를 "피복"하는 프로세스가 개시되어 있다. 본 발명은 프로세스에서 필수적인 특정 기능을 각각 수행하는 일련의 단계로 기판에 적용된다.

본 발명의 한 목적은 컨포멀 발광 시스템을 생산하는 프로세스를 제공하는 것이다. 이 프로세스는 기판을 선택하는 단계를 포함한다. 선택한 기판에 수성 기반의 전도성 후면판 재료를 이용하여 베이스 후면판 필름 층을 도포한다. 수성 기반의 유전체 재료를 이용하여 후면판 필름 층에 유전체 필름 층을 도포한다. 수성 기반의 형광 물질을 이용하여 유전체 필름 층에 형광체 필름 층을 도포하고, 이 형광체 필름 층은 도포 중에 자외선 공급원에 의해 여기된다. 형광체 필름 층이 도포되는 동안에 자외선 공급원은 시각적 신호를 제공하며, 유전체 필름 층 상에 형광 물질이 전반적으로 균일하게 분포되도록, 형광체 필름 층의 도포는 상기 시각적 신호에 응하여 조정된다. 수성 기반의 실질적으로 투명한 전도성 전극 재료를 이용하여, 형광체 필름 층에 전극 필름 층을 도포한다. 후면판 필름 층, 유전체 필름 층, 형광체 필름 층 및 전극 필름 층은 각각 스프레이 컨포멀 코팅에 의해 도포되는 것이 바람직하다. 형광체 필름 층이 후면판 필름 층과 전극 필름 층 사이에 전하를 인가하였을 때 형광체 필름 층을 가로질러 형성되는 전기장에 의해 형광체 필름 층이 여기될 수 있고, 그 결과 형광체 필름 층이 전계 발광을 한다.

본 발명의 실시형태들의 추가적인 특징은, 이들 실시형태와 관련이 있는 분야의 당업자라면, 첨부 도면을 참조로 하여 상세한 설명과 청구범위를 읽음으로서 분명히 알게 될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 EL 램프의 개략적인 층 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 전계 발광 램프의 생산 프로세스의 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 전도성 소자의 루팅을 보여주는 EL 램프의 개략적인 층 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 전도성 소자의 루팅을 보여주는 EL 램프의 개략적인 층 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따른 형광체 층 도포 프로세스의 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시형태에 따른 틴트 오버코트를 갖는 EL 램프의 개략적인 층 도면이다.
도 7은 광이 도 6의 틴트 오버코트로부터 반사되어, 이 광에 채색 효과가 부여되고 있는 것을 보여주는 개략적인 층 도면이다.
도 8은 광이 도 6의 틴트 오버코트를 통과하여, 반사된 광에 증강 채색 효과가 부여되고 있는 것을 보여주는 개략적인 층 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시형태에 따른 상층 배선을 갖는 다층 EL 램프의 개략적인 층 도면이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 저층 배선을 갖는 다층 EL 램프의 개략적인 층 도면이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 이중층 배선을 갖는 다층 EL 램프의 개략적인 층 도면이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 이중층 배선을 갖는 다층 EL 램프의 개략적인 층 도면이다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 투명 기판을 갖는 EL 램프의 개략적인 층 도면이다.

이하의 설명에서, 유사한 참조부호는 여러 도면에 유사한 요소 및 구조를 나타내는 데 사용된다.

도 1에는 본 발명의 일 실시형태에 따른 컨포멀 EL 램프(10)의 전반적인 배치 구조가 도시되어 있다. EL 램프(10)는 기판(12)과, 프라이머 층(14)과, 전도성 후면판 전극 층(16)과, 유전체 층(18)과, 형광체 층(20)과, 실질적으로 투명한 전도성 상부 전극(22)과, 버스 바아(24), 그리고 선택적인 캡슐 층(26)을 포함한다.

기판(12)은 임의의 적절한 타깃 아이템의 선택된 표면으로서 EL 램프(10)가 부착되는 표면일 수 있다. 기판(12)은 전도성 혹은 비전도성일 수 있고, 볼록면, 오목면 및 휘어진 표면의 임의의 바람직한 조합을 구비할 수 있다. 본 발명의 일부 실시형태에서, 기판(12)은 유리 또는 플라스틱(이에 제한되는 것은 아님) 등의 투명한 재료이다.

프라이머 층(14)은 기판(12)에 도포된 비전도성 필름 코팅이다. 프라이머 층(14)은 이하에 더 설명하는 후속 전도성 층 및 반도전성 층으로부터 기판(12)을 전기적으로 절연시키는 역할을 한다. 프라이머 층(14)은 또한 기판(12)과 후속 층들 간의 접착을 바람직하게 촉진시킨다.

전도성 후면판(16)은 EL 램프(10)의 하부 전극을 형성하도록 바람직하게는 프라이머 층(14)의 위에 마스킹되는 필름 코팅 층이다. 전도성 후면판(16)은 바람직하게는 살포 가능한 전도성 재료이고, 완성된 EL 램프(10)에 있어서의 발광 EL "필드"의 개략적인 윤곽을 형성할 수 있다. 후면판(16)용으로 선택된 재료는, 여러 환경 요건 및 적용 요건에 맞춰 필요에 따라 조정될 수 있다. 일 실시형태에서 후면판(16)은 고전도성을 갖고 전반적으로 불투명한 재료를 이용하여 제조된다. 이러한 재료의 예로는, 뉴욕 리온 소재의 Caswell, Inc.에서 시판하고 있는 SILVASPRAY 등의 알코올/라텍스 기반의 은-함유 용액과, 마찬가지로 Caswell, Inc.에서 시판하고 있는 "Caswell Copper" 구리 전도성 페인트 등의 수성 라텍스, 구리-함유 용액 등이 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

일 실시형태에서는 소정량의 은 조각을 구리 전도성 페인트에 혼합할 수 있다. 실험에서는, 은 조각을 첨가하면, 구리 전도성 페인트의 상대적으로 친환경적인 특성에 악영향을 끼치는 일 없이, 구리 전도성 페인트의 성능이 현저히 향상된다는 것을 보여준다.

Caswell의 SILVASPRAY 또는 Caswell Copper의 대체물로서, 수성 기반의 스티렌 아크릴 코폴리머 용액(후술함)과 암모니아의 용액에 은 조각을 혼합하여, 준비된 표면(즉, 기판)에 후면판(16) 재료로서 도포하는 은을 캡슐화할 수 있다.

전도성 후면판(16)은 또한, 선택된 금속 도금에 적합한 임의의 프로세스를 이용하여 비전도성 기판(12)에 적절한 전도성 금속 재료를 도포하는 금속 도금일 수 있다. 금속 도금의 예시적인 타입으로는 무전해 도금, 진공 금속화, 기상 증착 및 스퍼터링 등이 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 바람직하게는, 형성된 전도성 후면판(16)은, 후면판의 표면 전체에 걸쳐서의 전압 구배를 최소화하여, 전계 발광 시스템이 적절히(즉, 충분한 램프 휘도 및 휘도 균일성을 가지면서) 작동할 수 있게 하도록, 비교적 낮은 저항을 갖는다. 일부 실시형태에서, 도금된 후면판(16)의 저항은 1 평방 인치의 표면적당 약 1 옴 미만인 것이 바람직하다.

