KR20100037577A - 둘 이상의 입력기를 갖는 무기 후막 ａｃ 전기발광 소자, 및 제조 방법 및 용도 - Google Patents

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마르틴 필립 겟로즈트
미하엘 하이테
토마스 바그너
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바이엘 머티리얼사이언스 아게
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Abstract

본 발명은 하나 이상의 편평 전극이 투명하도록 설계된 둘 이상의 편평 전극을 갖는 특수 황화아연 후막을 기반으로 하는 전기발광 소자(EL)에 관한 것이다. 둘 이상의 AC 전압 입력기는 각 전극에서 이격된 두 부위에 제공된다. 본 발명은 또한 전기발광 소자의 제조 방법 및 그의 용도에 관한 것이다.
전기발광 소자, 편평 전극, 황화아연, 교류 전압 공급기

Description

둘 이상의 입력기를 갖는 무기 후막 ＡＣ 전기발광 소자, 및 제조 방법 및 용도{INORGANIC THICK FILM AC ELECTROLUMINESCENCE ELEMENT HAVING AT LEAST TWO INPUTS, AND PRODUCTION METHOD AND USE}
본 발명은 황화아연 전기발광체 후막을 기반으로 하는 전기발광 소자, 본 발명에 따르는 전기발광 소자의 제조 방법, 및 실내 장식에서 또는 외부용으로, 바람직하게는 건물의 바깥 외장에, 시설/설치물 안에 또는 표면에, 육상, 항공 또는 수상 교통수단 안에 또는 표면에, 전기 또는 전자 기기 또는 장비 안에 또는 표면에, 또는 광고 분야에서 장식 소자 및/또는 발광 소자로서의 본 발명에 따르는 전기발광 소자의 용도에 관한 것이다.
전기발광(이하, "EL"이라고 약기함)은 교류 전기장에 의해 발광 안료(또한, 발광 물질, 발광체 또는 전기발광 EL 또는 발광 인광체라고도 부름)로부터 발광의 직접 여기를 의미하는 것으로 이해한다.
최근, 전기발광 기술은 점증적으로 중요해지고 있다. 이 기술은 눈부심 및 희미함이 없고 실질적으로 요망되는 어떠한 크기도 갖는 균질한 발광 표면이 형성될 수 있게 한다. 동시에, 전력 소비 및 구조 두께(1 ㎜ 이하 크기 정도)가 극히 낮다. 전형적인 용도는 액정 디스플레이의 배경 조명은 별문제로 하고, 레터링 및 /또는 이미지 모티브가 제공된 투명 필름의 후면 조명을 포함한다. 따라서, 정보 담체로 쓰이거나, 광고 패널로 쓰이거나 또는 장식 목적으로 쓰일 수 있는 투명 전기발광 장치, 예를 들어 유리 또는 투명 플라스틱을 기반으로 하는 전기발광 발광 보드가 종래 기술로부터 알려져 있다.
전기발광 인광체가 사이에 배열된 2 개의 전도성 유리 전극의 사용을 기반으로 하는 황화아연 전기발광 장치는 이미 1950년에 이.씨.페인(E.C. Payne)의 미국 특허 2,838,715에서 기술하였고, 문헌(Philosophical Magazine)에 발표된 지. 데스트리오(G. Destriau)의 발표물("The New Phenomenon of Electroluminescence and its Possibilities for the Investigation of Crystal Lattice")을 참고로 언급하였고, 이와 관련해서, 데스트리오가 이미 1936년에 교류 전압 전기장에서 특별한 ZnS EL 현상을 최초로 발견하였다.
이들 EL 소자에 사용되는 발광 안료는 투명 유기 또는 세라믹 결합제에 봉입된다. 출발 물질은 일반적으로 황화아연이고, 이것은 도핑 또는 동시 도핑 및 제조 절차에 의존해서 상이한 상대적으로 좁은 대역의 방출 스펙트럼을 생성한다. EL층에 황화아연을 사용하는 이유는 한편으로는 상대적으로 많은 종류의 황화아연 EL 안료가 입수가능하기 때문이다. 동시에, 스펙트럼의 중력 중심은 방출된 빛의 각각의 색을 결정한다. EL 소자의 방출 색은 많은 가능한 수단에 의해 요망되는 색감과 일치시킬 수 있다. 이들 수단은 발광 안료의 도핑 및 동시 도핑, 둘 이상의 EL 안료 혼합, 하나 이상의 유기 및/또는 무기 색 전환 및/또는 색 여과 안료 첨가, 유기 및/또는 무기 색 전환 및/또는 색 여과 물질로 EL 안료 코팅, 발광 안 료가 분산된 중합체 기질에 착색제 혼합, 뿐만 아니라 EL 소자의 구조에 색 전환 및/또는 색 여과 층 또는 필름 혼입을 포함한다. 일반적으로, 이용되는 황화아연 안료의 도핑 및 동시 도핑에 의존해서, 전형적으로 50 V 초과 내지 최대 200 V 초과의 높은 교류 전압 및 50 Hz 초과 내지 최대 수 kHz, 보통은 400 Hz 내지 2 kHz의 범위의 주파수가 적용되면, 상대적으로 넓은 대역의 방출 스펙트럼이 생성된다.
생성된 방출을 볼 수 있도록 하기 위해, 바람직하게는 하나 이상의 편평(평면) 전극이 대체로 투명하도록 설계된다.
적용 및 제조 기술에 의존해서, 전기 전도성이고 대체로 투명한 코팅을 갖는 유리 기판 또는 중합체 필름이 이 목적으로 이용될 수 있다. 특별한 실시태양에서는, 전면 투명 전극으로서 오직 하나의 박층이 인쇄되거나 또는 나이프 코팅되거나 또는 롤러 코팅 방법 또는 커튼 캐스팅 방법 또는 분사 방법에 의해 적용되는 방식으로 기재 상에 EL 커패시터 구조가 배열될 수 있다. 원칙적으로, 두 편평 전극을 또한 대체로 투명하게 할 수 있고, 이 방법에서는 양면에서 빛 방출을 나타내는 반투명 EL 소자가 형성된다.
본 발명의 정황에서, 투명 전극은 가시광선 파장 영역에서 일반적으로 60% 초과, 바람직하게는 70% 초과, 특히 바람직하게는 80% 초과, 가장 특히 바람직하게는 90% 초과의 투과율을 갖는 물질로 제조된 전극을 나타내는 것으로 이해한다.
편평하고 전기 전도성이고 대체로 투명한 전극은 사실상 무기물일 수 있고, 진공 기술에 의해, 화학적으로, 갈바니식으로 또는 소성/스토빙 기술에 의해 제조될 수 있다. 일반적으로, 박층은 ITO(인듐 주석 산화물)을 기반으로 하거나, 또는 얇은 금속성 또는 금속 산화물 층을 기반으로 한다. 이들은 일반적으로 수 Ω/sq 내지 수 백 Ω/sq의 시트 저항 값을 갖는다. 보통의 값은 5 내지 60 Ω/sq이다. 그것은 또한 큰 면적에 대해 이용될 수 있고, 이 경우, 층의 두께는 보통은 마이크로미터 이하의 범위이다.
그러나, 편평하고 전기 전도성이고 대체로 투명한 전극은 또한 무기 결합제 기질을 기반으로 하여 생성될 수 있다. 이 경우, 그것은 일반적으로 인쇄 기술, 예를 들어 스크린 인쇄에 의해 적용되거나, 또는 넓은 면적에 대해서는 나이프 코팅 방법, 롤러 코팅 방법, 커튼 캐스팅 방법 또는 분사 방법 및 기타 등등에 의해 적용된다.
통상의 EL 커패시터 구조에서는, 일반적으로 mΩ/sq의 범위에서 높은 전도성을 갖는 후면 전극이 한 부위에서 교류 전압 공급원에 연결되고, 일반적으로 덜 높은 전도성을 가지고 투명한 다른 한 전극에는 일반적으로 가장자리에서 전류 연결자가 제공된다(이하, 이 전류 연결자는 "부스바"라고 부른다.). 제 2의 교류 전압 접촉은 이 부스바에 적용된다. 게다가, 이용되는 후면 전극에 부스바를 제공하는 것도 가능하다.
종래 기술로부터 알려진 전기발광 소자들은 그들의 기능과 관련해서 아직도 개발 및 정교화가 완전히 이루어지지 않았다. 따라서, 예를 들어, 시각적으로 검출가능한 맥놀이(beat) 효과와 함께 밝기 변화를 나타내는 전기발광 소자가 지금까지 종래 기술로부터 알려지지 않았다. 이것은 예를 들어 현저한 광학 효과를 달성할 수 있는 전기발광 소자에 중요하다.
따라서, 본 발명의 목적은 시각적으로 검출가능한 맥놀이 효과와 함께 밝기 변화를 나타내는 전기발광 소자를 제공하는 것이다.
이와 관련해서, 맥놀이는 서로 주파수가 극히 경미하게 상이한 두 진동의 부가 중첩에 의해 얻어지는 결과를 나타낸다. 맥놀이는 중첩의 원리가 적용되는 모든 파에서 발생하고, 따라서 전자기파에서도 발생한다. 간략히 말하면, 맥놀이는 진폭이 주기적으로 변하는 진동이고, 유사한 주파수를 갖는 진동의 중첩에 의해 얻어진다. 진폭은 두 진동의 주파수 차에 상응하는 소위 맥놀이 주파수에 따라 변한다.
이 목적은 하나 이상의 편평 전극이 투명하도록 설계된 둘 이상의 편평(평면) 전극을 갖는 특수 황화아연 후막을 기반으로 하는 전기발광 소자에 의해 달성된다.
본 발명에 따르는 전기발광 소자는 하나 이상의 전극에서 서로 이격된 부위에 둘 이상의 교류 전압 공급기가 제공됨을 특징으로 한다.
본 발명의 정황에서, 하나 이상의 전극에서 둘 이상의 교류 전압 공급기를 갖는 전기발광 소자가 이용되고 상이한 전압 및 주파수가 각 교류 전압 공급기에 적용될 때, 둘 이상의 교류 전압 공급기의 차 또는 변화에 상응하는 전기발광 소자의 밝기 거동 또는 밝기 변화를 발생하는 전기발광 방출이 발생한다. 게다가, 추가로 또는 또한 배타적으로, 상이한 주파수가 적용될 수 있고, 이렇게 함으로써 추가로 또는 배타적으로 맥놀이 효과가 발생한다.
따라서, 본 발명에 따르면, 본 발명에 따르는 전기발광 소자의 하나 이상의 전극에 전극 하나 당 둘 이상의 공급기가 제공된다. 상이한 전압 및/또는 상이한 주파수를 적용함으로써, 밝기 및/또는 시각적으로 검출가능한 맥놀이 효과에 요망되는 변화를 발생시킬 수 있다.
이와 관련해서, "서로 이격된"이라는 표현은 본 발명의 정황에서 개별 교류 전압 공급기가 서로 직접 접촉하지 않는다는 것을 의미하는 것으로 이해한다. 간격의 크기는 가변적이고, 달성하고자 하는 요망되는 시각적 효과에 의존한다.
이제, 본 발명의 바람직한 실시태양을 이하에서 기술한다.
일반적으로, 전극 표면에는 부스바가 제공되고, 이것을 매개로 교류 전압이 적용될 수 있다. 개별 교류 전압 공급기 사이에서, 즉 개별 부스바 사이의 영역에서 시각적 효과가 발생하기 때문에, 편평 전극에 관해서 이들 부스바의 배열은 다양할 수 있고, 광학적으로 달성하고자 하는 효과에 의존한다. 게다가, 다수의 교류 전압 공급기, 예를 들어 2 개, 3 개, 4 개, 5 개, 6 개, 7 개, 8 개, 9 개, 10 개, 11 개, 12 개, 13 개, 14 개 또는 15 개 또는 n 개의 교류 전압 공급기가 본 발명에 따르는 전기발광 소자의 편평 전극에 제공될 수 있다. 게다가, 본 발명에 따르는 전기발광 소자의 편평 전극 중 하나에 훨씬 더 많은 교류 전압 공급기를 제공하는 것도 가능하다. 게다가, 본 발명에 따르는 전기발광 소자는 더 많은 편평 전극, 예를 들어 2 개, 3 개, 4 개, 5 개, 6 개, 7 개, 8 개, 9 개, 10 개, 11 개, 12 개, 13 개, 14 개 또는 15 개 또는 n 개의 전극을 포함할 수 있다. 이 경우, 각 편평 전극에 다수의 교류 전압 공급기가 제공될 수 있다.
이용되는 개별 부스바는 그의 형상 및 크기에 관해서 다양할 수 있고, 예를 들어 임의의 폭 및 길이를 갖는 스트립으로서 형성될 수 있지만, 또한 점형태일 수 있거나 또는 원 형상일 수 있다. 이용되는 물질에 의존해서, 당업계 숙련자가 요망되는 시각적 효과에 의존해서 부스바의 적당한 크기 및 형상을 선택하는 것은 간단한 일이다.
제 1 실시태양에서, 직사각형 EL 소자는 예를 들어 맞은편 두 가장자리에서 투명 전극 표면에 부스바가 제공되고 이들 부스바에는 또한 교류 전압 공급기를 위한 연결 접점이 제공되는 방식으로 설계된다.
상응하는 부스바는 본 발명에 따르는 전기발광 소자의 바람직한 구성에서 높은 전도성을 갖는 인쇄가능 페이스트에 의해 형성될 수 있다. 이들 페이스트는 예를 들어 불투명한 은 페이스트, 구리 페이스트, 주석 페이스트, 아연 페이스트, 팔라듐 페이스트, 알루미늄 페이스트, 탄소 페이스트 또는 이들 페이스트의 혼합물일 수 있다. 적당한 인쇄 페이스트는 기본적으로 시트 저항에 관해서 어떠한 제한도 받지 않는다. 그러나, 보통, 그것은 10 mΩ/sq 미만 내지 수 100 mΩ/sq의 범위의 시트 저항을 갖는다.
부스바는 바람직하게는 EL 전기장 밖에 배열되고, 바람직하게는 그것이 전체 EL 표면에 대해서 균일한 EL 방출을 생성할 수 있도록 설계된다.
특히, 큰 표면적 또는 간격 및 상대적으로 높은 저항을 갖는 투명 전극층의 경우, 부스바의 사용이 균일한 EL 방출에 유리하다.
예를 들어 인쇄가능 페이스트에 의해 부스바로서 형성된 전기 전도성 접촉 스트립은 일반적으로 스크린 인쇄, 브러쉬 적용, 잉크젯, 나이프 코팅, 롤러, 분사 또는 디스펜서 적용 또는 당업계 숙련자에게 알려진 대등한 적용 방법에 의해 전기 전도성이고 적어도 부분적으로 투명한 얇은 코팅에 적용될 수 있고, 이어서, 보통 기판 가장자리를 따라서 측방향으로 적용된 스트립들이 납땜, 클램핑, 크림핑, 리베팅, 본딩 또는 플러그인 연결에 의해 양호한 전기 전도 방식으로 접촉할 수 있도록 일반적으로 오븐에서 열처리된다.