전도성 후면판(16)은 또한, 예컨대 독일 레버쿠젠 소재의 Heraeus Clevios GmbH에서 시판하고 있는 "CLEVIOS S V3" 및/또는 "CLEVIOS S V4" 전도성 폴리머(이에 제한되는 것은 아님) 등의 전반적으로 투명한 전기 전도성 층일 수 있다. 이러한 구성은, 유리 및 플라스틱 등의 전반적으로 투명한 기판을 갖는 타깃 아이템에 사용하는 경우에, 그리고 EL 램프(10)에 있어서 층들의 전체적인 도포 두께가 얇은 것이 바람직한 실시형태의 경우에 바람직할 수 있다.

유전체 층(18)은, 비교적 높은 유전율 특성(즉, 소정 재료가 갖는 전자기장을 전달하는 능력의 지표)을 갖는 절연 폴리머 매트릭스 내에 캡슐화되어 높은 유전상수 특성을 지닌 재료(통상적으로 티탄산 바륨-BaTiO₃)를 포함하는 비전도성 필름 코팅 층이다. 본 발명의 일 실시형태에서, 유전체 층(18)은 코폴리머와 묽은 수산화암모늄의 약 2:1 용액을 포함한다. 이 용액에, 수산화 암모늄에 프리웨팅한 소정량의 BaTiO₃를 첨가하여 과포화 현탁액을 형성한다. 본 발명의 여러 실시형태에서, 유전체 층(18)은 그 중에서도 티탄산염, 산화물, 니오브산염, 알루미늄산염, 탄탈산염, 및 지르콘산염 재료 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

유전체 층(18)은 두 가지 기능을 한다. 첫 번째로, 유전체 층(18)은 후면판 층(16)과, 중첩되는 반도전성 형광체 층(20), 상부 전극 층(22) 및 버스 바아 층(24) 사이에 절연 배리어를 제공한다. 또한, 유전체 재료 특유의 전자기 편광 특성으로 인해, 유전체 층(18)은, 후면판과 상부 전극 사이에 전기장 또는 전하를 생성하는 AC 신호(28)가 후면판 층과 상부 전극 층 사이에 인가될 때, 후면판 층(16)과 상부 전극 층(22) 사이에 발생될 전자기장의 성능을 강화시키는 역할을 한다. 또한, 효율적인 전기 절연체임에도 불구하고, BaTiO₃의 우수한 유전체 특성과 폴리머 매트릭스의 높은 유전율은, 후면판(16)과 상부 전극(22) 사이에 발생된 정전기장에 만연하게 될 가능성이 높다.

또한, 다층 EL 램프 용례에서는, 광굴절 특성을 지닌 유전체 층(18)을 선택할 수 있는데, 이 경우 유전체 층의 굴절률은 AC 신호(28)에 의해 후면판(16)과 상부 전극(22)에 인가된 전기장의 영향을 받는다. 선택한 유전체 층(18) 재료의 광굴절 특성은, EL 램프의 중첩된 층을 통해 광을 전파할 수 있게 하는 데 이용될 수 있다. 광굴절 특성을 지닌 재료의 비제한적인 예로는 BaTiO₃가 있다.

형광체 층(20)은 정전기 투과성이 높은 폴리머 매트릭스 내에 캡슐화된 재료[통상적으로 금속-도핑된 황화 아연(ZnS)]로 구성된 반전도성 필름 코팅 층이다. 도핑된 ZnS는, AC 신호에 의해 발생된 교번 정전기장의 존재로 인해 여기될 때, 교번 정전기장으로부터 에너지를 흡수하고, 이후에 기저 상태로 되돌아갈 때, 가시광선 광자로서 재방출된다. 형광체 층(20)은 두 가지 기능을 한다. 첫 번째로, 금속-도핑된 황화 아연은 기술적으로는 반도체로 분류되지만, 코폴리머 매트릭스 내에 캡슐화된 경우에는, 후면판 층(16)과 중첩되는 상부 전극 층(22) 및 버스 바아 층(24)과의 사이에 추가적인 절연 배리어를 보다 유효하게 제공한다. 또한, 교번 전자기장의 존재로 인해 일단 여기되면, 형광체 층(20)은 가시광선을 방출한다.

본 발명의 일 실시형태에서, 형광체 층(20)은 코폴리머와 묽은 수산화암모늄의 약 2:1 용액을 포함한다. 이 용액에, 묽은 수산화암모늄에 프리웨팅한 구리, 망간 및 은 중의 적어도 하나가 도핑된 소정량의 금속-도핑된 황화 아연(즉, ZnS:Cu, Mn, Ag 등)을 첨가하여 과포화 현탁액을 형성한다.

바람직하게는, 수성 기반의 스티렌 아크릴 코폴리머 용액(이하 "코폴리머"라 함)을 유전체 층(18)과 형광체 층(20) 모두에 대하여 캡슐화 매트릭스로서 이용한다. 이 재료는 유기체 또는 환경에 대해 악영향을 미치는 일 없이 장기간 근접 접촉하기에 적합하다. 코폴리머의 예로는 미시간주 미들랜드 소재의 Dow Chemical Company에서 시판하고 있는 DURAPLUS 폴리머 매트릭스가 있다. 코폴리머의 주요 장점은, 선택 기판(12)에 있어서의 다양한 서브 코팅 및 탑 코팅 옵션에 대하여 화학적으로 친화적인 다용도 결합 메커니즘을 제공한다는 것이다. 수산화암모늄은 코폴리머에 대한 희석제/건조제로서 사용될 수 있다.

EL 램프(10)의 생산 과정에서는, 유전체 층(18) 및 형광체 층(20)의 코폴리머 용액의 휘발성 성분이 양생 프로세스 동안에 (통상적으로는 증발에 의해) 없어진 후, 그 결과로 생긴 코팅은 대체로 화학적으로 불활성이다. 이와 같이, 유전체 층(18)과 형광체 층(20)의 코팅은 하위층 또는 상위층과 쉽게 화학적으로 반응하지 않고, 그 결과 유전체 입자(18) 및 형광체 입자(20)의 균질한 층 분포를 캡슐화하여 보호한다.

양생 프로세스 동안에는, 유전체 층(18)과 형광체 층(20)의 장쇄 코폴리머의 화학적으로 개방된 말단이 노출된다. 노출된 폴리머 사슬 말단은 실질적으로 후크 & 루프 패스너의 후크부와 유사한 "후크"로서 작용하므로, 이로써 화학적으로 상이한 층들 간의 강한 기계적 결합의 형성을 위해 준비된 메커니즘이 제공된다. 상기한 후크는, 제2 장쇄 폴리머 용액의 도포에 의한 침입을 쉽게 허용하는 비교적 다공성의 표면 토폴로지를 제공한다, 제2 층이 양생됨에 따라, 그 폴리머 체인 말단이 노출되고 전술한 노출된 코폴리머 말단과 실질적으로 "엮여서", 인접한 층들과의 사이에 강한 기계적 결합을 형성한다.

상부 전극(22)은, 바람직하게는 전기적으로 전도성이고 전반적으로 광에 대해 투과성을 지닌 필름 코팅 층이다. 상부 전극(22)은 전도성 폴리머(PEDOT), 카본 나노튜브(CNT), 안티몬 주석 산화물(ATO) 및 인듐 주석 산화물(ITO) 등의 재료로 이루어질 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 바람직한 시판 제품으로는, 희석제/건조제로서의 이소프로필 알코올에 희석된 전도성을 갖고 투명하며 가요성을 갖는 상표명이 CLEVIOS인 폴리머(독일 레버쿠젠 소제의 Heraeus Clevios GmbH에서 시판) 가 있다. 상표명이 CLEVIOS인 전도성 폴리머는 비교적 높은 효율을 나타내며 비교적 환경 친화적이다. 또한, 상표명이 CLEVIOS인 전도성 폴리머는 스티렌 코폴리머에 기초하여, 하위 형광체 층(20)과의 화학적 가교 결합/기계적 결합을 위해 준비된 메커니즘을 제공한다.

상부 전극(22) 용액에 대한 대체 재료로서, 인듐 주석 산화물(ITO)과 안티몬 주석 산화물(ATO)을 함유하는 것 등이 선택될 수 있다. 그러나, 이러한 대체 재료는 환경 관련 문제가 크기 때문에 상표명이 CLEVIOS인 전도성 폴리머보다는 덜 바람직하다.

본 발명의 일부 실시형태에서는, 후면판 전극 층(16)이 전반적으로 투명한 것이 바람직할 수 있다. 이러한 경우에, 후면판 전극 층(16)에는 전술한 상부 전극(22)용 재료 중 어느 것이라도 사용될 수 있다.

상부 전극(22) 재료의 효율성은 서로 다른 작동 요건으로 인해 제한되는 데; 이러한 작동 요건 중 하나는 전도성이 있으면서도 가시광선에 대해 전반적으로 투명한 것이다. EL 램프(10)의 발광 전계의 영역이 확대됨에 따라, 상부 전극 층 전체에 걸쳐서 필요한 전압 분포가 얻어지도록 충분히 낮은 저항률을 달성하는 상부 전극 층(22)의 두께가 광학적으로 금지된 두께가 되거나, 또는 반대로 상부 전극 층의 두께가 용납할 수 없을 정도로 전기적으로 비효율적인 두께가 되는, 수확 체감 지점에 근접하게 된다. 그 결과, 최적의 광학 특성을 위한 상부 전극 층의 두께를 최소화하기 위해, 발광 전계에 가능한 가까이에 보다 효율적인 전기 전도체를 두어 투명한 상부 전극 층(22)을 증강시키는 것이 대개 바람직하다. 버스 바아(24)는, 대개 전도성 후면판(16)으로서 제조하는 데 사용 가능한 하나 이상의 재료로 구성된, 상대적으로 임피던스가 낮은 전도성 재료의 스트립을 제공함으로써 상기한 요건을 충족시킨다. 버스 바아(24)는 통상적으로 발광 전계의 둘레 가장자리에 도포된다.

버스 바아(24)는 전반적으로 도면에서 상부 전극 층(22)에 인접해 있는 것으로 도시되어 있지만, 실제로 버스 바아는 상부 전극 층 상에(즉, 위에) 도포될 수 있다. 반대로, 상부 전극 층(22)이 버스 바아(24) 상에(즉, 위에) 도포될 수 있다.

상부 전극(22)과 버스 바아(24)는 도포되었을 때에는 스크래치 또는 마킹으로 인한 손상을 받기 쉽다. 상부 전극(22)과 버스 바아(24)를 양생시킨 이후에는, EL 램프를 손상으로부터 보호하기에 적합한 경도를 지닌 투명 폴리머(26) 등의 캡슐화 투명 코팅 필름 층(26)으로 EL 램프(10)를 캡슐화하는 것이 바람직하다. 캡슐화 층(26)은, EL 램프(10) 적층체 위에 도포되어 램프를 외부 손상으로부터 보호하는 전기 절연 재료인 것이 바람직하다. 또한, 캡슐화 층(26)은, EL 램프(10) 적층체가 방출하는 광에 대해 전반적으로 투명한 것이 바람직하고, 탑코팅 층과의 화학적 및/또는 기계적 결합을 위한 메커니즘을 제공하는 탑코팅 재료로서, 타깃 아이템 기판(12)용으로 구상된 임의의 탑코팅 재료와 화학적으로 친화성을 갖는 것이 바람직하다. 캡슐화 층(26)은 수성, 에나말 또는 래커 기반의 여러 제품으로 구성될 수 있다.

앞서 언급한 바와 같이, 현재의 EL 제품은, 평면형이거나 거의 평면형인 비교적 간단한 토포그래피 표면에 대한 용례에 제한된다. 이는, 스크린/잉크젯 인쇄-기반의 프로세스는 각 층에 있어서의 필요 성분의 적절한 분포비를 보장하기 위해서는 평탄한 혹은 거의 평탄한 표면을 필요로 하기 때문이다. 인쇄-기반의 EL 제조 프로세스와는 달리, 프라이머 층(14), 후면판(16), 유전체 층(18), 형광체 층(20), 전도성 상부 전극(22), 버스 바아(24) 및 캡슐화 층(26)은, 페인터가 흔히 입수 가능하고 페인터의 기술의 범위 내에 있는 툴 및 방법 양자 모두와 호환 가능하게 만들어지며, 상기 툴 및 방법 양자 모두에 의해 도포되는 것이 바람직하다. 따라서, EL 램프(10)는, 프라이머 층(14), 후면판(16), 유전체 층(18), 형광체 층(20), 전도성 상부 전극(22), 버스 바아(24) 및 캡슐화 층(26)을 포함하는 컨포멀 코팅의 적층체로서 기판(12) 상에 "페인팅"될 수 있다. 스프레이-기반 설비와 호환 가능하며 본원에 개시된 도포 기술과 각 층의 선택 성분을 이용함으로써, 임의의 "페인팅 가능한" 기판(12)의 표면이 에너지 효율적인 컨포멀 EL 램프의 부착에 이용될 수 있도록, EL 램프(10)는 다양한 재료 및/또는 복잡한 토폴로지에 부착될 수 있다. 따라서, EL 램프(10)는 기판(12)의 형상 및 기하 구조에 따른다는 의미에서 "컨포멀"하다.

도 1과 함께 도 2를 참조하여, 이제 EL 램프 제조 프로세스(s100)를 설명한다.

s102에서는 기판(12)을 선택한다. 기판(12)은 통상적으로 선택한 타깃 아이템의 표면으로서, 임의의 적절한 전도성 또는 비전도성 재료로 제조될 수 있고, 임의의 바람직한 윤곽 및 형상을 가질 수 있다.

s104에서는 기판(12)에 프라이머 층(14)을 도포한다. 의도하는 타깃 아이템 기판(12)이 전도성의 것인지, 즉 금속인지, 또는 탄소 섬유 혹은 비전도성의 것인지, 즉 모종의 유리, 플라스틱 혹은 복합 재료인지에 따라, 소정량의 친화성 산화물-기반의 프라이머를 기판에 비교적 얇은 층으로 도포하여 표면을 밀봉하고, 기판과 EL 램프(10) 사이를 전기적으로 절연시키며, 위에 놓이는 탑코트 층들과의 접착을 보장하는 것이 바람직하다. 일부 상황에서는, s106에서 의도하는 탑코트와 친화성을 갖는 적절한 에나멜/래커/수성 페인트의 얇은 층을 산화물 프라이머 층 위에 도포하는 것도 또한 바람직할 수 있다. 본원에 사용되고 있는 바와 같이 "탑코트"는 일반적으로 완성된 EL 램프(10)의 위에 놓이는 임의의 코팅, 예컨대 EL 램프와 기판(12)에 있어서 EL 램프에 의해 덮여 있지 않은 부분을 덮는 반투명 코팅을 지칭한다. s106에서의 선택적인 페인팅 단계는, 추가적인 EL 램프(10) 층을 부착하기 전에, 기판(12)을 포함하는 타깃 아이템에 연장 처리를 하는 경우에 특히 매력적이다. 산화물-기반의 프라이머는 비교적 유연하기 때문에, 노출된 프라이머 표면은 빈번한 조작 처리에 의해 품질이 저하될 수 있고, 그 결과로 생긴 산화물 가루가 원(原) 표면을 더럽힐 수 있다.