본 발명에 따르는 이 전기발광 소자를 작동하기 위해서는, 가장 간단한 구성으로는 요구되는 모든 것은 EL 변환기 또는 EL 전압 공급원이다. 이 경우, 하나의 극은 후면 전극에 연결되고, 다른 하나의 극은 2 개의 연결자로 나뉘고, 하나 이상의 연결자 또는 두 연결자가 조절 유닛, 예를 들어 전위차계를 매개로 하여 각각의 부스바에 연결된다.
이와 관련해서, 각 부스바의 간격은 다양할 수 있다. 따라서, 시각적 효과가 개별 부스바와 교류 전압 공급기 사이에 위치하는 본 발명에 따르는 전기발광 소자의 영역에서 실질적으로 일어나기 때문에, 기본적으로 간격은 달성하고자 하는 시각적 효과에 의존한다.
조절 유닛, 즉 예를 들어 전위차계를 적절히 조정함으로써, 이제, 두 교류 전압 공급기 사이, 즉 부스바 사이의 EL 영역에서 시간별 및/또는 공간별 밝기 거동 및/또는 시간별 및/또는 공간별 밝기 변화가 성취할 수 있다.
원칙적으로, 오직 하나의 전위차계가 요구되고, 이 방법에서는 상응하는 면에서 EL 밝기 변화, 즉 가변적 밝기 거동이 성취될 수 있다.
2 개의 조절 유닛, 예를 들어 2 개의 전위차계가 이용되면, 요망되는 경우, 밝기 변화가 양면에서 성취될 수 있다.
적절한 프로그래밍에 의해 또는 센서에 의해 시간별 밝기 거동에 관해서 제어될 수 있는 전자 조절 회로가 전위차계 대신 이용될 수 있다.
본 발명에 따르는 전기발광 소자가 오직 하나의 EL 전압 공급원을 포함하는 것이 가능하다. 그러나, 본 발명의 추가의 한 변형에서는, 둘 이상의 EL 전압 공급원, 소위 EL 변환기, 즉 직류 전압, 예를 들어 낮은 값의 직류 전압을 예를 들어 더 높은 교류 전압으로 전환하는 전자 성분이 이용될 수 있다. 이와 관련해서, 소위 EL 칩 변환기가 작은 EL 전기장과 함께 이용될 수 있다. 특히, 다수의 출력 극을 갖는 EL 칩 변환기가 이용될 수 있다.
게다가, 이 방법에서는 EL 전압 공급원의 수를 공급기 지점 또는 공급기 라인의 수에 적합화될 수 있다. 본 발명의 한 변형에서는, 편평 전극이 본 발명의 의미에서 투명하도록 설계될 수 있다.
본 발명의 추가의 한 변형에서는, 본 발명에 따르는 전기발광 소자의 두 편평 전극, 즉 전면 전극 뿐만 아니라 후면 전극이 투명하도록 설계될 수 있고, 따라서 빛 방출이 양면에서 성취될 수 있다.
제 2 투명 전극은 예를 들어 EL 전압 공급원으로부터 통상적으로 공급될 수 있거나, 또는 전면 투명 전극과 마찬가지로, 둘 이상의 EL 전압 극을 갖도록 설계될 수 있다.
본 발명에 따르는 전기발광 소자의 형상 및 특히, 개별 전극의 형상은 어떠한 특별한 제한도 받지 않는다. 직사각형 형상 이외에, 이와 관련해서 스트립 형상, 삼각형, 다각형, 원형, 타원형 또는 실질적으로 어떠한 다른 기하학적 형상도 이용될 수 있다. 또, 전기발광 소자를 와이어 또는 튜브 형태로 구성하는 것도 가능하다.
그러나, 가장 작은 간격을 갖는 각각의 두 전압 공급원의 전압 차가 표면에서 옴 손실로 반영되기 때문에, 모든 경우에서 시트 전도도는 최대 전압 차에 적합화되어야 한다. 시트 전도도가 너무 높고 간격이 작고 동시에 전압 차가 높으면, 상응하는 소산 또는 전력 손실이 발생할 것이다. 이 소산으로 본 발명에 따르는 전기발광 소자가 가열될 것이고, 이것은 아마도 파괴를 초래할 수 있다.
예를 들어, 60 Ω/sq를 갖는 사각형 전극 표면의 경우, 예를 들어 150 V 및 156 V의 전압, 즉 6 V의 전압차가 적용되면, 0.1 A의 전류가 흐를 것이다. 이 경우, 0.6 W의 전력 손실이 있고, 이것은 보통은 열 형태로 방사되거나 또는 소산되어야 한다. 상응하는 큰 표면의 경우에는, 이러한 전류 부하가 문제가 되지 않는다. 그러나, 상응하는 작은 표면의 경우에는, 이러한 전류 부하가 열 과부하를 초래할 수 있다. 따라서, 시트 저항은 바람직하게는 각 경우에서의 관련 조건에 적합화된다. 다시 말해서, 크기 및 시트 저항은 요망되는 시각적 효과가 발생하도록 부합하여야 한다.
본 발명의 추가의 한 변형에서는, 두 EL 전압이 전면 전극에 연결될 수 있고, 두 EL 전압이 후면 전극에 연결될 수 있고, 전압 차가 예정된 프로그램에 따라 조절될 수 있거나 또는 센서에 의해 제어될 수 있고, 여기서 한 실시태양에서는 각 경우에서, 바람직하게는 두 전압이 상부 및 저부에서 및 우측 및 좌측에서 부스바를 매개로 개폐되고, 즉 서로 직각을 이루어서 개폐된다(이 구성은 본 발명의 도 1에 나타나 있다). 게다가, 예를 들어 본 발명의 도 6에 도시된 바와 같이, 전면 전극의 두 EL 전압 및 후면 전극의 두 EL 전압이 각 경우에서 부스바에 의해 서로 위에 배열되는 것이 가능하다.
그러나, 이들 구성과 독립적으로, 다른 어떠한 적당한 배열도 가능하다.
각 경우에서 두 EL 전압 대신에, 분지화된 제 2의 전자 조절 전압을 갖는 하나의 전압 공급원도 물론 이용될 수 있다.
본 발명의 추가의 한 실시태양에서, 둘 이상의 EL 전압 공급원이 이용되면, 상이한 전압 뿐만 아니라 상이한 주파수를 이용할 수 있다. 상이한 주파수를 이용함으로써, 맥놀이 효과를 성취할 수 있고, 이와 관련해서는 상대적으로 낮은 주파수 차가 시각적으로 인지가능한 효과에 유리하다. 이용되는 주파수 차는 다양할 수 있고, 요망되는 시각적 효과에 의존하고, 이와 관련해서는 50 Hz 미만의 주파수가 바람직한데, 그 이유는 그렇지 않으면 시각적 효과가 더 이상 인지될 수 없기 때문이다.
다수의 EL 전압 공급원이 다수의 전면 전극 및/또는 다수의 후면 전극에 이용되는 경우, 상응하는 전압 및 주파수 제어 가능성과 함께 매우 다양한 시각적 효과가 성취될 수 있다. 이러한 다수의 시각적 효과는 2 개 초과의 편평 전극, 따라서 예를 들어 3 개, 4 개 또는 5 개의 편평 전극이 본 발명에 따르는 전기발광 소자에 이용되는 경우에 훨씬 더 증가할 수 있다.
게다가, 음악 음원의 음 세기 및 주파수 반응에 의해 전압 준위 및 전압 차, 및 주파수 및 주파수 차를 제어 및 시뮬레이션하는 것이 가능하고, 따라서 음악 음원의 시각적 재생이 가능하다.
게다가, 본 발명에 따르는 전기발광 소자는 많은 측정가능하고 감각적으로 검출가능한 양에 대해, 예를 들어 소음, 연기, 진동, 속도, 대기 습도, 온도 및 유사한 양에 대해 시각적 지시자로서 이용될 수 있다.
본 발명의 추가의 한 변형에서는, 본 발명에 따라 제공되는 전기발광 전기장이 균일하게 발광하는 방식으로 실시될 수 있을 뿐만 아니라, 점형태, 별 형상, 삼각형, 스트립 형상 또는 실질적으로 어떠한 다른 그래픽에 의해 선택가능한 구성 및 형상도 가질 수 있다. 이와 관련해서, 개별 소자는 기하학적으로 정확하거나 또는 정확하게 위치할 수 있거나, 또는 무작위로 배열될 수 있다. 이들 상이한 구성 가능성은 교류 전압 공급기의 많은 상이한 위치의 결과이다.
본 발명의 추가의 한 변형에서는, 적당한 열성형성 필름 및 층의 선택에 의해 본 발명에 따르는 전기발광 소자가 3 차원 형상을 가질 수 있고, 임의로, 배면에 분사될 수 있다.
그래픽에 의해 형상화된 플라스틱 필름의 3 차원적 성형은 예를 들어 EP 0 371 425(열성형된 플라스틱 성형 부품의 제조 방법)에 상세히 기술된 등압 고압 성형법(HPFP)을 이용하여 종래 기술에 따라 수 초의 매우 짧은 주기로 수행할 수 있다.
이 실시태양에서는, 유리 소자에서 EL 영역이 바람직하게는 윈도우 소자라는 의미에서 유리 소자를 통해 검사구가 있도록 하는 방식으로 설계된다. 이와 관련해서, 중앙 검사 영역에는 EL 소자가 전혀 없을 수 있거나, 또는 EL 스크린(격자)이 예를 들어 중앙에 배열된 검사 영역에서 큰 간격으로 설계된다. 이와 관련해서 EL 소자 간격은 변연 방향으로 점진적으로 더 작아지도록 선택될 수 있다.
본 발명에 따르는 전기발광 소자는 나노구조를 갖는 입자를 추가로 함유할 수 있다.
본 발명의 범위에서, "나노구조를 갖는 입자"라는 표현은 단일벽 탄소 나노튜브(SWCNT), 다중벽 탄소 나노튜브(MWCNT), 나노호른, 나노디스크, 나노콘(즉, 원뿔형 자켓을 갖는 구조), 금속 나노와이어 및 상기 입자들의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 나노 크기 물질 구조를 나타내는 것으로 이해한다. 탄소를 기반으로 하는 나노 구조를 갖는 상응하는 입자는 예를 들어 탄소 나노튜브(단일벽 및 다중벽), 탄소 나노섬유(가시무늬형, 소판형, 나선형) 및 기타 등등으로 이루어질 수 있다.
"탄소 나노튜브"는 국제적으로 탄소 나노튜브(단일벽 및 다중벽)라고 불리고, "탄소 나노섬유"는 또한 탄소 나노섬유라고 불린다(가시무늬형, 소판형, 나선형).
금속 나노와이어에 관해서는 WO 2007/022226 A2를 참조하고, 여기에 게재된 나노와이어에 관한 게재 내용은 본 발명에 참고로 인용한다. WO 2007/022226에 기술된 높은 전기 전도성을 가지고 대체로 투명한 은 나노와이어가 본 발명에 특히 적당하다.
따라서, 본 발명에 따르면, 한 실시태양에서는 본 발명에 따르는 전기발광 소자에 나노구조를 갖는 입자를 사용하는 것이 가능하고, 특히, EL 소자의 특정 층 뿐만 아니라 부스바를 형성하는 인쇄 페이스트에 나노구조를 갖는 입자의 사용을 목표로 하는 것이 가능하다.
전극의 적당한 전기 전도성 물질은 그 자체가 당업계 숙련자에게 알려져 있다. 원칙적으로, 교류 전압 여기를 갖는 후막 EL 소자의 제조에는 수 가지 종류의 전극이 이용가능하다. 한편으로, 이들은 진공에서 플라스틱 필름 상에 스퍼티링되거나 또는 증착되는 인듐-주석 산화물 전극(인듐-주석 산화물, ITO)을 포함한다. 그것은 극히 얇고(수 백 Å), 상대적으로 낮은 시트 저항(약 60 내지 600 Ω)과 함께 높은 투명도를 갖는다는 이점이 있다.
게다가, 스크린 인쇄에 의해 편평 전극을 형성하는 ITO(인듐-주석 산화물) 또는 ATO(안티몬-주석 산화물)을 갖는 인쇄 페이스트 또는 본래 전도성인 투명 중합체 페이스트가 이용될 수 있다. 약 5 내지 20 ㎛의 두께에서, 이러한 전극은 높은 시트 저항(50 ㏀ 이하)을 가지고 극히 경미한 투명도를 갖는다. 그것은 구조화된 표면을 포함해서 요망되는 어떠한 구조화된 형태에도 주로 적용될 수 있다. 게다가, 그것은 상대적으로 쉽게 적층될 수 있다. 또, 비-ITO 스크린 인쇄 층(여기서, "비-ITO"라는 용어는 인듐-주석 산화물(ITO)를 기반으로 하지 않는 모든 스크린 인쇄 층을 포함함), 다시 말해서, 보통 나노크기의 전기 전도성 안료를 함유하는 본래 전도성인 중합체 층, 예를 들어 듀폰(DuPont)으로부터 7162E 또는 7164라는 상표명으로 입수가능한 ATO 스크린 인쇄 페이스트, 본래 전도성인 중합체 시스템, 예를 들어 아그파(Agfa)로부터의 오가콘(등록상표)(Orgacon®) 시스템, 에이치.씨. 스타르크 게엠베하(H.C. Starck GmbH)로부터의 베이트론(등록상표)(Baytron®)(폴리-(3,4-에틸렌디옥시티오펜) 시스템), 유기 금속이라고 불리는 오메콘 시스템(PEDT-전도성 중합체 폴리에틸렌-디옥시티오펜), 패니폴 오와이(Panipol OY)로부터 입수가능한 임의로 예를 들어 PU(폴리우레탄), PMMA(폴리메틸 메타크릴레이트), PVA(폴리비닐 알콜)을 기반으로 하는 고유연성 결합제를 갖는 전도성 코팅 시스템또는 인쇄 잉크 시스템, 개질된 폴리아닐린이 이용될 수 있다. 바람직하게는, 에이치.씨. 스타르크 게엠베하로부터 입수가능한 베이트론(등록상표)(Baytron®)(폴리-(3,4-에틸렌디옥시티오펜)계)이 전기발광 소자의 적어도 부분적으로 투명한 소자의 물질로서 사용된다. 전기전도성 중합체 필름의 예는 금속 산화물 충전을 가지거나 또는 가지지 않는 폴리아닐린, 폴리티오펜, 폴리아세틸렌, 폴리피롤이다(Handbook of Conducting Polymers, 1986).
에이치.씨. 스타르크 게엠베하로부터의 베이트론(등록상표)(폴리-(3,4-에틸렌디옥시티오펜)계)이 그의 높은 저항 때문에 특히 바람직하다.
게다가, 주석 산화물(NESA) 페이스트도 또한 상응하는 전극 물질로 이용될 수 있다.
게다가, 상기한 전기 전도성 물질은 담체 물질에 적용될 수 있다. 적당한 담체 물질은 예를 들어 투명 유리 및 열가소성 필름이다.
이들 전극 물질은 예를 들어 스크린 인쇄, 나이프 코팅, 스퍼터링, 분사 또는 브러싱에 의해 상응하는 담체 물질(기재)에 적용될 수 있고, 바람직하게는 이어서, 저온, 예를 들어 80 ℃ 내지 120 ℃에서 건조한다.
바람직한 한 실시태양에서, 전기 전도성 코팅의 적용은 진공에서 또는 열분해에 의해 수행된다.
특히 바람직하게는, 전기 전도성 코팅은 진공에서 또는 열분해에 의해 제조되고 바람직하게는 0.1 내지 1000 Ω/sq의 시트 저항을 갖는 금속성 또는 금속 산화물로 된 얇고 대체로 투명한 층이다.
게다가, 전기 전도성 유리도 또한 전극으로 이용될 수 있다.
전기 전도성이고 높은 투명도를 갖는 유리, 특히 플로트 유리의 특히 바람직한 종류는 높은 표면 경도를 가지고 일반적으로 수 mΩ/sq 내지 3000 Ω/sq의 매우 넓은 범위에서 조정될 수 있는 전기 표면 저항을 갖는 열분해에 의해 제조된 층이다.
이러한 열분해에 의해 코팅된 유리는 극도로 잘 형상화될 수 있고, 양호한 내긁힘성을 가지고, 특히 긁힘이 전기 전도성 표면층의 전기 차단을 초래하는 것이 아니라, 단지 시트 저항을 일반적으로 경미하게 증가시킨다.
게다가, 열분해에 의해 제조된 전도성 표면층은 온도 처리 때문에 확산되어 표면에 매우 강하게 정착되므로 후속하는 물질 적용에서 유리 기재에 대해 매우 높은 접착 결합이 형성되고, 이것은 마찬가지로 본 발명에 매우 유리하다. 게다가, 이러한 코팅은 양호한 균질성을 나타내고, 따라서 큰 표면에 걸쳐서 극히 경미한 시트 저항 값 변화를 나타낸다. 이 특성은 마찬가지로 본 발명의 이점이다.
전기 전도성이고 높은 투명도를 갖는 박층은 PET, PMMA 또는 PC 같은 중합체 기재에서보다 유리 기재에서 실질적으로 더 효율적이고 더 비용효과적으로 제조될 수 있어, 본 발명에 따르면 유리 기재가 바람직하게 이용된다. 후면 전극은 일반적으로 부분적으로 투명한 전극과 마찬가지로 편평 전극이지만, 이것은 투명 또는 적어도 부분적으로 투명하지 않아야 한다. 이것은 일반적으로 무기물 또는 유기물 기반 전기 전도성 물질로부터, 예를 들어 은 같은 금속으로부터 형성된다. 다른 적당한 전극은 특히 전기 전도성 중합체 코팅을 포함한다. 이 경우, 적어도 부분적으로 투명한 전극과 관련해서 이미 위에서 언급한 코팅이 이용될 수 있다. 게다가, 적어도 부분적으로 투명하지 않은 당업계 숙련자에게 알려진 전기 전도성 중합체 코팅도 또한 이용될 수 있다.
따라서, 후면 전극의 적당한 물질은 바람직하게는 금속, 예를 들어 은, 탄소, ITO 스크린 인쇄층, ATO 스크린 인쇄층, 비-ITO 스크린 인쇄층, 다시 말해서 보통 나노크기의 전기 전도성 안료를 갖는 본래 전도성인 중합체 시스템, 예를 들어 듀폰(DuPont)으로부터 7162E 또는 7164라는 상표명으로 입수가능한 ATO 스크린 인쇄 페이스트, 본래 전도성인 중합체 시스템, 예를 들어 아그파(Agfa)로부터의 오가콘(등록상표) 시스템, 에이치.씨. 스타르크 게엠베하로부터의 베이트론(등록상표) 폴리-(3,4-에틸렌디옥시티오펜) 시스템, 유기 금속이라고 불리는 오메콘 시스템(PEDT-전도성 중합체 폴리에틸렌-디옥시티오펜), 임의로 고유연성 결합제, 예를 들어 PU(폴리우레탄), PMMA(폴리메틸 메타크릴레이트), PVA(폴리비닐 알콜)을 기반으로 하는 고유연성 결합제로 개질된 패니폴 오와이로부터 입수가능한 전기 전도성 코팅 및 인쇄 페이스트 시스템 및 폴리아닐린이 이용될 수 있고, 여기서 전기 전도성을 개선하기 위해 금속, 예를 들어 은 또는 탄소가 상기 물질에 첨가될 수 있고/있거나 이들 물질의 층으로 증강될 수 있다.
본 발명에 따르는 EL 소자는 전극과 EL 층 사이에 배열되는 하나 이상의 절연층을 포함할 수 있다.
적당한 유전층은 당업계 숙련자에게 알려져 있다. 적당한 층은 종종 높은 유전 작용을 하는 분말, 예를 들어 티탄산바륨, 바람직하게는 플루오렌 함유 플라스틱 또는 시아노 기반 수지에 분산된 티탄산바륨을 함유한다. 특히 적당한 입자의 예는 바람직하게는 1.0 내지 2.0 ㎛의 범위의 티탄산바륨 입자이다. 충전 정도가 높은 경우, 이들은 최대 100까지의 상대 유전 상수를 생성할 수 있다.
유전층은 일반적으로 1 내지 50 ㎛, 바람직하게는 2 내지 40 ㎛, 특히 바람직하게는 5 내지 25 ㎛, 특히 8 내지 15 ㎛의 두께를 갖는다.
게다가, 한 실시태양에서는 본 발명에 따르는 EL 소자가 추가의 유전층도 포함할 수 있고, 이 층들은 서로 옆에 배열되어 함께 절연 효과를 향상시키거나, 또는 플로팅 전극층에 의해 차단된다. 제 2 유전층의 이용은 제 1 유전층의 질 및 핀홀 자유도에 의존할 수 있다.
"플로팅 전극층"이라는 표현은 전위에 의해 구속되지 않은 전극층을 의미하는 것으로 이해한다. 이 경우, 두 전극은 그들이 반대 전하를 갖도록 하는 방식으로 교류 전압에 연결되고, 전극은 바람직하게는 완전히 겹치지는 않는다. 따라서, "플로팅 전극"은 교류 전압에 의해 연결된 두 전극으로부터 갈바니 분리에 의해 성취된다. 전극들은 한 평면에 또는 상이한 평면에 배열될 수 있고, 위에, 사이에 또는 아래에 배열되는 제 3 또는 추가의 전극 또는 전극들과 상호작용할 수 있다. 전기발광층 또는 다수의 전기발광층은 발광 효과가 발생할 수 있도록 전극 사이에 배열되어야 한다.
본 발명에 따르는 EL 소자는 하나의 EL 층 또는 수 개의 EL 층을 포함한다. 하나 이상의 전기발광(EL) 층은 일반적으로 제 1 투명 전극과 유전층 사이에 배열된다. 이와 관련해서, EL 층은 유전층과 직접 인접해서 배열될 수 있거나, 또는 임의로, 하나 이상의 추가의 층이 유전층과 EL층 사이에 배열될 수 있다. 바람직하게는, EL 층은 유전층에 바로 인접해서 배열된다.
하나 이상의 전기발광 EL 층은 제 1의 부분 투명 전극의 내표면 전체에 또는 제 1의 적어도 부분적으로 투명한 전극의 하나 이상의 부분 표면에 배열될 수 있다. 발광 구조가 다수의 부분 표면에 배열되는 경우, 부분 표면은 일반적으로 0.5 내지 10.0 ㎜, 바람직하게는 1 내지 5 ㎜의 간격을 갖는다.
EL 층은 일반적으로 EL 안료가 균질하게 분산된 결합제 기질로 이루어진다. 결합제 기질은 일반적으로 전극층(또는 전극층에 임의로 적용된 유전층)에 양호한 접착 결합을 보장하도록 선택된다. 바람직한 한 실시태양에서는, 이와 관련해서 PVB 기반 또는 PU 기반 계가 이용된다. EL 안료는 차치하더라도, 결합제 기질은 또한 임의로 추가의 첨가제, 예를 들어 색 전환 유기 및/또는 무기 계, 주간 및 야간 조명 효과를 위한 색 첨가제, 및/또는 반사 및/또는 빛 흡수 효과 안료, 예를 들어 알루미늄 플레이크 또는 유리 플레이크 또는 운모 소판을 함유할 수 있다. 일반적으로, EL 층의 전체 조성에서 EL 안료의 비율(충전 정도)은 20 내지 75 중량%, 바람직하게는 50 내지 70 중량%이다.
EL 층에 사용되는 EL 안료는 일반적으로 1 내지 50 ㎛, 바람직하게는 5 내지 25 ㎛의 두께를 갖는다.
하나 이상의 EL 층은 바람직하게는 교류 후막 분말 전기발광(AC-P-EL) 발광 구조이다.
후막 AC-EL 계는 1947년 데스트리오 이후로 잘 알려져 있고, 일반적으로 ITO-PET 필름에 스크린 인쇄에 의해 적용된다. 황화아연 전기발광체는 작동시, 특히 승온 및 수증기 분위기에서 매우 높은 정도의 분해를 겪기 때문에, 요즘에는 마이크로캡슐화된 EL 인광체(안료)가 오랜 수명을 갖는 후막 AC-EL 램프 구조에 이용된다. 그러나, 아래에서 논의하는 바와 같이, 또한 본 발명에 따르는 EL 소자에는 마이크로캡슐화된 안료를 사용하지 않는 것이 가능하다.
본 발명의 정황에서, EL 소자는 보통은 100 V 및 400 Hz에서 교류 전압에 의해 작동되고, 따라서 수 cd/㎡ 내지 수 100 cd/㎡ 또는 그 초과의 소위 냉광을 방출한다. EL 스크린 인쇄 페이스트는 일반적으로 이러한 무기 후막 교류 전압 EL 소자에 이용된다.
이러한 EL 스크린 인쇄 페이스트는 일반적으로 무기 물질을 기반으로 한다. 적당한 물질은 예를 들어 원소 주기율표의 II족 및 IV족의 고도로 순수한 ZnS, CdS, ZnxCd1 - xS 화합물이고, 이와 관련해서는 ZnS가 특히 바람직하게 이용된다. 상기 물질은 도핑될 수 있거나 또는 활성화될 수 있고, 임의로, 동시활성화될 수 있다. 예를 들어, 구리 및/또는 망간이 도핑에 이용된다. 동시활성화는 예를 들어 염소, 브롬, 요오드 및 알루미늄으로 수행된다. 알카리 물질 및 희토류 물질이 상기 물질에 존재한다 해도 이들의 함량은 일반적으로 매우 낮다. 가장 특히 바람직하게는 ZnS가 사용되고, 이것은 바람직하게는 구리 및/또는 망간으로 도핑되고 활성화되고, 바람직하게는 염소, 브롬, 요오드 및/또는 알루미늄으로 동시활성화된다.
보통의 EL 방출 색은 오렌지색, 녹색, 녹청색, 청록색 및 백색이고, 백색 또는 적색 방출 색은 적당한 EL 인광체(안료)의 혼합물에 의해 또는 색 전환에 의해 얻을 수 있다. 색 전환은 일반적으로 전환층의 형태로 달성될 수 있고/있거나 스크린 인쇄 잉크의 중합체 결합체에 및/또는 EL 안료가 혼입된 중합체 기질에 상응하는 염료 및 안료의 혼합에 의해 달성될 수 있다.
본 발명의 추가의 한 실시태양에서, EL 층의 제조에 이용되는 스크린 인쇄 기질에는 광활(glazing) 또는 색 여과 기능이 제공되거나 또는 색 전환 염료 및/또는 안료가 제공된다. 이 방법에서는, 백색 방출 색 또는 주야간 조명 효과가 생길 수 있다.
추가의 한 실시태양에서는, 420 내지 480 ㎚의 청색 파장 범위의 방출을 가지고 색 전환 마이크로캡슐화가 제공된 안료가 EL 층에 제공된다. 이 방법에서는 백색이 방출될 수 있다.
한 실시태양에서는, 420 내지 480 ㎚의 청색 파장 범위의 방출을 가지는 AC-P-EL 안료가 EL 층에 사용된다. 게다가, AC-P-EL 스크린 인쇄 기질은 바람직하게는 유로퓸(II)에 의해 활성화되는 알칼리토 오르토실리케이트 인광체, 예를 들어 (Ba, Sr, Ca)2SiO4:Eu2 + 또는 YAG 인광체, 예를 들어 Y3Al5O12:Ce3 + 또는 Tb3Al5O12:Ce3 + 또는 Sr2GaS4:Eu2+ 또는 SrS:Eu2 + 또는 (Y,Lu,Gd,Tb)3(Al,Sc,Ga)5O12:Ce3 + 또는 (Zn,Ca,Sr)(S,Se):Eu2+를 기반으로 하는 파장 전환 무기 미세 입자를 함유한다. 이 방법에서는 백색 방출을 얻을 수 있다.
종래 기술에 상응해서, 상기 "EL 인광체" 안료는 마이크로캡슐화될 수 있다. 무기 마이크로캡슐화 기술로 인해 양호한 반감기를 얻을 수 있다. 이와 관련해서는 이.아이.듀폰 드 네모아 앤드 컴퍼니즈로부터의 EL용 EL 스크린 인쇄 시스템럭스프린트(등록상표)를 예로서 언급할 수 있다. 유기 마이크로캡슐화 기술 및 다양한 열가소성 필름을 기반으로 하는 필름 포장 라미네이트도 원칙적으로 적당하지만, 값비싼 것으로 증명되었고, 유효 수명을 유의하게 연장하지 못한다.
적당한 황화아연 마이크로캡슐화 EL 인광체(안료)는 오스람 실바니아, 인크.(Osram Sylvania, Inc.)로부터 글레이셔글로(등록상표)(GlacierGLO™) 스탠더드(Standard), 하이 브라이트(High Brite) 및 롱 라이프(Long Life)라는 상표로 입수가능하고, 로저스 코포레이션(the Rogers Corporation)의 듀렐 디비전(Durel Division)으로부터 1PHS001(등록상표) 고효율 녹색 캡슐화 EL 인광체, 1PHS002(등록상표) 고효율 청록색 캡슐화 EL 인광체, 1PHS003(등록상표) 오랜 수명을 갖는 청색 캡슐화 EL 인광체, 1PHS004(등록상표) 오랜 수명을 갖는 오렌지색 캡슐화 EL 인광체라는 상표명으로 입수가능하다.
EL 층의 적당한 마이크로캡슐화 안료의 평균 입자 직경은 일반적으로 15 내지 60 ㎛, 바람직하게는 20 내지 35 ㎛이다.