소정 표면 상의 각 EL "발광 전계"마다, 형광체 층(20)을 여기시키는 AC 신호(28)용 경로를 제공하도록, s108에서 2개의 전기 접속부를 마련한다. 상기 전기 경로를 설치하기 위한 두 가지 기본 메커니즘이 존재하는 데, 어느 것을 선택할 것인가는 타깃 아이템 기판(12)의 특성에 따라 결정된다. 도 3을 추가적으로 참조해 보면, 비전도성의 플라스틱, 유리 섬유 또는 복합재료 타깃 아이템 기판(12)의 경우, 타깃 아이템 기판(12)과 프라이머 층(14)에 있는 작은 개구(32)를 통해, 각 EL 램프(10)마다 후면판(16)과 버스 바아(24)에, 하나 이상의 "관철(carry-through)" 전도성 소자(30-1, 30-2)를 마련하여, 위에 놓이는 후면판과 버스 바아와의 전기 접점을 마련하는 것이 바람직하다.

모종의 전도성 기판(12) 타깃 아이템의 경우, 기판과 신호 경로 사이에 절연 외피(34)가 포함된다면, 상기 관철 기술도 또한 효과적이다. 이는 실용성과 안정성 모두를 고려한 것인데, 이는 불필요하게 기판/타깃 아이템에 에너지를 공급함으로써 시스템에 부담되는 전류 수요가, 전체적으로 시스템의 전력 소비 효율을 현저히 감소시키고, 타깃 아이템의 전도성 기판(12)과 기저 상태로의 임의의 경로, 예컨대 타깃 아이템 기판에 있어서의 결함으로부터, EL 램프(10)의 전계를 전기적으로 절연시킴으로써 안정성을 증대시키기 때문이다.

구조적 고려 사항 또는 실용성 고려 사항(예컨대 유체 격납 용기의 무결성을 유지하는 것)이 전술한 도 3의 관철 기술을 타깃 아이템 기판(12)에 사용하는 것을 막는 경우, EL 램프(10)에의 신호 경로는 절연 프라이머 층(14) 내에 전도성 소자(30-1 및 30-2)를 매립하고, 필요하다면 도 4에 도시된 바와 같이 패널 가장자리에 "휘감기(wrap around)"를 행함으로써 마련될 수 있다. 후면판(16) 및 버스 바아(24)에 대한 신호 접근을 제공하는 도 3과 도 4의 방법, 즉 "관철"과 "휘감기" 각각은 기능적으로 동등하고, 타깃 아이템 기판(12)에 의해 부과되는 특정 조건 및 요건에 기초하여 선택될 수 있다.

s110에서 후면판 층(16)을 도포한다. 앞서 설명한 바와 같이, 후면판 층(16)은 전도성 재료를 포함하는 패턴이고, 프라이머(14) 코팅 위에 마스킹된다. 후면판 층(16)은 임의의 적절한 두께, 예컨대 약 0.001 인치로 도포될 수 있고, 바람직하게는 에어브러시 또는 충분히 미세한-개구를 지닌 중력-공급 타입의 스프레이 설비를 이용하여 도포될 수 있다. 이렇게 후면판 층(16)이 도포되면, 후면판 층(16)은 전도성 소자(30-1)와 전기 접촉하게 되어, AC 신호(28)와의 전기 접점을 제공하며, 또한 EL 램프(10)의 발광 전계의 대강의 윤곽을 규정한다.

s112에서 유전체 필름 층(18)을 스프레이 도포한다. 전술한 과포화 유전체 용액은, 주위 온도와 타깃 아이템 기판(12)의 토폴로지 등의 변수에 맞춰 조정된 소정의 공기압으로 가시 광선하에서 흡인 및/또는 압력 공급 타입의 스프레이 설비를 이용해 도포된다. 유전체 층(18)은 약 70℉ 이상의 주위 기온에서 도포되는 것이 바람직하다. 바람직하게는, BaTiO₃ 미립자/폴리머 용액의 균등한 분배를 보장하고 이 용액의 표면 장력을 극복할 수 있는 과잉 고조를 방지하도록, 유전체 층은 연속적으로 용액을 얇게 코팅하는 것으로 도포되는데, 상기 과잉 고조는 결국에는 도포된 층 내에 "런(run)" 또는 "드룹(droop)"을 발생시킬 수 있다. 도포된 층의 런 또는 드룹을 야기하는 재료의 과잉 고조는, 최종 제품의 외관에 좋지 않은 직접적인 영향을 미치는 캡슐화된 미립자의 비균등 응집("모래 언덕 형성"이라 함)을 초래한다. 따라서, 직사광선 및 강화 적외선 램프 등의 공급원으로부터 강화 적외선을, 주위 온도 및 습도 조건에 따라 좌우되는 확정 가능한 기간동안, 코트 사이에 인가함으로써, 연속 도포된 층의 초기 공기 양생을 증강시키는 것이 대개 바람직하다.

s114에서 형광체 층(20)을 도포한다. 전술한 과포화 형광체 용액은, 주위 온도와 타깃 아이템 기판(12)의 토폴로지 등의 변수에 맞춰 조정된 소정의 공기압으로, 흡인 및/또는 압력 공급 타입의 스프레이 설비를 이용해 도포된다. 장파 자외선(예컨대, UV "A" 또는 "불가시" 자외선) 등의 자외선 공급원을 가까이에서(예컨대, 아래에서) 형광체 층(20)을 도포하여, 비교적 균일한 미립자 분포를 보장하도록 도포 중에 작업자에게 주어지는 시각적 표시 또는 신호를 강화시키는 바람직하다. 형광체 층(20)은 약 70℉ 이상의 주위 기온에서 도포되는 것이 바람직하다. ZnS-미립자/폴리머 용액의 균등한 분배를 보장하고, 이 용액의 표면 장력을 극복할 수 있는 과잉 고조를 방지하도록, 형광체 층(20)은 연속적으로 용액을 얇게 코팅하는 것으로 도포되는 것이 바람직한데, 상기 과잉 고조는 결국에는 도포된 형광체 층 내에 "런" 또는 "드룹"을 발생시킨다. 유전체 층(18)과 마찬가지로, 도포된 층에서의 "런" 또는 "드룹"의 발생을 야기하는 재료의 과잉 고조는, 최종 제품의 외관에 좋지 않은 직접적인 영향을 미치는 캡슐화된 미립자의 비균등 응집(즉, "모래 언덕 형성")을 초래할 수 있다. 따라서, 직사광선 및 강화 적외선 램프 등의 공급원에 의해 강화 적외선을, 온도 및 습도 등의 주위 조건에 따라 좌우되는 확정 가능한 기간동안, 코트 사이에 인가함으로써, 연속 도포된 층의 초기 공기 양생을 증강시키는 것이 바람직하다.