마이크로캡슐화되지 않은 미립자 EL 안료, 바람직하게는 높은 유효 수명을 갖는 마이크로캡슐화되지 않은 미립자 EL 안료도 또한 본 발명에 따르는 EL 소자의 EL 층에 사용될 수 있다. 적당한 마이크로캡슐화되지 않은 미립자 황화아연 EL 인광체는 예를 들어 미국 특허 6,248,261 및 WO 01/34723에 게재되어 있다. 이들은 바람직하게는 입방형 결정 격자 구조를 갖는다. 마이크로캡슐화되지 않은 안료는 바람직하게는 1 내지 30 ㎛, 더 바람직하게는 2 내지 15 ㎛, 가장 특히 바람직하게는 5 내지 10 ㎛의 평균 입자 직경을 갖는다.
특히, 마이크로캡슐화되지 않은 EL 안료는 최소 10 ㎛ 미만까지의 더 작은 안료 크기로 이용될 수 있다. 이렇게 함으로써 유리 소자의 투명도가 증가할 수 있다.
따라서, 캡슐화되지 않은 안료는 본 발명에 따르는, 바람직하게는 안료, 바람직하게는 ZnS 안료의 특수 흡습 성질을 고려한 적당한 스크린 인쇄 잉크와 혼합될 수 있다. 일반적으로, 이와 관련해서, 한편으로 소위 ITO 층(인듐-주석 산화물)에 대해 양호한 접착성을 가지거나 또는 본래 전도성인 중합체 투명층을 가지고, 게다가 양호한 절연 효과를 가지고 유전 물질을 강화하고 따라서 높은 전기장 강도에서 파괴 강도를 개선하고 추가로 경화된 상태에서 양호한 수증기 장벽 효과를 가지고 게다가 인광체 안료를 보호하고 유효 수명을 연장하는 결합제가 이용된다.
EL 층의 적당한 안료의 반감기, 다시 말해서 본 발명에 따르는 EL 소자의 처음 밝기가 1/2로 감소하는 시간은 일반적으로 100 V 또는 80 V 및 400 Hz에서 400 시간 내지 최대 5,000 시간이지만, 보통은 1000 시간 이하 내지 3500 시간이다.
밝기 값(EL 방출)은 일반적으로 1 내지 200 cd/㎡, 바람직하게는 3 내지 100 cd/㎡이고, 큰 발광 표면의 경우에는 특히 바람직하게는 1 내지 20 cd/㎡의 범위이다.
그러나, 본 발명에 따르는 EL 소자의 EL 층에는 더 길거나 또는 더 짧은 반감기 및 더 높거나 또는 더 낮은 밝기 값을 갖는 안료가 또한 이용될 수 있다.
본 발명의 추가의 한 실시태양에서, 비전기적으로 활성화되는 발광 구조의 경우에 EL 소자가 적어도 투명하거나 또는 투명도를 보장하도록 구성될 정도로 EL 층에 존재하는 안료가 작은 평균 입자 직경을 가지거나 또는 EL 층에 낮은 충전 정도를 가지거나, 또는 개별 EL 층이 기하학적으로 작게 구성되거나, 또는 개별 EL 층의 간격이 크게 선택된다. 적당한 안료 입자 직경, 충전 정도, 발광 소자의 치수 및 발광 소자의 간격은 앞에서 언급되어 있다.
본 발명에 따르는 EL 소자는 각 전극의 한면 또는 양면에 기재, 예를 들어 유리, 플라스틱 필름 또는 기타 등등을 포함할 수 있다.
본 발명에 따르는 EL 소자의 경우, 적어도 투명 전극과 접촉하는 기재가 안쪽에 그래픽에 의해 반투명하게 광활되고 덮개 쪽이 불투명한 경우가 바람직하다.
게다가, 투명 전극과 접촉하는 기재가 유리 전이 온도 Tg 미만에서 냉연신가능하게 형상화될 수 있는 필름이다. 이것은 생성되는 EL 소자를 3 차원적으로 형상화할 수 있는 가능성을 제공한다.
게다가, 후면 전극과 접촉하는 기재가 마찬가지로 Tg 미만에서 냉연신가능하게 형상화될 수 있는 필름인 경우가 바람직하다. 이것은 생성되는 EL 소자를 3 차원적으로 형상화할 수 있는 가능성을 제공한다.
본 발명에 따르는 전기발광 소자의 제조는 실질적으로 전기발광 소자의 제조에 대해서 종래 기술로부터 알려진 방법에 따라서 수행된다.
보통, 상기 발광 안료 페이스트(스크린 인쇄 페이스트)는 투명 플라스틱 필름 또는 유리에 적용되고, 이것은 또한 대체로 투명한 전기 전도성 코팅을 포함하고, 이렇게 함으로써, 볼 수 있는 면의 전극을 형성한다. 이어서, 인쇄 기술 및/또는 적층 기술에 의해 유전 물질 및 후면 전극을 제조한다.
그러나, 역 제조 방법도 가능하고, 여기서는 우선적으로 후면 전극을 제조하거나 또는 후면 전극을 금속화 필름 형태로 사용하고, 이 전극에 유전 물질을 적용한다. 이어서, EL 층을 적용하고, 그 다음에 투명한 전기 전도성 상부 전극을 적용한다. 이어서, 생성된 계에 임의로 투명 커버 필름을 적층하고, 이렇게 함으로써 수증기에 대해 보호하고 또한 기계적 손상에 대해 보호한다. 보통, EL 층은 인쇄 기술에 의해 스크린 인쇄 또는 디스펜서 적용 또는 잉크젯 적용을 이용하여, 또는 나이프 코팅 절차 또는 롤링 코팅 방법 또는 커튼 캐스팅 방법 또는 전사 방법에 의해, 바람직하게는 스크린 인쇄를 이용하여 적용된다. 바람직하게는, EL 층은 전극 표면에 적용되거나 또는 전극에 임의로 적용된 절연층에 적용된다.
이어서, 일반적으로 둘 이상의 교류 전압 공급기가 하나 이상의 편평 전극에서 서로 이격되어 배열된 두 부위에 부착된다.
본 발명의 제 1의 특히 바람직한 실시태양에서, 전기발광 소자는 다음 층들로 이루어진다(보통의 구조).
a) 성분 A - 적어도 부분적으로 투명한 기재,
b) 성분 B - 기재에 적용되고 다음 성분들을 함유하는 하나 이상의 전기발광 장치:
ba) 성분 BA - 전면 전극으로서 적어도 부분적으로 투명한 전극,
bb) 임의로, 성분 BB - 절연층,
bc) 성분 BC - 전기발광층 또는 안료층이라고 불리는, 전기장에 의해 여기될 수 있는 하나 이상의 발광 안료(전기발광체)를 함유하는 층,
bd) 임의로, 성분 BD - 절연층,
be) 성분 BE - 적어도 부분적으로 투명할 수 있는 후면 전극,
bf) 성분 BF - 전극 BA 및 BE 전에, 후에 또는 그 사이에 적용될 수 있고, 바람직하게는 한 작업 단계로 적용되고, 은 부스, 바람직하게는 은 페이스트로부터 제조된 은 부스 형태로 적용될 수 있고, 은 부스 적용 전에 아마도 흑연층이 또한 적용될 수 있는, 성분 BA 뿐만 아니라 성분 BE의 전기 접촉을 위한 하나의 전도성 트랙 또는 다수의 전도성 트랙들,
c) 성분 CA - 보호층 또는 성분 CB - 필름.
절연층 BB 및 BD는 비투명(non-transparent), 불투명 또는 투명할 수 있고, 이와 관련해서, 2 개의 절연층이 존재하는 경우, 하나 이상의 층이 적어도 부분적으로 투명하여야 한다.
또, 하나 이상의 적어도 부분적으로 투명하고 그래픽에 의해 구성된 층이 기재 A 위에 외부에, 및/또는 기재 A와 전기발광 장치 사이에 배열될 수 있다.
상기 층들(성분 A, B 및 C)은 별문제로 하고, 본 발명에 따르는 전기발광 소자(통상의 구조)는 하나 이상의 반사층을 포함할 수 있다. 반사층 또는 층들은 특히 다음과 같이 배열될 수 있다.
- 성분 A 위에 외부에
- 성분 A와 성분 BA 사이에
- 성분 BA와 성분 BB 또는 BC(성분 BB가 존재하지 않는 경우) 사이에
- 성분 BD와 성분 BE 사이에
- 성분 BE와 성분 BF 사이에
- 성분 BF와 성분 CA 또는 CB 사이에
- 성분 CA 또는 CB 위에 외부에
바람직하게는, 반사층이 존재하는 경우, 반사층은 성분 BC와 BD 또는 BE(성분 BD가 존재하지 않는 경우) 사이에 배열된다.
반사층은 바람직하게는 유기 구체, 바람직하게는 속이 빈 유리 구체를 포함한다. 유리 구체의 직경은 넓은 범위 내에서 다양할 수 있다. 예를 들어, 그것은 일반적으로 5 ㎛ 내지 3 ㎜, 바람직하게는 10 내지 200 ㎛, 특히 바람직하게는 20 내지 100 ㎛의 크기 d50을 가질 수 있다. 속이 빈 유리 구체는 바람직하게는 결합제에 봉입된다.
본 발명의 다른 한 실시태양에서, 전기발광 소자는 다음 층들로 이루어진다(역 층 구조):
a) 성분 A - 적어도 부분적으로 투명한 기재,
b) 성분 B - 기재에 적용되고 다음 성분들을 함유하는 하나 이상의 전기발광 장치:
be) 성분 BE - 적어도 부분적으로 투명할 수 있는 후면 전극,
bb) 임의로, 성분 BB - 절연층,
bc) 성분 BC - 전기발광층 또는 안료층이라고 불리는, 전기장에 의해 여기될 수 있는 하나 이상의 발광 안료(전기발광체)를 함유하는 층,
bd) 임의로, 성분 BD - 절연층,
ba) 성분 BA - 전면 전극으로서 적어도 부분적으로 투명한 전극,
bf) 성분 BF - 전극 BA 및 BE 전에, 후에 또는 그 사이에 적용될 수 있고, 바람직하게는 한 작업 단계로 적용되고, 은 부스, 바람직하게는 은 페이스트로부터 제조된 은 부스 형태로 적용될 수 있고, 은 부스 적용 전에 아마도 흑연층이 또한 적용될 수 있는, 성분 BA 뿐만 아니라 성분 BE의 전기 접촉을 위한 하나의 전도성 트랙 또는 다수의 전도성 트랙들,
c) 성분 CA - 적어도 부분적으로 투명한 보호층 및/또는 성분 CB - 필름.
또, 하나 이상의 적어도 부분적으로 투명하고 그래픽에 의해 구성된 층이 투명 보호층 C 위에 및/또는 투명 보호층 C와 EL 장치 사이에 배열될 수 있다. 특히, 그래픽에 의해 구성된 층은 보호층 기능을 대신한다.
역 층 구조의 특별한 한 실시태양에서, 상기 구조 B,C는 성분 A인 기재의 전면 뿐만 아니라 후면에, 또는 기재(양면 구조)의 양면에 적용될 수 있다. 층 BA 내지 BF는 양면에서 동일할 수 있지만, 하나 이상의 층이 상이할 수 있고, 따라서 예를 들어 전기발광 소자는 양면에서 균일하게 방사하거나, 또는 전기발광 소자는 각 면에서 상이한 색 및/또는 상이한 밝기 및/또는 상이한 그래픽 구성을 갖는다.
상기 층(성분 A, B 및 C) 이외에, 역 층 구조를 갖는 본 발명에 따르는 전기발광 소자는 하나 이상의 반사층을 포함할 수 있다.
반사층 또는 층들은 특히 다음과 같이 배열될 수 있다:
- 성분 A 위에 외부에
- 성분 A와 성분 BE 사이에
- 성분 BE와 성분 BB 사이에
- 성분 BB와 성분 BC 사이에
- 성분 BC와 성분 BD 사이에
- 성분 BD와 성분 BA 사이에
- 성분 BA와 성분 BF 사이에
- 성분 BF와 성분 CA 또는 CB 사이에
- 성분 CA 또는 CB 위에
바람직하게는, 반사층이 존재하는 경우, 반사층은 성분 BC와 성분 BB 또는 BE(성분 BB가 존재하지 않는 경우) 사이에 배열된다.
달리 언급되지 않는 한, 통상의 구조에 대해 언급된 특정 실시태양 및 특징이 역 층 구조 및 양면 구조에 적당하게 적용된다는 것이 당업계 숙련자에게는 명백하다.
특히, 성분 BC가 두 전극 사이, 즉 성분 BA와 BE 사이의 단락을 방지하는 층 두께를 가지는 경우, 통상의 구조 뿐만 아니라 역 구조에서 하나 이상의 절연층 BB 및/또는 BD가 생략될 수 있다.
EL 소자의 개별 성분의 특징은 아래에 기술되어 있다.
전극
본 발명에 따르는 EL 소자는 제 1 전극인 적어도 부분적으로 투명한 전면 전극 BA 및 제 2 전극인 후면 전극 BE를 포함한다.
본 발명의 정황에서, "적어도 부분적으로 투명한"이라는 표현은 일반적으로 60% 초과, 바람직하게는 70% 초과, 특히 바람직하게는 80% 초과, 특히 90% 초과의 투과율을 갖는 물질로 제작된 전극을 나타내는 것을 이해한다.
후면 전극 BE는 반드시 투명해야 할 필요는 없다.
전극의 적당한 전기 전도성 물질은 당업계 숙련자에게 알려져 있다. 원칙적으로, 교류 전압 여기를 나타내는 후막 EL 소자의 제조에는 수 가지 유형의 전극이 이용가능하다. 이들은 한편으로는 스퍼터링 또는 증착에 의해 플라스틱 필름에 적용되는 인듐-주석 산화물 전극(인듐-주석 산화물, ITO)을 포함한다. 그것은 극히 얇고(수 백 Å), 상대적으로 낮은 시트 저항(약 60 내지 600 Ω)과 함께 높은 투명도를 갖는다는 이점이 있다.