형광체 층(20)의 도포의 보다 상세한 내용이 도 5에 도시되어 있다. 전술한 과포화 형광체 용액은, 주위 온도와 타깃 아이템 기판(12)의 토폴로지 등의 변수에 맞춰 조정된 소정의 공기압으로, 흡인 및/또는 압력 공급 타입의 스프레이 설비를 이용해 도포된다. 전술한 자외선 공급원 아래에서 형광체 층(20)을 도포하여, 비교적 균일한 미립자 분포를 보장하도록 도포 중에 작업자에게 주어지는 시각적 표시 또는 신호를 강화시키는 바람직하다.

형광체 층(20)의 도포 이전에, s114-1에서는, 자외선 공급원이 페인팅되는 타깃 아이템을 전반적으로 균등하게 비추는 방식으로, 작업자가 자외선 공급원을 배치하는 것이 바람직하다. 어둡게 만들거나 혹은 그렇지 않으면 다른 광원을 실질적으로 없앤 공간 또는 그 밖의 영역에 자외선 공급원을 배치하여, 페인팅되는 물체에 비추는 주 조명원이 자외선 공급원인 것이 바람직하다.

s114-2에서 타깃 아이템 기판(12)에 형광체 층(2)을 도포한다. 형광체 층을 도포할 때, 작업자는 자외선 공급원 하에서 형광체 층이 밝게 빛나는 것을 보게 된다. 이는 코팅의 품질에 관한 시각적 신호를 제공하지만, 이에 반해 통상의 주위 백색광 하에서 작업자는 형광체 층(20)을 유전체 층(18)으로부터 구별할 수 없는데, 이는 두 층이 시각적으로 어우러지기 때문이다.

s114-3에서는, 작업자가 자외선 공급원 아래에서 형광체를 비교적 얇게 1회 이상 코팅함으로써 형광체 필름 층(20)을 바람직하게 도포할 때, 형광체 층이 보다 균일해지고 있는가를 주목할 것이고, 따라서 완성된 형광체 층이 원하는 만큼 균일해지는 것을 보장하기 위해서는, 어디에 형광체 층 코팅을 더 많이 혹은 더 적게 도포해야하는 것을 알게 될 것이다. 도포되는 형광체 필름 층(20)은 전술한 자외선 공급원에 의해 도포 중에 여기되며, 그럼으로써 자외선 공급원은 형광체 필름 층이 도포되고 있는 동안에 작업자에게 시각적 신호를 제공한다. s114-4에서는, 유전체 필름 층(18) 상에 형광 물질이 전반적으로 균일하게 분포되도록, 작업자가 상기 시각적 신호에 응하여 형광체 필름 층(20)의 도포를 조정한다. 몇몇 실시형태에서는, 약 0.001 인치 이하의 형광체 층이 바람직하다. 형광체 필름 층(20)이 소기의 두께 및 균일도에 도달하면, s114-5에서는 컨포멀 코팅 프로세스를 종료한다.

본 발명에 있어서 유전체(18) 층의 성분과 형광체(20) 층의 성분은 불활성 미립자 성분 이외에는 화학적으로 동일하므로, 캡슐화된 불활성 미립자에 의해서만 구별되며 화학적으로 가교 결합되어 있는 단일의 이종(異種) 층을 화학적으로 형성하는 연속 프로세스에서 상기한 성분들을 도포하는 것이 실용적이다.

도 2를 계속 참조해 보면, 유전체 층(18)과 형광체 층(20)을 각각 s112, s114에서 소기의 두께 및 분포로 퇴적시키면, 그 결과로 생긴 코팅의 적층체는 s116에서, 유전체 층과 형광체 층으로부터 잔존 함유 수분을 증발을 통해 배출시키고 또한 도포된 유전체/형광체와 후면판 층(16) 사이에 기계적 결합을 형성시키기에 충분하게 확정 가능한 기간 동안 양생 처리되는 것이 허용된다. 이러한 기간은 온도 및 습도 등의 환경 인자에 따라 변경된다. 선택적으로, s112와 s114에서 전술한 적외선 열 공급원을 사용함으로써, 프로세스의 속도를 높일 수 있다.

s118에서 버스 바아(24)를 도포한다. 통상적으로, 버스 바아(24)는 에어브러시 또는 적절히 미세한-개구를 지닌 중력-공급 타입의 스프레이 설비를 이용하여 도포되어, 투명한 상부 전극 층(22)에 대하여 유효한 전류 공급원과 전기 접점을 제공하고 소기의 EL 전계 패턴의 외측 가장자리를 형성하도록 소정의 EL 발광 전계의 둘레를 전반적으로 따라가는 전도성 경로를 형성하는 것이 바람직하다.

일부 EL 램프의 경우, 발광 전계의 주변에 부착된 버스 바아(24)가 램프에 있어서 버스 바아로부터 떨어져 있는 부분(이격부)에, 예컨대 큰 직사각형 램프의 중심에, 충분한 전압 분포를 제공하지 않을 정도로, 발광 전계의 표면적이 충분히 크다. 마찬가지로, 일부 기판(12)은 버스 바아(24)로부터 떨어져 있는 발광 전계의 영역에서 불규칙한 기하 구조를 가질 수 있다. 이러한 상황에서, 버스 바아(24)는 버스 바아와 전기적으로 통하며 버스 바아로부터 EL 램프의 상기 이격부를 향해 연장되는 버스 바아 재료로 구성된 하나 이상의 "핑거"를 포함할 수 있다. 이와 마찬가지로, 적절한 그리드 패턴이 버스 바아(24)와 전기적으로 통하며 버스 바아로부터 EL 램프의 상기 이격부를 향해 연장될 수 있다.

s120에서는, 상부 전극이 EL 전계의 둘레에서 버스 바아와의 사이의 간극을 가교하는 전도성 경로를 형성하여, EL 전계의 전체 표면 영역 위에 거의 광학적으로 투명한 전도성 층을 마련하도록, 에어브러시 또는 적절히 미세한-개구를 지닌 중력-공급 타입의 스프레이 설비를 이용해, 노출된 형광체 층(20)과 버스 바아(24)의 위에 상부 전극(22)을 도포한다. 바람직하게는, 상부 전극을 도포하는 동안에, 형광체 층(20)의 빛을 시각적으로 모니터링하도록, 상부 전극과 후면판(16)에 인가된 작동 전기 신호(22)를 상부 전극(22)에 인가한다. 이로써, 작업자는, EL 램프가 소기의 방식으로 빛나게 하기에 충분한 효율성 및 두께를 상부 전극(22) 코팅이 달성하였는지의 여부를 판달할 수 있게 된다. 바람직하게는, 용액의 수성/알코올 성분의 기화를 허용하도록 각 코트 사이에 강화 적외선을 인가하는 조건으로, 각 코트를 세팅할 수 있게 된다. 필요한 코트의 수는, 임의의 버스 바아(24) 간극 사이의 물리적 거리에 의해 결정되는 국소 비전도율과, 재료 분포의 균일성에 의해 결정된다.

s122에서 캡슐화 층(26)을 도포한다. 캡슐화 층(26)은 EL 램프(10)의 적층체를 완전히 덮도록 도포되어 EL 램프를 손상으로부터 보호한다.