게다가, ITO(인듐-주석 산화물) 또는 ATO(안티몬-주석 산화물)을 갖는 인쇄 페이스트 또는 본래 전도성이고 투명한 중합체 페이스트가 이용될 수 있고, 이로부터 스크린 인쇄에 의해 편평 전극을 제조할 수 있다. 그것은 주로 어떠한 요망되는 구조 형상으로도 적용될 수 있고, 사실상 구조화된 표면 상에도 적용될 수 있다. 게다가, 그것은 상대적으로 양호한 적층성을 갖는다. 또, 비-ITO 스크린 인쇄층(여기서, "비-ITO"라는 용어는 인듐-주석 산화물(ITO)을 기반으로 하지 않는 모든 스크린 인쇄층을 포함함), 다시 말해서, 보통 나노크기의 전기전도성 안료를 갖는 본래 전도성인 중합체층이 이용될 수 있다. 예를 들어, 듀폰으로부터 7162E 또는 7164라는 상표명으로 입수가능한 ATO 스크린 인쇄 페이스트, 본래 전도성인 중합체 시스템, 예를 들어 아그파로부터의 오가콘(등록상표) 시스템, 에이치.씨. 스타르크 게엠베하로부터의 클레비오스(등록상표)(Clevios®) 폴리-(3,4-에틸렌디옥시티오펜) 시스템, 유기 금속이라고 불리는 오메콘 시스템(PEDT-전도성 중합체 폴리에틸렌-디옥시티오펜), 패니폴 오와이로부터 입수가능하고 임의로 고유연성 결합제, 예를 들어 PU(폴리우레탄), PMMA(폴리메틸 메타크릴레이트), PVA(폴리비닐 알콜)을 기반으로 하는 고유연성 결합제를 갖는 전도성 코팅 시스템 또는 인쇄 잉크 시스템, 또는 개질된 폴리아닐린이 이용될 수 있다. 바람직하게는, 에이치.씨. 스타르크 게엠베하로부터 입수가능한 클레비오스(등록상표) 폴리-(3,4-에틸렌디옥시티오펜) 시스템이 전기발광 소자의 적어도 부분적으로 투명한 전극의 물질로서 사용된다. 전기전도성 중합체 필름의 예는 금속 산화물 충전제를 가지거나 또는 가지지 않는 폴리아닐린, 폴리티오펜, 폴리아세틸렌, 폴리피롤이다(Handbook of Conducting Polymers, 1986).
본 발명에 따르면, 바람직하게는, 인쇄 페이스트의 총 중량을 기준으로 하여 10 내지 90 중량%, 바람직하게는 20 내지 80 중량%, 특히 바람직하게는 30 내지 65 중량%의 클레비오스 P, 클레비오스 PH, 클레비오스 PAG, 클레비오스 P HCV4, 클레비오스 P HS, 클레비오스 PH 500, 클레비오스 PH 510 또는 그의 임의의 혼합물이 적어도 부분적으로 투명한 전극 BA를 제조하기 위한 인쇄 페이스트 제제에 사용된다. 디메틸 술폭시드(DMSO), N,N-디메틸포름아미드, N,N-디메틸아세트아미드, 에틸렌 글리콜, 글리세롤, 소르비톨, 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, n-프로판올, 아세톤, 메틸 에틸 케톤, 디메틸아미노에탄올, 물, 또는 상기 화합물 둘, 셋 또는 그 초과의 혼합물이 용매로 이용될 수 있다. 용매의 양은 인쇄 페이스트에서 넓은 범위에서 다양할 수 있다. 예를 들어, 페이스트의 본 발명에 따르는 한 제제는 55 내지 60 중량%의 용매를 함유할 수 있고, 한편, 본 발명에 따르는 다른 한 제제에서는 둘 이상의 용매의 용매 혼합물을 약 35 내지 45 중량% 이용할 수 있다. 게다가, 실퀘스트(Silquest) A187, 네오 레즈(Neo Rez) R986, 다이놀(Dynol) 604 및/또는 이들 물질 둘 이상의 혼합물이 계면활성제 첨가제 및 결합 활성화제로 포함될 수 있다. 이들 물질의 양은 인쇄 페이스트의 총 중량을 기준으로 0.1 내지 5.0 중량%, 바람직하게는 0.3 내지 2.5 중량%이다.
제제는 결합제로서 예를 들어 베이덤 피니쉬(Bayderm Finish) 85 UD, 베이히드롤(Bayhydrol) PR340/1, 베이히드롤 PR135 또는 이들의 임의의 혼합물을 바람직하게는 약 0.5 내지 10 중량%, 바람직하게는 3 내지 5 중량%의 양으로 함유할 수 있다. 층 건조 후 전도층을 위한 결합제를 형성하는 본 발명에 따라 이용되는 폴리우레탄 분산액은 바람직하게는 수성 폴리우레탄 분산액이다.
본 발명에 따르면, 부분적으로 투명한 전극 BA를 제조하기 위한 인쇄 페이스트의 특히 바람직한 제제는 다음을 함유한다:
Figure 112009080107212-PCT00001
Figure 112009080107212-PCT00002
부분적으로 투명한 전극 BA에 대해 위에서 언급한 제제로부터 출발해서, 여기서 예로서 언급된 사용 준비가 완료된 상업적으로 입수가능한 다음 인쇄 페이스트가 완성된 제제로서 본 발명에 따라 이용될 수 있다: 아그파로부터의 오가콘 EL-P1000, EL-P3000, EL-P5000 또는 EL-P6000 계열, 바람직하게는 EL-P3000 및 EL-P6000 계열(특히, 성형가능 용도).
이들 전극 물질은 상응하는 담체 물질(기재) 상에 예를 들어 스크린 인쇄, 나이프 코팅, 스퍼터링, 분사 및/또는 브러슁에 의해 적용될 수 있고, 그 다음에, 바람직하게는 낮은 온도, 예를 들어 80 내지 120 ℃에서 건조된다.
바람직한 한 대안적 실시태양에서, 전기 전도성 코팅의 적용은 진공에서 또는 열분해에 의해 수행된다.
특히 바람직하게는, 이 대안적 실시태양에서, 전기 전도성 코팅은 진공에서 또는 열분해에 의해 제조되는 얇고 대체로 투명한 금속성 또는 금속 산화물 층이고, 이것은 바람직하게는 5 mΩ/sq 내지 3000 Ω/sq, 특히 바람직하게는 0.1 내지 1000 Ω/sq, 가장 특히 바람직하게는 5 내지 30 Ω/sq의 시트 저항을 가지고, 추가의 바람직한 한 실시태양에서, 적어도 60% 초과(>60 내지 100%), 특히 76% 초과(> 76 내지 100%)의 주간 투과율을 갖는다.
게다가, 전기 전도성 유리도 또한 전극으로 이용될 수 있다.
전기 전도성이고 높은 투명도를 갖는 유리, 특히 플로트 유리의 특히 바람직한 종류는 높은 표면 경도를 가지고 일반적으로 수 mΩ/sq 내지 3000 Ω/sq의 매우 넓은 범위에서 조정될 수 있는 전기 표면 저항을 갖는 열분해에 의해 제조된 층이다.
이러한 열분해에 의해 코팅된 유리는 쉽게 형상화/성형될 수 있고, 양호한 내긁힘성을 가지고, 특히 긁힘이 전기 전도성 표면층의 전기 차단을 초래하는 것이 아니라, 단지 시트 저항을 일반적으로 경미하게 증가시킨다.
게다가, 열분해에 의해 제조된 전도성 표면층은 열처리로 인해 후속 물질 적용시 유리 기재와 극도로 높은 접착 결합을 생성할 정도로 크게 확산되어 표면에 정착되고, 이것도 마찬가지로 본 발명에 매우 유리하다. 게다가, 이러한 코팅은 양호한 균질성을 가지고, 따라서 큰 표면에 걸쳐서 극히 경미한 표면 저항 변화를 갖는다. 이 특성도 마찬가지로 본 발명의 이점이다.
전기 전도성이고 높은 투명도를 갖는 박층이 중합체 기재, 예를 들어 PET, PMMA 또는 PC보다 유리 기재 상에 실질적으로 더 효율적이고 비용효과적으로 제조될 수 있고, 유리 기재가 본 발명에 따라 바람직하게 사용된다. 전기 시트 저항은 유리 코팅의 경우 대등한 투명도를 갖는 중합체 필름에서보다 평균적으로 10 배 정도 더 유리하고, 예를 들어, PET 필름에서 30 내지 100 Ω/sq인 것에 비해 유리층의 경우 3 내지 10 Ω/sq이다.
후면 전극 성분 BE는 적어도 부분적으로 투명한 전극의 경우처럼 편평 전극이지만, 이것은 투명 또는 적어도 부분적으로 투명해야 할 필요는 없다. 이것은 일반적으로 절연층이 존재하는 경우 절연층에 적용된다. 절연층이 존재하지 않으면, 후면 전극은 전기장에 의해 여기될 수 있는 하나 이상의 발광 물질을 함유하는 층에 적용된다. 한 대안적 실시태양에서, 후면 전극은 기재 A에 적용된다.
후면 전극은 일반적으로 무기 또는 유기 물질을 기반으로 하는 전기 전도성 물질로부터, 예를 들어 금속, 예를 들어 은으로부터 형성되고, 여기서, 바람직하게는, 본 발명에 따르는 3 차원적으로 형성된 시트 소자를 제조하는 데에 등압 고압 성형 방법이 이용되는 경우 손상되지 않는 물질들이 사용된다. 게다가, 적당한 전극은 특히 전기 전도성 중합체 코팅을 포함한다. 이 경우, 적어도 부분적으로 투명한 전극과 관련해서 이미 언급한 코팅이 이용될 수 있다. 게다가, 적어도 부분적으로 투명하지 않은 당업계 숙련자에게 알려진 전기 전도성 중합체 코팅이 이용될 수 있다.
이와 관련해서 후면 전극을 위한 인쇄 페이스트의 제제는 부분적으로 투명한 전극의 제제에 상응한다.
그러나, 이 제제로부터 출발하여, 다음 제제가 본 발명에 따라 후면 전극에 이용될 수 있다.
인쇄 페이스트의 총 중량을 기준으로 하여 30 내지 90 중량%, 바람직하게는 40 내지 80 중량%, 특히 바람직하게는 50 내지 70 중량%의 전도성 중합체 클레비오스 P, 클레비오스 PH, 클레비오스 PAG, 클레비오스 P HCV4, 클레비오스 P HS, 클레비오스 PH 500, 클레비오스 PH 510 또는 그의 임의의 혼합물이 후면 전극의 제조를 위한 인쇄 페이스트 제제에 사용된다. 디메틸 술폭시드(DMSO), N,N-디메틸포름아미드, N,N-디메틸아세트아미드, 에틸렌 글리콜, 글리세롤, 소르비톨, 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, n-프로판올, 아세톤, 메틸 에틸 케톤, 디메틸아미노에탄올, 물, 또는 상기 용매 둘, 셋 또는 그 초과의 혼합물이 용매로 이용될 수 있다. 사용되는 용매의 양은 넓은 범위에서 다양할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따르는 페이스트의 한 제제는 55 내지 60 중량%의 용매를 함유하고, 한편, 본 발명에 따르는 다른 한 제제에서는 세 용매의 용매 혼합물을 약 40 중량% 이용한다. 게다가, 실퀘스트 A187, 네오 레즈 R986, 다이놀 604 및/또는 이들 물질 둘 이상의 혼합물이 바람직하게는 0.7 내지 1.2 중량%의 양으로 계면활성제 첨가제 및 결합 활성화제로 포함될 수 있다. 제제는 예를 들어 0.5 내지 1.5 중량%의 UD-85, 베이히드롤 PR340/1, 베이히드롤 PR135 또는 이들의 임의의 혼합물을 결합제로서 함유할 수 있다.
본 발명에 따르는 추가의 한 실시태양에서, 후면 전극은 흑연으로 충전될 수 있다. 이것은 상기 제제에 흑연을 첨가함으로써 달성될 수 있다. 후면 전극에 대해 위에서 언급한 제제로부터 출발하여, 여기서 예로서 언급된 사용 준비가 완료된 상업적으로 입수가능한 다음 인쇄 페이스트가 본 발명에 따라 이용될 수 있다: 아그파로부터의 오가콘 EL-P1000, EL-P3000, EL-P5000 또는 EL-P6000 계열, 바람직하게는 EL-P3000 및 EL-P6000 계열(특히, 성형가능 용도). 이 경우에도 흑연이 첨가될 수 있다.
후면 전극에는 특히 오가콘 EL-P4000 계열, 특히 오가콘 EL-P4010 및 EL-4020의 인쇄 페이스트도 또한 이용될 수 있다. 두 물질은 요망되는 어떠한 비로도 혼합될 수 있다. 오가콘 EL-P4010 및 EL-4020은 이미 흑연을 함유한다.
상업적으로 얻을 수 있는 흑연 페이스트, 예를 들어 아케선(Acheson)으로부터의 흑연 페이스트, 특히 일렉트로대그(Electrodag) 965 SS 또는 일렉트로대그 6017 SS가 후면 전극으로 이용될 수 있다.
후면 전극 BE를 제조하기 위한 인쇄 페이스트의 본 발명에 따르는 특히 바람직한 제제는 다음을 함유한다:
Figure 112009080107212-PCT00003
Figure 112009080107212-PCT00004
전도성 트랙, 전극 연결자
발광 커패시터 구조를 갖는 대면적 발광 소자의 경우, 표면 전도도가 균일 발광 밀도와 관련해서 중요한 역할을 한다. 대면적 발광 소자의 경우, 소위 부스바가 전도성 트랙, 즉 성분 BF로서 특히, 상대적으로 큰 전류가 흐르는 반도전성 LEP(발광 중합체), PLED 및/또는 OLED 시스템과 함께 빈번히 사용된다. 이 경우, 매우 높은 전기 전도성을 갖는 트랙이 십자형 방식으로 형성된다. 이 방법에서는, 큰 표면적이 예를 들어 4 개의 작은 면적으로 나뉜다. 이렇게 함으로써, 발광 표면의 중앙 영역에서의 전압 강하가 상당히 감소하고, 발광 밀도의 균일성 및 발광 전기장의 중앙에서의 밝기 감소도 또한 감소한다.
본 발명에 따르는 한 실시태양에 사용되는 특수 황화아연 EL 전기장의 경우, 일반적으로 100 V 초과 내지 최대 200 V 초과의 교류 전압이 적용되고, 양호한 유전 물질 또는 양호한 절연재가 이용되면 매우 낮은 전류가 흐른다. 따라서, 본 발명에 따르는 ZnS 후막 AC-EL 소자에서는, 전류 부하의 문제가 반도전성 LEP 또는 OLED계의 경우에서보다 실질적으로 적으므로, 부스바의 사용이 절대적으로 필수적인 것은 아니지만, 대신, 부스바를 사용하지 않고 대면적 발광 소자를 이미 설치할 수 있다.
바람직하게는, 본 발명에 따르면, DIN A3보다 작은 면적의 경우에는 은 부스가 전극층 BA 또는 BE의 가장자리에만 인쇄되면 충분하고; 본 발명에 따르면, DIN A3보다 큰 면적의 경우에는 은 부스가 적어도 추가의 전도성 트랙을 형성하는 것이 바람직하다.
전기 연결자는 예를 들어 주석, 아연, 은, 팔라듐, 알루미늄 및 추가의 적당한 전도성 금속 또는 이들의 조합 및 혼합물 또는 합금을 함유하는 전기 전도성 스토빙가능 페이스트를 사용함으로써 제조될 수 있다.
이와 관련해서, 전기 전도성 접촉 스트립들은 일반적으로 스크린 인쇄, 브러쉬 적용, 잉크젯, 나이프 코팅, 롤러 적용, 분사에 의해, 또는 디스펜서 적용 또는 당업계 숙련자에게 알려진 대등한 적용 방법에 의해 전기 전도성이고 적어도 부분적으로 투명한 얇은 코팅에 적용되고, 이어서, 일반적으로 오븐에서 열 처리됨으로써 보통 기재 가장자리를 따라서 측방으로 적용된 스트립들이 납땜, 클램핑 또는 플러그인 연결에 의해 전기 전도 방식으로 효과적으로 접촉할 수 있다.