본 발명의 일부 실시형태에서, EL 램프(10)는 램프가 방출하는 겉보기 색을 조작하기 위한 추가적인 특징부를 포함할 수 있다. 이와 같은 일 실시형태에서는, s124에서 도 6에 도시된 바와 같이 EL 램프(10)의 위에 염료 틴트 오버코트(36)를 도포한다.

다른 실시형태에서는, EL 램프(10)가 방출하는 겉보기 색을 조작하는 데, 반사광 및/또는 방출광이 이용될 수 있다. 대기(大氣) 조건하에서, 표면의 겉보기 색은 다양한 광 주파수의 흡수 및 반사에 의해 결정된다. 따라서, 유색 형광체를 틴트 오버코트와 함께 선택적으로 이용함으로써, 겉보기 색의 수정 또는 변경을 야기할 수 있다. 도 7은 반사광이 EL 램프(10)의 색을 변경한 EL 램프를 보여주는 반면에, 도 8은 EL 램프에 의해 방출된 광의 겉보기 색을 변경하는 방출광을 보여준다.

유전체 층(18)의 BaTiO₃ 미립자 성분과 형광체 층(20)의 ZnS 미립자 성분 양자 모두는, 가시 파장의 광에 대해 광학적으로 반투명한 특성을 각각 현저히 발휘한다. 그 결과, 광학적으로 거의 반투명한 캡슐화제(38)의 층에 의해 분리된 EL 램프(10)의 층들을 직접적으로 중첩하여 상기한 특성을 이용할 수 있게 된다. 교대로 혹은 동시에 각 층들에 에너지를 공급함으로써, 겉보기 색의 실질적인 변경을 달성할 수 있다. 이 기술과 전술한 틴팅 및 반사성/방출성 상부 코팅 절차를 조합하면, 베이스 EL 램프(10)의 주문 제작에 대하여 다양한 가능성이 제공된다. 도 9는 상층 배선을 갖는 EL 램프(50)의 다층 구성을 보여주고, 도 10은 저층 배선을 갖는 EL 램프(60)의 다층 구성을 보여주며, 도 11은 이중층 배선을 갖는 EL 램프(70)의 다층 구성을 보여준다. EL 램프(50, 60, 70)는 그 외에 재료 및 구조면에서는 EL 램프(10)와 유사하다.

본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 EL 램프(80)가 도 12에 도시되어 있다. EL 램프(80)는, 바람직하게는 유리 또는 플라스틱 등과 같이 거의 투명한 재료로 제조되는 기판(12)을 포함한다. EL 램프(80)의 적층체에서는, 기판(12)에 제1 버스 바아(24-1)가 부착되어 있다. 거의 투명한 제1 전극 필름 층(22-1)이 제1 버스 바아(24-1) 상에 부착되어 있다. 제1 전극 필름 층(22-1) 상에는 제1 형광체 층(20-1)이 부착되어 있다. 제1 형광체 층(20-1) 상에는 유전체 층(18)이 부착되어 있다. 유전체 층(18) 상에는 제2 형광체 층(20-2)이 부착되어 있다. 거의 투명한 제2 전극 필름 층(22-2)이 제2 형광체 층(20-2) 상에 부착되어 있다. 끝으로, 제2 전극 필름 층(22-2) 상에 캡슐화 투명 코트(26)가 선택적으로 부착되어 있다. EL 램프(80)는 그 외에 재료 및 구조면에서는 EL 램프(10)와 유사하다.

EL 램프(80)의 작동시에, 도 12에 도시된 바와 같이 AC 신호(28)를 버스 바아(24-1, 24-2)에 인가한다. AC 신호는 버스 바아(24-1, 24-2)에서부터 전극(22-1, 22-2)으로 각각 전기적으로 전도되어, 형광체 층(20-1, 20-2) 전체에 걸쳐 AC 전계를 발생시킨다. 형광체 층(20-1, 20-2)은 AC 전계에 의해 여기되고, 이로 인해 형광체 층은 빛을 발하게 된다. 형광체 층(20-1)이 방출한 광은 투명한 기판(12)을 향하여 나아가 이 기판을 통과한다. 형광체 층(20-2)이 방출한 광은 반대 방향으로 방출되어, 캡슐화 투명 코트(26)를 향하여 나아가 이 투명 코트를 통과한다.

본 발명의 일 실시형태에서는, 도 2의 프로세스를 약간 재배치하여, 도 13에 도시된 바와 같이 거의 투명한 기판(12) 상에 EL 램프(90)를 제조할 수 있다. s102에서 기판(12)을 선택한다. 기판(12)이 전도성이면, s104에서 전기 절연성을 갖고 거의 투명한 형태의 프라이머 층(14)을 기판에 부착할 수 있다. s118에서 기판(12)[또는 프라이머 층(14)] 상에 하나 이상의 버스 바아(24)를 부착한다. s120에서 버스 바아(24) 및 기판(12)[또는 프라이머 층(14)] 상에 투명한 전극 층(22)을 부착한다. s114에서 전극 필름 층(22) 상에 형광체 필름 층(20)을 부착한다. s112에서 형광체 층 상에 유전체 필름 층(18)을 부착한다. s104에서 유전체 필름 층(18) 상에 전도성 베이스 후면판 필름 층(16)을 부착한다. 별법으로서, s104의 베이스 후면판 필름 층(16)은 거의 투명한 제2 전극 필름 층(22)으로 대체될 수 있다. s108에서는 전술한 임의의 방식으로 전기 접속부가 형성될 수 있다. 이러한 식으로 구성된 경우, 형광체 필름 층(20)이 발하는 광은 투명한 전극 층(22)과 투명한 기판(12)을 통과해 방출된다. EL 램프(90)는 그 외에는 상세히 전술한 EL 램프(10)와 유사하다.

본 발명에 따라 제조되며, 특정 첨가물이 부동화 기능, 활성화 기능, 또는 방출 기능을 제공하는가에 따라 묘사되는 EL 램프의 외관을 크게 변경 및/또는 향상시키는 데, 다양한 메커니즘 및 첨가물을 이용할 수 있다. 첫째로, 부동화 첨가제를 이용할 수 있다. 부동화 첨가제는 의미상, 임의의 EL 램프(10, 50, 60, 70, 80, 90)의 코팅 층에 통합되는 성분으로서, 기능 상의 이유로 광을 방출하는 것이 아니라 소기의 품질을 보여주도록 방출 광을 변경하는 성분이다. 조정된 프레넬 렌즈 효과를 이용하여 색상 및/또는 겉보기 밝기를 실질적으로 향상시키도록 복굴절/편광/결정 광학 특성을 활용하는 데 이용될 수 있는, 자연 발생적이고 공학적으로 변형된 다수의 물질이 존재한다.

활성화 첨가제는 전계의 인가를 통해 광을 방출하기 보다는 광을 변경하는 물질이다. 다수의 천연 물질과 점점 늘고 있는 공학적으로 변형된 계열 물질, 특히 폴리머는, 중요한 전기-광학 특성을 발휘하며, 특히 전계의 인가에 의해 재료의 광학 특성을 변경하는 특성을 발휘한다. 전술한 효과 중에서도, 통전 변색, 즉 전하의 인가에 의해 재료의 색을 변경 가능한 성질은 특히 흥미로운 특성이다. 상기한 재료는 형광체 층(20)의 코폴리머로서 포함될 수 있고, 형광체 층과 상부 전극 층(22) 사이에 별개의 층으로서 포함될 수 있다.