전기 전도성 코팅에 극히 작은 전기 출력을 개시하는 것이 필요하기만 하다면, 스프링 접촉, 탄소 충전 고무 소자 또는 소위 줄무늬 고무 스트립이 충분하다.
바람직하게는, 은, 팔라듐, 구리 또는 금 충전 중합체 접착제를 기반으로 하는 페이스트가 전도성 접착 페이스트로서 사용된다. 자기 접착성 전기 전도성 스트립, 예를 들어 z 방향으로 전기 전도성 접착제를 갖는 주석 도금 구리 호일의 자기 접착성 전기 전도성 스트립도 마찬가지로 접촉 프레싱에 의해 적용될 수 있다.
이 경우, 접착제층을 일반적으로 수 N/㎠ 표면 압력을 가함으로써 균일하게 누르고, 실제 실시에 의존해서, 0.013 ohm/㎠(예를 들어, D & M 인터내셔날(독일 A-8451 Heimschuh)로부터의 전도성 구리 호일 테이프 VE 1691) 또는 0.005 ohm(예를 들어, 3M 일렉트릭컬 프러덕츠 디비전(Electrical Products Division)(미국 텍사스주 오스틴)으로부터의 타입 1183; 1 제곱 인치 표면적에 대해서 측정되고 5 psi/3.4 N/㎠에서 유지됨; MIL-STD-200 방법 307에 따름) 또는 0.001 ohm(예를 들어, 3M 컴퍼니로부터의 타입 1345) 또는 0.003 ohm(예를 들어, 홀랜드 쉴딩 시스템즈 BV 컴퍼니로부터의 타입 3202)의 값이 얻어진다.
그러나, 접촉은 당업계 숙련자에게 알려진 모든 통상의 방법, 예를 들어 크림핑, 플러그인, 클램핑, 리벳팅 또는 볼트 조이기/나사 조이기에 의해 수행될 수 있다.
유전층
본 발명에 따르는 EL 소자는 바람직하게는 후면 전극인 성분 BE와 EL층인 성분 BC 사이에 제공되는 하나 이상의 유전층인 성분 B를 포함한다.
적당한 유전층은 당업계 숙련자에게 알려져 있다. 적당한 층은 높은 유전 작용을 하는 분말, 예를 들어 티탄산바륨, 바람직하게는 플루오렌 함유 플라스틱 또는 시아노 기반 수지에 분산된 티탄산바륨을 포함한다. 특히 적당한 입자의 예는 바람직하게는 1.0 내지 2.0 ㎛의 범위의 티탄산바륨 입자이다. 충전 정도가 높은 경우, 이들은 최대 100까지의 상대 유전 상수를 생성할 수 있다.
유전층은 일반적으로 1 내지 50 ㎛, 바람직하게는 2 내지 40 ㎛, 특히 바람직하게는 5 내지 25 ㎛, 특히 8 내지 15 ㎛의 두께를 갖는다.
본 발명에 따르는 EL 소자는 한 실시태양에서는 또한 추가의 유전층을 추가로 함유할 수 있고, 이들 층은 서로 위에 배열되어 함께 절연 효과를 개선하거나, 또는 플로팅 전극층에 의해 차단된다. 제 2 유전층의 사용은 제 1 유전층의 질 및 핀홀 자유도에 의존할 수 있다.
충전제로는 문헌으로부터 당업계 숙련자에게 알려진 무기 절연 물질이 이용되고, 예를 들어 BaTiO3, SrTiO3, KNbO3, PbTiO3, LaTaO3, LiNbO3, GeTe, Mg2TiO4, Bi2(TiO3)3, NiTiO3, CaTiO3, ZnTiO3, Zn2TiO4, BaSnO3, Bi(SnO3)3, CaSnO3, PbSnO3, MgSnO3, SrSnO3, ZnSnO3, BaZrO3, CaZrO3, PbZrO3, MgZrO3, SrZrO3, ZnZrO3, 및 납 지르코네이트-티타네이트 혼합 결정 또는 이들 충전제 둘 이상의 혼합물을 포함한다. 본 발명에 따르는 바람직한 충전제는 BaTiO3 또는 PbZrO3 또는 이들의 혼합물이고, 충전량은 바람직하게는 절연층 제조에 이용되는 페이스트에 페이스트의 총 중량을 기준으로 5 내지 80 중량%, 바람직하게는 10 내지 75 중량%, 특히 바람직하게는 40 내지 70 중량%이다.
일액형 또는 바람직하게는 이액형 폴리우레탄계가 이 층의 결합제로서 사용될 수 있고, 바람직하게는 바이엘 머티리얼사이언스 아게(Bayer MaterialScience AG)로부터 입수가능한 계, 특히 바람직하게는 데스모더(Desmodur) 또는 데스모펜(Desmophen), 또는 바스프 아게(BASF AG)로부터의 루프라네이트(Lupranate), 루프라놀(Lupranol), 플루라콜(Pluracol) 또는 루프라펜(Lupraphen) 계열의 라커 원료; 데구사 아게(Evonik)로부터의 바람직하게는 베스타네이트(vestanate), 특히 바람직하게는 베스타네이트 T 및 B; 또는 다우 케미칼 컴파니로부터의 바람직하게는 보라스타(vorastar)가 이용될 수 있다. 게다가, 고도의 유연성을 갖는 결합제, 예를 들어 PMMA, PVA, 특히 쿠라레이 스페셜티즈 유럽 게엠베하(Kuraray Specialties Europe GmbH)로부터의 모위올(mowiol) 및 포발(poval), 또는 웨커 아게(Wacker AG)로부터의 폴리비올, 또는 PVB, 특히 쿠라레이 스페셜티즈 유럽 게엠베하로부터의 모위탈(B 20 H, B 30 T, B 30 H, B 30 HH, B 45 H, B 60 T, B 60 H, B 60 HH, B 75 H), 또는 웨커 아게로부터의 피올로폼, 특히 피올로폼 BR18, BM18 또는 BT18을 기반으로 하는 것들이 이용될 수 있다.
용매로는 에틸 아세테이트, 부틸 아세테이트, 1-메톡시프로필 아세테이트-2, 톨루엔, 크실렌, 솔베소(solvesso) 100, 쉘솔(shellsol) A 또는 이들 용매 둘 이상의 혼합물이 이용될 수 있다. 예를 들어 PVB가 결합제로서 이용되는 경우, 페이스트는 또한 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올, 디아세톤 알콜, 벤질 알콜, 1-메톡시프로판올-2, 부틸 글리콜, 메톡시부탄올, 다우아놀, 메톡시프로필 아세테이트, 메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, 부틸 아세테이트, 부톡실, 글리콜산 n-부틸 에스테르, 아세톤, 에틸 에틸 케톤, 메틸 이소부틸 케톤, 시클로헥사논, 톨루엔, 크실렌, 헥산, 시클로헥산, 헵탄 뿐만 아니라 상기 용매 둘 이상의 혼합물을 페이스트의 총 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%, 바람직하게는 2 내지 20 중량%, 특히 바람직하게는 3 내지 10 중량%의 양으로 함유할 수 있다. 게다가, 성질을 개선하기 위해 첨가제, 예를 들어 흐름 개선제 및 유변학적 첨가제가 첨가될 수 있다. 흐름 개선제의 예는 혼합비 40 : 60 내지 60 : 40의 부톡실 중의 애디톨(Additol) XL480이다. 페이스트는 추가의 첨가제를 페이스트의 총 중량을 기준으로 0.01 내지 10 중량%, 바람직하게는 0.05 내지 5 중량%, 특히 바람직하게는 0.1 내지 2 중량% 함유할 수 있다. 페이스트 중의 안료 및 충전제의 침강 거동을 감소시키는 유변학적 첨가제로는 예를 들어 BYK 410, BYK 411, BYK 430, BYK 431 또는 그의 임의의 혼합물이 이용될 수 있다.
성분 BB 및/또는 BD인 절연층의 제조를 위한 인쇄 페이스트의 본 발명에 따르는 특히 바람직한 제제는 다음을 함유한다:
Figure 112009080107212-PCT00005
Figure 112009080107212-PCT00006
EL 층
본 발명에 따르는 EL 소자는 하나 이상의 EL 층인 성분 BC를 포함한다. 하나 이상의 EL 층은 제 1의 부분적으로 투명한 전극의 내표면 전체에 또는 제 1의 적어도 부분적으로 투명한 전극의 하나 이상의 부분 표면들에 배열될 수 있다. EL 층이 수 개의 부분 표면들에 배열되는 경우, 부분 표면들은 일반적으로 0.5 내지 10.0 ㎜, 바람직하게는 1 내지 5 ㎜의 상호 간격을 갖는다.
EL 층은 일반적으로 EL 안료가 균질하게 분산된 결합제 기질로 이루어진다. 결합제 기질은 일반적으로 전극층(또는 거기에 임의로 적용되는 유전층)에 대해 양호한 접착 결합을 생성하도록 선택된다. 바람직한 한 실시에서는, PVB 기반 또는 PU 기반 계가 이 목적에 이용된다. EL 안료 이외에, 임의로 추가의 첨가제, 예를 들어 색 전환 유기 및/또는 무기 계, 주간 및 야간 조명 효과를 위한 착색 첨가제 및/또는 반사 및/또는 빛 흡수 효과 안료, 예를 들어 알루미늄 플레이크, 유리 플레이크 또는 운모 소판이 결합제 기질에 존재할 수 있다.
EL 층에 사용되는 EL 안료는 1 내지 50 ㎛, 바람직하게는 5 내지 25 ㎛의 두께를 갖는다.
바람직하게는, 하나 이상의 EL 층인 성분 BC는 교류 후막 분말 전기발광(AC-P-EL) 발광 구조이다.
후막 AC-EL 계는 1947년 데스트리오 이후로 잘 알려져 있고, 일반적으로 스크린 인쇄에 의해 ITO-PET 필름에 적용된다. 황화아연 전기발광체가 작동시, 특히 승온 및 수증기 분위기에서 매우 높은 분해를 겪기 때문에, 요즘에는 일반적으로 마이크로캡슐화된 EL 안료가 오랜 수명을 갖는 후막 AC-EL 램프 구조에 이용된다. 그러나, 아래에서 추가로 논의하는 바와 같이, 본 발명에 따르는 EL 소자에 마이크로캡슐화되지 않은 안료를 사용하는 것도 가능하다.
본 발명의 정황에서, EL 소자는 보통 100 V 및 400 Hz의 교류 전압을 이용해서 작동되고 이 방법에서 수 cd/㎡ 내지 수 100 cd/㎡의 소위 냉광을 방출하는 후막 EL 계를 의미하는 것으로 이해한다. EL 스크린 인쇄 페이스트는 일반적으로 이러한 무기 후막 교류 전압 EL 소자에 이용된다.
이러한 EL 스크린 인쇄 페이스트는 일반적으로 무기 물질을 기반으로 하여 제제화된다. 적당한 물질은 예를 들어 원소 주기율표의 II족 및 IV족의 고도로 순수한 ZnS, CdS, ZnxCd1 - xS 화합물이고, 특히 바람직하게는 ZnS가 사용된다. 상기 물질은 도핑될 수 있거나 또는 활성화될 수 있고, 임의로 또한 동시 활성화될 수 있다. 도핑에는 예를 들어 구리 및/또는 망간이 이용된다. 동시 활성화는 예를 들어 염소, 브롬, 요오드 및 알루미늄으로 수행된다. 상기 물질 중의 알칼리 금속 및 희토류 금속의 함량은 이들이 존재한다 해도 일반적으로 매우 낮다. 가장 특히 바람직하게는, ZnS가 사용되고, 이것은 바람직하게는 구리 및/또는 망간으로 도핑 및/또는 활성화되고 바람직하게는 염소, 브롬, 요오드 및/또는 알루미늄으로 동시 활성화된다.
보통의 EL 방출 색은 황색, 오렌지색, 녹색, 녹청색, 청록색 및 백색이고, 백색 또는 적색 방출색은 적당한 EL 안료의 혼합에 의해 또는 색 전환에 의해 얻을 수 있다. 색 전환은 일반적으로 전환층 형태로 및/또는 스크린 인쇄 잉크의 중합체 결합제 중에 또는 EL 안료가 혼입된 중합체 기질 중에 적당한 염료 및 안료의 혼합에 의해 실시될 수 있다.
본 발명의 추가의 한 실시태양에서, EL 층의 제조에 이용되는 스크린 인쇄 기질에는 광활, 색 여과 또는 색 전환 염료 및/또는 안료가 제공된다. 이 방법에서는, 백색 방출 색 또는 주간/야간 조명 효과가 발생할 수 있다.
추가의 한 실시태양에서는, 420 내지 480 ㎚의 청색 파장 범위의 방출을 가지고 색 전환 마이크로캡슐화가 제공된 안료가 EL 층에 사용된다. 이 방법에서는, 백색이 방출될 수 있다.
한 실시태양에서는, EL 층의 안료로서 420 내지 480 ㎚의 청색 파장 범위에서 방출을 갖는 AC-P-EL 안료가 이용된다. 추가로, AC-P-EL 스크린 인쇄 기질은 바람직하게는 유로퓸(II) 활성화 알칼리토 오르토실리케이트 발광 안료, 예를 들어 (Ba,Sr,Ca)2SiO4:Eu2+ 또는 YAG 발광 안료, 예를 들어 Y3Al5O12:Ce3 + 또는 Tb3Al5O12:Ce3+ 또는 Sr2GaS4:Eu2 + 또는 SrS:Eu2 + 또는 (Y,Lu,Gd,Tb)3(Al,Sc,Ga)5O12:Ce3 + 또는 (Zn,Ca,Sr)(S,Se):Eu2 +)를 기반으로 하는 파장 전환 무기 미세 입자를 함유한다. 이 방법에서도 또한 백색 방출을 얻을 수 있다.
종래 기술에 상응해서, 상기 EL 안료를 마이크로캡슐화할 수 있다. 무기 마이크로캡슐화 기술로 인해, 양호한 반감기를 얻을 수 있다. 이.아이. 듀폰 드 네모아 앤드 컴퍼니즈로부터의 EL용 EL 스크린 인쇄 시스템 럭스프린트(등록상표)를 예로서 언급할 수 있다. 유기 마이크로캡슐화 기술 및 다양한 열가소성 필름을 기반으로 하는 필름 포장 라미네이트도 또한 원칙적으로 적당하지만, 값비싼 것으로 입증되었고 유효 수명을 유의하게 연장하지 못한다.