공학적으로 변형된 EL 재료의 최근의 발전으로 인해, 상기한 형광체 층(20)용의 기본식에 있어서 도핑된 ZnS 성분을 보충 혹은 교체함으로써, 본 발명에 따라 제조되는 EL 램프의 성능을 보다 향상시키는 것이 보장될 수 있다. 특히, 여러 금속 미량 원소가 도핑된 질화갈륨(GaN), 황화갈륨(GaS), 셀렌화갈륨(GaSe2) 및 알루민산 스트론튬(SrAl)이 EL 재료로서의 가치가 입증되었다.

상기한 형광체 층(20)용의 기본식에 있어서 도핑된 ZnS 성분을 보충 혹은 교체하는 데 이용될 수 있는 다른 재료로는 양자 도트(Quantum Dots)가 있다. 양자 도트는 EL 재료의 계열에 새로운 방출 메커니즘을 도입시키는 비교적 최신 기술의 것이다. 도펀트 물질의 특성에 기초하여 소정 밴드폭(색)의 광을 방출하기 보다는, 입자 자체의 물리적 크기에 의해 방출 주파수를 결정하고, 이에 따라 근적외선을 포함하는 넓은 스펙트럼에 걸쳐 광을 발하도록 "튜닝"할 수 있다. 또한, 양자 도트는 광발광 특성뿐만 아니라 전계 발광 특성을 나타낸다. 이러한 능력을 통해, 종래의 EL 재료에 양자 도트를 화합하거나 혹은 기능적 요건에 따라서는 종래의 재료를 양자 도트 기술로 전부 대체함으로써, 본 발명에 따라 제조된 EL 램프에 대해 다양한 잠재적인 기능상의 유익이 부여된다.

본 발명의 상세히 기술한 실시형태와 관련하여 본 발명을 보여주고 설명하였지만, 당업자라면 본 발명의 청구범위의 범위를 벗어나지 않고서도 형태 및 세부 사항에 대한 변경이 실시될 수 있음을 이해할 것이다.