적당한 황화아연 마이크로캡슐화된 EL 발광 안료는 오스람 실바니아, 인크.(토완다)로부터 글레이셔글로(등록상표) 스탠더드, 하이 브라이트 및 롱 라이프라는 상표명으로 입수가능하고, 로저스 코포레이션의 듀렐 디비전으로부터 1PHS001(등록상표) 고효율 녹색 캡슐화 EL 인광체, 1PHS002(등록상표) 고효율 청록색 캡슐화 EL 인광체, 1PHS003(등록상표) 오랜 수명을 갖는 청색 캡슐화 EL 인광체, 1PHS004(등록상표) 오랜 수명을 갖는 오렌지색 캡슐화 EL 인광체라는 상표명으로 입수가능하다.
EL 층의 적당한 마이크로캡슐화된 안료의 평균 입자 직경은 일반적으로 15 내지 60 ㎛, 바람직하게는 20 내지 35 ㎛이다.
마이크로캡슐화되지 않은 미립자 EL 안료, 바람직하게는 높은 유효 수명을 갖는 마이크로캡슐화되지 않은 미립자 EL 안료도 본 발명에 따르는 EL 소자의 EL 층에 이용될 수 있다. 적당한 마이크로캡슐화되지 않은 미립자 황화아연 EL 안료가 예를 들어 US 6,248,261 및 WO 01/34723에 게재되어 있다. 이들은 바람직하게는 입방형 결정 격자 구조를 갖는다. 마이크로캡슐화되지 않은 안료는 바람직하게는 1 내지 30 ㎛, 특히 바람직하게는 3 내지 25 ㎛, 가장 특히 바람직하게는 5 내지 20 ㎛의 평균 입자 직경을 갖는다.
특히, 최소 10 ㎛ 미만의 더 작은 안료 치수를 갖는 마이크로캡슐화되지 않은 EL 안료가 이용될 수 있다. 이렇게 함으로써 유리 소자의 투과율도 증가할 수 있다.
따라서, 캡슐화되지 않은 안료는 본 발명에 따르는 적당한 스크린 인쇄 잉크, 바람직하게는 안료, 바람직하게는 ZnS 안료의 특수 흡습 성질을 고려한 적당한 스크린 인쇄 잉크와 혼합될 수 있다. 일반적으로, 이와 관련해서, 한편으로는 소위 ITO 층(인듐-주석 산화물층)에 대해 양호한 접착성을 가지거나 또는 본래 전도성인 중합체 투명층을 가지고 다른 한편으로는 양호한 절연 효과를 가지고 유전 물질을 강화하고 따라서 높은 전기장 강도에서 파괴 강도의 개선을 달성하고 추가로 경화된 상태에서 양호한 수증기 장벽 효과를 가지고 게다가 EL 안료를 보호하고 유효 수명을 연장하는 결합제가 이용된다.
본 발명의 한 실시태양에서는, 마이크로캡슐화되지 않은 안료가 AC-P-EL 발광층에 이용된다.
EL 층의 적당한 안료의 반감기, 즉 본 발명에 따르는 EL 소자의 초기 밝기가 1/2로 감소하는 시간은 일반적으로 100 V 및 80 V 및 400 Hz에서 400 시간 내지 최대 5000 시간이지만, 보통 1000 시간 이하 내지 3500 시간이다.
밝기 값(EL 방출)은 일반적으로 1 내지 200 cd/㎡, 바람직하게는 3 내지 100 cd/㎡, 특히 바람직하게는 5 내지 40 cd/㎡이고, 큰 발광 표면적의 경우, 밝기 값은 바람직하게는 1 내지 50 cd/㎡의 범위이다.
본 발명에 따르는 EL 소자의 EL 층에는 더 길거나 또는 더 짧은 반감기 및 더 높거나 또는 더 낮은 밝기 값을 갖는 안료가 또한 이용될 수 있다.
본 발명의 추가의 한 실시태양에서, 비전기적으로 활성화되는 발광 구조의 경우에 EL 소자가 적어도 부분적으로 투명하거나 또는 투과율을 보장하도록 구성될 정도로 EL 층에 존재하는 안료는 작은 평균 입자 직경을 가지거나, 또는 EL 층에 낮은 충전 정도를 가지거나, 또는 개별 EL 층이 기하학적으로 작게 구성되거나, 또는 개별 EL 층의 간격이 크게 선택된다. 적당한 안료 입자 직경, 충전 정도, 발광 소자의 치수 및 발광 소자의 간격은 앞에서 언급되어 있다.
이 층은 상기한 임의로 도핑된 ZnS 결정, 바람직하게는 상기한 바와 같이 마이크로캡슐화된 임의로 도핑된 ZnS 결정을 바람직하게는 페이스트의 중량을 기준으로 하여 40 내지 90 중량%, 더 바람직하게는 50 내지 80 중량%, 특히 바람직하게는 55 내지 70 중량%의 양으로 함유한다. 일액형 및 바람직하게는 이액형 폴리우레탄이 결합제로서 이용될 수 있다. 본 발명에 따라 바람직한 것은 바이엘 머티리얼사이언스 아게로부터 입수가능한 고유연성 물질, 예를 들어 데스모펜 및 데스모더 계열의 라커 원료, 바람직하게는 데스모펜 및 데스모더, 또는 바스프 아게로부터의 루프라네이트, 루프라놀, 플루라콜 또는 루프라펜 계열의 라커 원료이다. 용매로는 에톡시프로필 아세테이트, 에틸 아세테이트, 부틸 아세테이트, 메톡시프로필 아세테이트, 아세톤, 메틸 에틸 케톤, 메틸 이소부틸 케톤, 시클로헥사논, 톨루엔, 크실렌, 용매 나프타 100 또는 이들 용매 둘 이상의 임의의 혼합물을 바람직하게는 페이스트의 총량을 기준으로 바람직하게는 1 내지 50 중량%, 바람직하게는 2 내지 30 중량%, 특히 바람직하게는 5 내지 15 중량%의 양으로 이용할 수 있다. 게다가, 다른 고유연성 결합제, 예를 들어 PMMA, PVA, 특히 쿠라레이 유럽 게엠베하(Kuraray Europe GmbH)(지금은 Kuraray Specialties라고 부름)로부터의 모위올(mowiol) 및 포발(poval), 또는 웨커 아게(Wacker AG)로부터의 폴리비올, 또는 PVB, 특히 쿠라레이 유럽 게엠베하로부터의 모위탈(B 20 H, B 30 T, B 30 H, B 30 HH, B 45 H, B 60 T, B 60 H, B 60 HH, B 75 H), 또는 웨커 아게로부터의 피올로폼, 특히 피올로폼 BR18, BM18 또는 BT18을 기반으로 하는 것들이 이용될 수 있다. 게다가, 중합체 결합제, 예를 들어 PVB를 이용할 때는, 용매, 예를 들어 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올, 디아세톤 알콜, 벤질 알콜, 1-메톡시프로판올-2, 부틸 글리콜, 메톡시부탄올, 다우아놀, 메톡시프로필 아세테이트, 메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, 부틸 아세테이트, 부톡실, 글리콜산 n-부틸 에스테르, 아세톤, 메틸 에틸 케톤, 메틸 이소부틸 케톤, 시클로헥사논, 톨루엔, 크실렌, 헥산, 시클로헥산, 헵탄 뿐만 아니라 상기 용매 둘 이상의 혼합물을 페이스트의 총 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%, 바람직하게는 2 내지 20 중량%, 특히 바람직하게는 3 내지 10 중량%의 양으로 첨가할 수 있다.
게다가, 흐름 거동 및 흐름을 개선하기 위해 0.1 내지 2 중량%의 첨가제가 포함될 수 있다. 흐름 개선제의 예는 혼합비 40 : 60 내지 60 : 40의 부톡실 중의 애디톨 XL480이다. 추가의 첨가제로서, 페이스트 중의 안료 및 충전제의 침강 거동을 감소시키는 유변학적 첨가제, 예를 들어 BYK 410, BYK 411, BYK 430, BYK 431 또는 그의 임의의 혼합물을 페이스트의 총 중량을 기준으로 0.01 내지 10 중량%, 바람직하게는 0.05 내지 5 중량%, 특히 바람직하게는 0.1 내지 2 중량% 포함할 수 있다.
성분 BC인 EL 발광 안료 층의 제조를 위한 인쇄 페이스트의 본 발명에 따르는 특히 바람직한 제제는 다음을 함유한다:
Figure 112009080107212-PCT00007
커버층
성분 A 및 B 이외에, 본 발명에 따르는 EL 소자는 전기발광 소자 또는 아마도 존재하는 그래픽 표현의 파괴를 방지하기 위해 보호층인 성분 CA를 함유한다. 보호층에 적당한 물질은 당업계 숙련자에게 알려져 있다. 적당한 보호층 CA는 예를 들어 고온 내성 보호 라커, 예를 들어 폴리카르보네이트 및 결합제를 함유하는 보호 라커이다. 이러한 보호 라커의 한 예는 노리판(등록상표)(Noriphan®) HTR(프뢸(Proell)(바이벤부르크))이다.
별법으로, 보호층은 또한 유연성 중합체, 예를 들어 폴리우레탄, PMMA, PVA 또는 PVB를 기반으로 하여 제제화될 수 있다. 바이엘 머티리얼사이언스 아게로부터의 폴리우레탄이 이 목적에 이용될 수 있다. 이 제제에는 또한 충전제도 제공될 수 있다. 당업계 숙련자에게 알려진 모든 충전제, 예를 들어 무기 금속 산화물, 예를 들어 TiO2, ZnO, 리토폰 등을 기반으로 하는 것들이 이 목적에 적당하고, 충전 정도는 인쇄 페이스트의 10 내지 80 중량%, 바람직하게는 20 내지 70 중량%, 특히 바람직하게는 40 내지 60 중량%이다. 게다가, 제제는 흐름 개선제 뿐만 아니라 유변학적 첨가제를 함유할 수 있다. 용매로는 예를 들어 에톡시프로필 아세테이트, 에틸 아세테이트, 부틸 아세테이트, 메톡시프로필 아세테이트, 아세톤, 메틸 에틸 케톤, 메틸 이소부틸 케톤, 시클로헥사논, 톨루엔, 크실렌, 용매 나프타 100 또는 이들 용매 둘 이상의 혼합물이 이용될 수 있다.
본 발명에 따르면, 보호 라커 CA의 특히 바람직한 제제는 예를 들어 다음을 함유한다:
Figure 112009080107212-PCT00008
기재
본 발명에 따르는 EL 소자는 각 전극의 한면 또는 양면에 기재, 예를 들어 유리, 플라스틱 필름 또는 기타 등등을 포함할 수 있다.
본 발명에 따르는 EL 소자에서, 적어도 투명 전극과 접촉하는 기재는 안쪽에 그래픽에 의해 광활하게 반투명하고 불투명하게 덮는 방식으로 설계되는 것이 바람직하다. 불투명한 덮개 디자인은 고해상도 그래픽 디자인에 의해 불투명하게 덮이고/덮이거나 광활하게, 예를 들어 신호 목적으로 적색-녹색-청색으로 반투명하게 형성되는 대면적 전기발광 영역을 의미하는 것으로 이해한다.
게다가, 투명 전극 BA와 접촉하는 기재가 유리 전이 온도 Tg 미만에서 냉연신 성형가능한 필름인 경우에 바람직하다. 이 방법에서는 얻은 EL 소자를 3 차원적으로 형상화할 수 있는 가능성이 제공된다.
게다가, 후면 전극 BE와 접촉하는 기재가 마찬가지로 Tg 미만에서 냉연신 성형가능한 필름인 경우가 바람직하다. 이 방법에서는 얻은 EL 소자를 3 차원적으로 형상화할 수 있는 가능성이 제공된다.
따라서, EL 소자는 3 차원적으로 성형가능하고, 여기서는 곡률 반경이 2 ㎜ 미만, 바람직하게는 1 ㎜ 미만일 수 있다. 이와 관련해서, 변형각은 60°초과, 바람직하게는 75°초과, 특히 바람직하게는 90° 초과, 특히 105°초과일 수 있다.
게다가, EL 소자가 3 차원적으로 성형가능하고, 특히 Tg 미만에서 냉연신 성형가능하고, 이 방법에서는 정밀한 형상화된 3 차원 디자인을 수용하는 것이 바람직하다.
3 차원적으로 형상화된 소자는 사출 금형에서 열가소성 물질로 하나 이상의 면에 형성될 수 있다.
본 발명에 따르는 EL 소자의 제조
보통, 여기에서 언급된 페이스트(스크린 인쇄 페이스트)를 대체로 투명한 전기 전도성 층을 포함하는 투명 플라스틱 필름 또는 유리에 적용하고, 이렇게 함으로써 시각적 표시 면을 위한 전극을 형성한다. 이어서, 인쇄 기술 및/또는 적층 기술에 의해 유전 물질(존재하는 경우) 및 후면 전극을 제조한다.
그러나, 역 제조 방법도 가능하고, 여기서는, 우선, 후면 전극을 제조하거나 또는 후면 전극을 금속화 필름 형태로 사용하고, 유전 물질을 이 전극에 적용한다. 이어서, EL 층을 적용하고, 그 다음에 투명한 전기 전도성 상부 전극을 적용한다. 이어서, 생성된 시스템을 임의로 투명 커버 필름과 적층할 수 있고, 이렇게 함으로써 수증기 및 기계적 손상에 맞서서 보호할 수 있다.
본 발명의 한 실시태양에서는, 전도성 트랙(은 부스)을 기재 A에 제 1 층으로서 적용할 수 있다. 그러나, 본 발명에 따르면, 전도성 트랙은 바람직하게는 전극 BA 및 BE에 두 작업 단계로 각 경우에서 전극에 개별적으로 적용하거나, 또는 한 작업 단계로 함께 전극에 적용한다.
EL 층은 보통은 인쇄 기술에 의해 스크린 인쇄 또는 디스펜서 적용 또는 잉크젯 적용을 이용해서 또는 나이프 코팅 절차 또는 롤러 코팅 방법 또는 커튼 캐스팅 방법 또는 전사 방법으로, 그러나 바람직하게는 스크린 인쇄를 이용해서 적용한다. 바람직하게는, EL 층은 전극의 표면에 또는 후면 전극에 임의로 적용된 절연층에 적용된다.
또, 본 발명은 실내 장식에서 또는 외부용으로, 바람직하게는 건물의 바깥 외장에, 시설/설치물 안에 또는 표면에, 육상, 항공 또는 수상 교통수단 안에 또는 표면에, 전기 또는 전자 기기 또는 장비 안에 또는 표면에, 또는 광고 분야에서 장식 소자 및/또는 발광 소자로서의 상기 전기발광 소자의 용도를 제공한다.
이와 관련해서, 전기발광 소자는 광학적 신호 소자로서 설계될 수 있고, 여기서는 전압 준위, 전압 차, 주파수 및/또는 주파수 차가 음악 음원의 음 세기 수준 및 주파수 반응에 의해 및/또는 전자적, 감각적 및/또는 컴퓨터 제어 조정에 의해 제어 및 조절될 수 있다. 또, 본 발명에 따르는 전기발광 소자는 복합 안전 유리 소자로서 또는 절연 유리 소자로서 설계될 수 있다.
따라서, 전기발광 소자는 측정가능 및/또는 감각적으로 검출가능한 양, 특히 소음, 연기, 진동, 속도, 대기 습도 및/또는 온도에 대한 시각적 지시자로서 이용될 수 있다.
본 발명의 실시의 몇몇 예를 도면을 참고해서 아래에서 더 상세히 기술한다:
도 1은 2 개의 편평 전극 (4,5) 및 4 개의 전기 연결자 (15-18)을 갖는 EL 소자 (1)의 도해적 평면도.
도 2는 도 1에 예로서 도시된 EL 소자 (1)의 A-B 단면도.
도 3은 상부 전극 (4)에 3 개의 전기 연결자 (23,24,25) 및 하부 전극 (5)에 1 개의 연결자 (27)을 갖는 삼각형 형상의 EL 소자 (1)의 도해적 평면도.
도 4는 도 3에 예로서 도시된 삼각형 형상의 EL 소자 (1)의 AB 단면도.
도 5는 2 개의 편평 전극 (4,5) 및 1 개의 연결자 (28) 및 1 개의 연결자 (29)를 갖는 EL 소자의 도해적 측면도.
도 6은 2 개의 편평 전극 (4,5) 및 2 개의 연결자 (28)을 갖는 EL 소자의 도해적 측면도(첫번째 도면) 및 평면도(두번째 도면).
도 1은 2 개의 편평 전극 (4,5) 및 4 개의 전기 연결자 (15-18)을 갖는 EL 소자 (1)의 도해적 평면도를 나타낸다.
이 실시 변형에서는, 부스바 (11 - 14)가 두 변연 가장자리에 배열되어 전기 접촉 (15 - 18)이 제공될 수 있는 시트 저항을 갖는 상부 편평 전극 (4) 및 하부 편평 전극 (5)가 선택되고, 전극 (4,5)의 선택된 시트 저항 및 치수에 상응해서 상이한 전압 및 주파수가 적용될 수 있다.
두 전극 (4,5)는 투명하도록 설계된다. 높은 전기 전도성을 갖는 비투명 전극이 선택된다면, 상대적으로 높은 전류가 흐를 것이고 이렇게 함으로써 전극을 손상시키거나 또는 전압 공급이 파괴될 것이기 때문에, 이 전극에는 서로 맞은 편에 있는 두 가장자리에서 상이한 전압이 공급될 수 있다.
기재 (2,3)을 예로서 간단하게 도시하기 위해 겹쳐있는 것으로 나타냈고, 경우에 의존해서 동일 치수를 갖도록 선택된다. 게다가, 한 기재가 다른 한 기재보다 더 큰 것도 가능하다. 원칙적으로, 또한 두 기재 (2,3) 중 하나를 생략할 수 있다. 각 전극 (4,5)는 예를 들어 인쇄 기술에 의해 정확하게 위치시킬 수 있거나, 또는 롤러 코팅 방법 또는 커튼 캐스팅 방법 또는 분사 방법에 의해 적용될 수 있다. 이어서, 종종, 적층 기술 방법을 이용해서 그 위에 열가소성 필름을 배열한다.
도 1에 나타낸 평면도에서, 전기발광 전기장 (6)이 전 표면에 걸쳐서 형성된다. 그러나, 그것은 실질적으로 어떠한 요망되는 디자인으로도, 예를 들어 윈도우 또는 스크린 방식으로 실시할 수 있거나 또는 그래픽에 의해 예를 들어 점형태 또는 개별 요소 형태로 설계될 수 있다.
전기발광 전기장 (6)은 덮개 전극 (4,5)의 영역에 배열될 수 있고, 이와 관련해서, 전기발광 전기장은 이미 전기 절연 성질을 가질 수 있다. 그러나, 전기 절연 성질이 충분하지 않은 것도 가능하다. 이 경우, 보통은 절연층, 예를 들어 2 개의 절연층 (19)가 제공된다.
이제, 우측 연결자 (18)에 적용되는 교류 전압보다 수 V 내지 수 십 V 작은 교류 전압이 좌측 연결자 (17)에 적용되면, 우측 가장자리에서 전기발광 전기장 (6)이 밝고 볼 수 있는 EL 방출 (9,10)을 생성한다. 게다가, 상부 연결자 (15)에 적용되는 교류 전압보다 수 V 내지 수 십 V 작은 교류 전압이 하부 연결자 (16)에 적용되면, 상부 가장자리에서 EL 전기장 (6)은 더 밝고 볼 수 있는 EL 방출 (9,10)을 생성한다. 이 방법에서 적용된 교류 전압 (15,16,17,18)의 조합에서, EL 전기장 (6)의 상단 우측 귀퉁이가 가장 강한 밝기로 빛날 것이고 하단 좌측 귀퉁이가 가장 약한 밝기로 빛날 것이다.
4 개의 전압 (15,16,17,18)이 전압 준위에 관해서 시간별로 상이하게 조절되면, 이 방법에서는 2 차원 동적 밝기 전기장이 발생할 수 있다는 것을 이해할 수 있다. 게다가, 상이한 방출 색을 가지는 편평 EL 전기장 (6)이 설계될 수 있고, 이 방법에서는 또한 색 효과도 발생할 수 있다.
전기 연결자 (15,16) 및 (17,18) 이외에 상이한 주파수가 입력되면, 소위 맥놀이가 생성된다.
도 2는 도 1에 예로서 도시한 EL 소자 (1)의 A-B 단면을 나타낸다. 이 A-B 단면에서, 하부 기재 (3)은 하부 편평 전극 (5) 및 2 개의 부스바 (13,14) 및 전기 연결자 (17,18)과 함께 도시되어 있다. 부스바 (13,14)는 저항이 낮은 스트립 형상의 접촉 소자이고, 이것은 중합체 기재 (3)의 경우에는 보통은 높은 전기 전도성을 갖는 페이스트 또는 페이스트 조합으로 스크린 인쇄 스트립 형태로 실현된다. 은 페이스트, 구리 페이스트, 탄소 페이스트 또는 종종 탄소 페이스트 오버프린트를 갖는 은 페이스트가 통상의 부스바 시스템이다. 유리 기재 (3)이 이용되면, 스 토빙가능하고 납땜가능한 은 기반 및/또는 알루미늄 기반 페이스트가 이용될 수 있다.
이어서, 전극 (5) 위에 절연층 (19), 이어서 EL 층 (6), 그 다음에 기재 (2)와 함께 상부 전극 (4)가 배열된다. 또한, 층 (19,6)의 순서가 바뀔 수 있다. 그러나, 이 경우, 절연층 (19)가 대체로 투명하도록 설계되는 것이 보장되어야 한다. 종종, 절연층 (19)는 스크린 인쇄 기술에 의해 적용된다. 스크린 인쇄에서는 적은 공기 함입을 피할 수 없기 때문에, 층 (19)는 종종 이중층으로서 형성된다. 상향 (9) 및 하향 (10) EL 방출이 일어나는 예시한 경우에서, 절연층 (19)는 가능한 한 투명하여야 한다.
EL 층 (6)은 EL 안료 (7) 및 결합제 기질 (8)을 포함한다. 중합체 기재 (2,3)이 이용되는 경우에는, 보통은 마이크로캡슐화된 황화아연 전기발광체 안료 (7)이 이용된다. 이 방법에서는 최대 2000 시간 초과의 반감기를 얻을 수 있다. EL 소자 (1)의 반감기는 밝기가 초기 값의 1/2로 감소하는 작동 시간으로 이해한다.
유리 기재 (2,3)이 이용되는 경우, 유리 기재 (2,3)은 보통은 수증기에 대해 우수한 장벽을 형성하고 이 방법에서는 EL 안료 (7)의 수증기 부하가 방지되거나 또는 최소로 감소하기 때문에 캡슐화되지 않은 황화아연 전기발광체 안료 (7)이 이용될 수 있다.
도 3은 상부 전극 (4) 위에 3 개의 부스바 (20,21,22) 및 하부 전극 (5) 위에 1 개의 연결자 (27)을 갖는 삼각형 EL 소자 (1)의 도해적 평면도이다. 여기서, 3 개의 연결자 (23,24,25)에서의 전압 값 및 주파수가 기본 전극 연결자 (27)과 비교해서 변할 수 있고, EL 전기장 (6)에서의 2 차원 밝기 및 색 패턴이 이 경우에는 일측성 EL 방출 (9)와 함께 생성된다. 후면 전극 (5)가 저항이 낮은 불투명 전극으로서 선택되기 때문에, 전기 연결자 (27)을 위해서는 상대적으로 작은 부스바 (27)이 선택될 수 있다.
EL 전기장 (6)은 상이한 방법으로 구성될 수 있다. 이와 관련해서, 오직 하나의 방출 색 또는 한 귀퉁이당 하나의 연속 색을 갖는 전면적 EL 층 (6)이 형성될 수 있고, 상이한 크기 및 상이한 간격의 격자형 점 또는 기하학적 기호 및 표상 또는 예술적으로 설계된 소자가 배열될 수 있다. 이와 관련해서, 점형태 또는 요소형 장치가 균일하게 또는 무작위로 배열될 수 있고, 소자들은 서로 합류하도록 배열될 수 있다.
도 4는 도 3에 예로서 도시된 삼각형 EL 소자 (1)의 A-B 단면을 나타낸다. 이 도해적 단면도에서, 두 기재 (2,3)은 동일한 크기로 형성된다. 그러나, 원칙적으로, 기재 (2,3)은 실질적으로 어떠한 요망되는 포맷 및 형상도 가질 수 있다. 게다가, 전기 부스바 접촉은 측부 가장자리 선으로 형성되거나, 또는 가장자리에 또는 실질적으로 어떠한 요망되는 내부 전극 표면에서 점 접촉으로 형성될 수 있다. 모든 경우에서 전극 (4,5)의 효율적이고 비용효과적이고 오랜 수명을 갖는 접촉을 보장하도록 주의하여야 한다.
도 5는 본 발명에 따르는 전기발광 소자의 변형을 나타내고, 여기서는 상부 편평 전극 (4) 및 하부 편평 전극 (5)가 제공된다. 두 전극은 전압 공급원 (28)에 연결되고, 전압 차는 전위차계에 의해 발생한다.
도 6에서는 두 전압 공급원 (28)이 제공되고, 여기서는 상부 편평 전극 (4) 및 하부 편평 전극 (5)의 부스바가 각 경우에서 평행하고 서로 위에 배열된다(30,31,32 및 33).
참조 부호 목록
1 : 이격된 두 변연 지점에 둘 이상의 교류 전압 공급기를 갖는 특수 황화아연 후막을 기반으로 하는 전기발광(EL) 소자
2 : 상부 기재
3 : 하부 기재
4 : 상부 편평 전극
5 : 하부 편평 전극
6 : EL 층 또는 EL 영역
7 : EL 안료
8 : EL 결합제 기질
9 : 상향 EL 방출
10 : 하향 EL 방출
11 : 상부 부스바(상부 전극에)
12 : 하부 부스바(상부 전극에)
13 : 좌측 부스바(하부 전극에)
14 : 우측 부스바(하부 전극에)
15 : 상부 전기 연결자
16 : 하부 전기 연결자
17 : 좌측 전기 연결자
18 : 우측 전기 연결자
19 : 절연층 : 단일층 또는 이중층; 투명 또는 불투명
20 : 부스바 1
21 : 부스바 2
22 : 부스바 3
23 : 부스바 1에 전기 연결자
24 : 부스바 2에 전기 연결자
25 : 부스바 3에 전기 연결자
26 : 전기 연결 영역, 하부 전극; 접촉 표면
27 : 전기 연결자, 하부 전극
28 : 전압 공급원
29 : 전위차계
30 : 부스바; 전면 전극 연결자 1
31 : 부스바; 전면 전극 연결자 2
32 : 부스바; 후면 전극 연결자 1
33 : 부스바; 후면 전극 연결자 2

Claims (15)

  1. 하나 이상의 전극에서 서로 이격된 두 부위에 둘 이상의 교류 전압 공급기가 제공됨을 특징으로 하는, 하나 이상의 편평 전극이 투명하도록 형성된 둘 이상의 편평(평면) 전극을 갖는 특수 황화아연 후막을 기반으로 하는 전기발광 소자.
  2. 제1항에 있어서, 둘 이상의 교류 전압 공급기 사이의 전압 차 및/또는 주파수 차가 전자적, 감각적 및/또는 컴퓨터 제어 조정에 의해 변경될 수 있음을 특징으로 하는 전기발광 소자.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 교류 전압 공급기가 교류 전압 공급기를 위한 연결 접촉이 제공된 부스바 형태임을 특징으로 하는 전기발광 소자.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 부스바가 그것이 전기발광 표면 전체에 걸쳐서 균일한 전기발광 방출을 생성할 수 있도록 설계됨을 특징으로 하는 전기발광 소자.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 플라스틱 필름 또는 유리 기재 상에 배열됨을 특징으로 하는 전기발광 소자.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 2 개의 적층된 편평 소자 사이에 배열됨을 특징으로 하는 전기발광 소자.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 직사각형, 스트립 형상, 원형, 다각형이고/이거나 예술적으로 설계된 형상 또는 구성이 제공됨을 특징으로 하는 전기발광 소자.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 전기발광 소자가 반투명하도록 설계되고 EL 방출이 양면에서 일어남을 특징으로 하는 전기발광 소자.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 3 차원적으로 형상화됨을 특징으로 하는 전기발광 소자.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 복합 안전 유리 소자로서 또는 절연 유리 소자로서 형성됨을 특징으로 하는 전기발광 소자.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 3 차원적으로 형상화된 전기발광 소자가 사출 금형에서 열가소성 물질로 맞물림 방식으로 형성됨을 특징으로 하는 전기발광 소자.
  12. 전기발광 소자를 통상의 방법에 의해 제조하고, 하나 이상의 편평 전극에서 서로 이격되어 배열된 두 부위에 둘 이상의 교류 전압 공급기를 연결하는 것을 특징으로 하는, 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따르는 특수 황화아연 후막을 기반으로 하는 전기발광 소자의 제조 방법.
  13. 실내 장식에서 또는 외부용으로, 바람직하게는 건물의 바깥 외장에, 시설/설치물 안에 또는 표면에, 육상, 항공 또는 수상 교통수단 안에 또는 표면에, 전기 또는 전자 장비 안에 또는 표면에, 또는 광고 분야에서 장식 소자 및/또는 발광 소자로서의, 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따르는 전기발광 소자의 용도.
  14. 제13항에 있어서, 전기발광 소자가 광학적 신호 소자로서 설계되고, 전압 준위, 전압 차, 주파수 및/또는 주파수 차가 음악 음원의 음 세기 및 주파수 반응에 의해 제어되고 조절될 수 있는 용도.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서, 전기발광 소자가 측정가능 및/또는 감각적으로 검출가능한 양, 특히 소음, 연기, 진동, 속도, 대기 습도 및/또는 온도에 대한 시각적 지시자로서 이용되는 용도.
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