Claims

컨포멀 전계 발광 시스템의 제조 방법으로서,
기판을 선택하는 단계;
상기 기판 상에 수성 기반의 전도성 후면판 재료를 이용하여 베이스 후면판 필름 층을 도포하는 단계;
수성 기반의 유전체 재료를 이용하여 상기 후면판 필름 층 상에 유전체 필름 층을 도포하는 단계;
수성 기반의 형광 물질을 이용하여 상기 유전체 필름 층 상에 형광체 필름 층을 도포하는 형광체 도포 단계로서, 상기 형광체 필름 층은 도포 중에 자외선 공급원에 의해 여기되며, 상기 형광체 필름 층이 도포되는 동안에 자외선 공급원은 시각적 신호를 제공하며, 상기 유전체 필름 층 상에 형광 물질이 전반적으로 균일하게 분포되도록, 상기 형광체 필름 층의 도포는 형광체 도포 단계 동안에 상기 시각적 신호에 응하여 조정되는 것인 형광체 도포 단계; 및
수성 기반의 실질적으로 투명한 전도성 전극 재료를 이용하여, 상기 형광체 필름 층 상에 전극 필름 층을 도포하는 단계
를 포함하고, 상기 후면판 필름 층, 상기 유전체 필름 층, 상기 형광체 필름 층 및 상기 전극 필름 층은 각각 스프레이 컨포멀 코팅에 의해 도포되며,
상기 형광체 필름 층은 후면판 필름 층과 전극 필름 층 사이에 전하를 인가하였을 때 형광체 필름 층을 가로질러 형성되는 전기장에 의해 형광체 필름 층이 여기되어, 형광체 필름 층이 전계 발광을 발할 수 있는 것인 컨포멀 전계 발광 시스템의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 컨포멀 전계 발광 시스템의 제조 방법은 전기 절연 특성 및 유전 특성을 겸비한 유전체 재료를 선택하는 단계를 더 포함하고, 상기 유전체 재료는 티탄산염, 산화물, 니오브산염, 알루미늄산염, 탄탈산염, 및 지르콘산염 재료 중 적어도 하나를 포함하는 것이며, 상기 유전체 재료는 암모니아 수성 용제에 현탁되는 것인 컨포멀 전계 발광 시스템의 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 컨포멀 전계 발광 시스템의 제조 방법은 상기 유전체 필름 층 용의 조성물을 배합하는 단계를 더 포함하고, 이 단계는,
코폴리머와 묽은 수산화암모늄의 2:1 용액을 마련하는 단계;
소정량의 수산화암모늄에 소정량의 티탄산 바륨을 프리웨팅하는 단계; 및
상기 코폴리머와 묽은 수산화암모늄의 용액에 상기 프리웨팅한 티탄산 바륨을 첨가하여 과포화 현탁액을 형성하는 단계를 포함하는 것인 컨포멀 전계 발광 시스템의 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 컨포멀 전계 발광 시스템의 제조 방법은 전기 절연 특성 및 유전 특성을 겸비한 유전체 재료를 선택하는 단계를 더 포함하고, 상기 유전체 재료는 디바이스의 중첩된 층을 통한 광의 전파를 가능하게 하는 광굴절 특성을 갖는 것인 컨포멀 전계 발광 시스템의 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 형광 물질용으로, 정전기 투과성을 가진 폴리머 매트릭스 내에 캡슐화된 형광체를 갖는 반전도성 코팅 조성물을 선택하는 단계를 더 포함하는 컨포멀 전계 발광 시스템의 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 형광 물질용으로, 구리, 망간 및 은 중의 적어도 하나가 도핑된 황화 아연 기반의 형광체 또는 양자 도트(quantum dots)를 함유하는 코팅 조성물을 선택하는 단계를 더 포함하는 컨포멀 전계 발광 시스템의 제조 방법.
컨포멀 전계 발광 시스템의 제조 방법으로서,
전반적으로 투명한 기판을 선택하는 단계;
수성 기반의 실질적으로 투명한 전도성 전극 재료를 이용하여, 상기 기판 상에 전극 필름 층을 도포하는 단계;
수성 기반의 형광 물질을 이용하여 상기 전극 필름 층 상에 형광체 필름 층을 도포하는 형광체 도포 단계로서, 상기 형광체 필름 층은 도포 중에 자외선 공급원에 의해 여기되며, 상기 형광체 필름 층이 도포되는 동안에 자외선 공급원은 시각적 신호를 제공하며, 상기 전극 필름 층 상에 형광 물질이 전반적으로 균일하게 분포되도록, 상기 형광체 필름 층의 도포는 형광체 도포 단계 동안에 상기 시각적 신호에 응하여 조정되는 것인 형광체 도포 단계; 및
수성 기반의 유전체 재료를 이용하여 상기 형광체 필름 층 상에 유전체 필름 층을 도포하는 단계; 및
상기 유전체 필름 층 상에 수성 기반의 전도성 후면판 재료를 이용하여 베이스 후면판 필름 층을 도포하는 단계
를 포함하고, 상기 후면판 필름 층, 상기 유전체 필름 층, 상기 형광체 필름 층 및 상기 전극 필름 층은 각각 스프레이 컨포멀 코팅에 의해 도포되며,
상기 형광체 필름 층은 후면판 필름 층과 전극 필름 층 사이에 전하를 인가하였을 때 형광체 필름 층을 가로질러 형성되는 전기장에 의해 형광체 필름 층이 여기되어, 형광체 필름 층이 전계 발광을 발할 수 있는 것인 컨포멀 전계 발광 시스템의 제조 방법.
제7항에 있어서, 상기 컨포멀 전계 발광 시스템의 제조 방법은 전기 절연 특성 및 유전 특성을 겸비한 유전체 재료를 선택하는 단계를 더 포함하고, 상기 유전체 재료는 티탄산염, 산화물, 니오브산염, 알루미늄산염, 탄탈산염, 및 지르콘산염 재료 중 적어도 하나를 포함하는 것이며, 상기 유전체 재료는 암모니아 수성 용제에 현탁되는 것인 컨포멀 전계 발광 시스템의 제조 방법.
제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 컨포멀 전계 발광 시스템의 제조 방법은 상기 유전체 필름 층 용의 조성물을 배합하는 단계를 더 포함하고, 이 단계는,
코폴리머와 묽은 수산화암모늄의 2:1 용액을 마련하는 단계;
소정량의 수산화암모늄에 소정량의 티탄산 바륨을 프리웨팅하는 단계; 및
상기 코폴리머와 묽은 수산화암모늄의 용액에 상기 프리웨팅한 티탄산 바륨을 첨가하여 과포화 현탁액을 형성하는 단계를 포함하는 것인 컨포멀 전계 발광 시스템의 제조 방법.
제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 컨포멀 전계 발광 시스템의 제조 방법은 전기 절연 특성 및 유전 특성을 겸비한 유전체 재료를 선택하는 단계를 더 포함하고, 상기 유전체 재료는 디바이스의 중첩된 층을 통한 광의 전파를 가능하게 하는 광굴절 특성을 갖는 것인 컨포멀 전계 발광 시스템의 제조 방법.
제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 형광 물질용으로, 정전기 투과성을 가진 폴리머 매트릭스 내에 캡슐화된 형광체를 갖는 반전도성 코팅 조성물을 선택하는 단계를 더 포함하는 컨포멀 전계 발광 시스템의 제조 방법.
제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 형광 물질용으로, 구리, 망간 및 은 중의 적어도 하나가 도핑된 황화 아연 기반의 형광체 또는 양자 도트를 함유하는 코팅 조성물을 선택하는 단계를 더 포함하는 컨포멀 전계 발광 시스템의 제조 방법.
컨포멀 전계 발광 시스템의 제조 방법으로서,
전반적으로 투명한 기판을 선택하는 단계;
수성 기반의 실질적으로 투명한 전도성 전극 재료를 이용하여, 상기 기판 상에 제1 전극 필름 층을 도포하는 단계
수성 기반의 형광 물질을 이용하여 상기 제1 전극 필름 층 상에 제1 형광체 필름 층을 도포하는 제1 형광체 도포 단계로서, 상기 제1 형광체 필름 층은 도포 중에 자외선 공급원에 의해 여기되며, 상기 제1 형광체 필름 층이 도포되는 동안에 자외선 공급원은 시각적 신호를 제공하며, 상기 제1 전극 필름 층 상에 형광 물질이 전반적으로 균일하게 분포되도록, 상기 제1 형광체 필름 층의 도포는 제1 형광체 도포 단계 동안에 상기 시각적 신호에 응하여 조정되는 것인 제1 형광체 도포 단계; 및
수성 기반의 유전체 재료를 이용하여 상기 제1 형광체 필름 층 상에 유전체 필름 층을 도포하는 단계;
상기 형광 물질을 이용하여 상기 유전체 필름 층 상에 제2 형광체 필름 층을 도포하는 제2 형광체 도포 단계로서, 상기 제2 형광체 필름 층은 도포 중에 자외선 공급원에 의해 여기되며, 상기 제2 형광체 필름 층이 도포되는 동안에 자외선 공급원은 시각적 신호를 제공하며, 상기 유전체 필름 층 상에 형광 물질이 전반적으로 균일하게 분포되도록, 상기 제2 형광체 필름 층의 도포는 제2 형광체 도포 단계 동안에 상기 시각적 신호에 응하여 조정되는 것인 제2 형광체 도포 단계; 및
상기 제2 형광체 필름 층 상에 상기 전극 재료를 이용하여 제2 전극 필름 층을 도포하는 단계
를 포함하고, 상기 제1 전극 필름 층, 상기 제1 형광체 필름 층, 상기 유전체 필름 층, 상기 제2 형광체 필름 층 및 상기 제2 전극 필름 층은 각각 스프레이 컨포멀 코팅에 의해 도포되며,
상기 제1 및 제2 형광체 필름 층은 제1 전극 필름 층과 제2 전극 필름 층 사이에 전하를 인가하였을 때 제1 및 제2 형광체 필름 층을 가로질러 형성되는 전기장에 의해 제1 및 제2 형광체 필름 층이 여기되어, 디바이스가 전계 발광을 발할 수 있고, 상기 전계 발광은 상기 기판의 대향 면들에서 방출되는 것인 컨포멀 전계 발광 시스템의 제조 방법.
제13항에 있어서, 상기 컨포멀 전계 발광 시스템의 제조 방법은 전기 절연 특성 및 유전 특성을 겸비한 유전체 재료를 선택하는 단계를 더 포함하고, 상기 유전체 재료는 티탄산염, 산화물, 니오브산염, 알루미늄산염, 탄탈산염, 및 지르콘산염 재료 중 적어도 하나를 포함하는 것이며, 상기 유전체 재료는 암모니아 수성 용제에 현탁되는 것인 컨포멀 전계 발광 시스템의 제조 방법.
제13항 또는 제14항에 있어서, 상기 컨포멀 전계 발광 시스템의 제조 방법은 상기 유전체 필름 층 용의 조성물을 배합하는 단계를 더 포함하고, 이 단계는,
코폴리머와 묽은 수산화암모늄의 2:1 용액을 마련하는 단계;
소정량의 수산화암모늄에 소정량의 티탄산 바륨을 프리웨팅하는 단계; 및
상기 코폴리머와 묽은 수산화암모늄의 용액에 상기 프리웨팅한 티탄산 바륨을 첨가하여 과포화 현탁액을 형성하는 단계를 포함하는 것인 컨포멀 전계 발광 시스템의 제조 방법.
제13항 또는 제14항에 있어서, 상기 컨포멀 전계 발광 시스템의 제조 방법은 전기 절연 특성 및 유전 특성을 겸비한 유전체 재료를 선택하는 단계를 더 포함하고, 상기 유전체 재료는 디바이스의 중첩된 층을 통한 광의 전파를 가능하게 하는 광굴절 특성을 갖는 것인 컨포멀 전계 발광 시스템의 제조 방법.
제13항 또는 제14항에 있어서, 상기 형광 물질용으로, 정전기 투과성을 가진 폴리머 매트릭스 내에 캡슐화된 형광체를 갖는 반전도성 코팅 조성물을 선택하는 단계를 더 포함하는 컨포멀 전계 발광 시스템의 제조 방법.
제13항 또는 제14항에 있어서, 상기 형광 물질용으로, 구리, 망간 및 은 중의 적어도 하나가 도핑된 황화 아연 기반의 형광체 또는 양자 도트를 함유하는 코팅 조성물을 선택하는 단계를 더 포함하는 컨포멀 전계 발광 시스템의 제조 방법.