KR20130052457A - 무기 전계발광층과 고분자 분산형 액정층을 포함하는 디스플레이 소자 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무기 전계발광층과 고분자 분산형 액정층을 포함하는 디스플레이 소자 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시예인 디스플레이 소자 제조방법은 기판 상에 제 1전극을 형성하는 단계; 상기 제 1기판 상에 무기 전계발광층을 형성하는 단계; 및 상기 발광층 상에 액정 및 전폴리머 고분자를 포함하는 고분자 분산형 액정층을 광경화에 의해 형성하는 단계;를 포함한다.

Description

무기 전계발광층과 고분자 분산형 액정층을 포함하는 디스플레이 소자 및 그 제조방법{DISPLAY ELEMENT COMPRISING INORGANIC ELECTROLUMINESCENT LAYER AND POLYMER DISPERSED LIQUID CRYSTAL}

본 발명은 무기 전계발광층과 고분자 분산형 액정층을 포함하는 디스플레이 소자 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 무기 전계발광층과, 전폴리머 및 액정을 포함하는 고분자 분산형 액정층을 단일층 내에서 형성함으로써, 전기장 인가시 발광이 되면서도 투명도를 유지할 수 있는 디스플레이 소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.

종래 후막형 무기 EL의 구조와 고분자 분산형 액정형 구조가 각각 도 1 및 도 2에 도시되어 있다.

도 1는 종래 후막형 무기 EL의 구조에 대한 개략적 단면도로서, 종래의 후막형 무기 EL은 ITO 투명 전극(200)이 형성된 최하단의 기판(100) 위에 발광층(300)을 이루는 발광체 powder와 결합제의 혼합층과, 절연체(400)를 이루는 절연층 powder와 결합제의 혼합층 및 후면 전극(500)을 순차적으로 스크린 인쇄법으로 적층하여 제작된다.

도 2는 종래 고분자 분산형 액정의 구조에 대한 개략적 단면도로서, 종래의 고분자 분산형 액정층(600)은 ITO 투명 전극(200)이 형성된 상판과 하판의 기판(100) 사이에 전폴리머와 액정이 혼합된 용액을 주입하여 제작된다.

이와 같이, 기존의 전계발광 소자와 고분자 분산형 액정을 이용한 디스플레이 장치는 전계발광 소자의 발광과 고분자 분산형 액정의 투과도의 투명/불투명 상태를 동시에 제어하기 위해서는 각각의 기판에 막을 형성해야만 했다. 하지만, 발광층을 포함하는 박막과 액정층을 포함하는 박막을 각각 제조시, 공정이 복잡해질 뿐만 아니라 많은 비용이 소모되는 문제점이 있다.

또한, 기존에 후막형 무기 EL의 전열막은 불투명하기 때문에 액정이 투명한 상태에서도 발광 부분의 가시성이 좋지 못한 문제가 있으며, 유연한 기판을 사용한 디스플레이 소자의 제작에도 한계를 나타낸다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 무기 전계발광층과 고분자 분산형 액정층을 하나의 기판 상에 형성함으로써, 제조 공정을 간소할 수 있고 제조 비용을 절감함과 동시에 전기장이 인가되지 않은 상태에서는 광이 발광 되지않거나 불투명하지만, 전기장이 인가된 상태에서는 투명해지면서 발광되는 디스플레이 소자 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예인 디스플레이 소자 제조방법은, 기판 상에 제 1전극을 형성하는 단계; 상기 제 1기판 상에 발광층을 형성하는 단계; 및 상기 발광층 상에 액정 및 전폴리머 고분자를 포함하는 고분자 분산형 액정층을 형성하는 단계;를 포함한다.

바람직하게는, 상기 고분자 분산형 액정층 상에 제 2전극과 기판을 차례로 적층하는 단계를 더 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 발광층은 ZnS:Cu, ZnS:Mn, ZnS:Cl, ZnS:Al, ZnS:I, ZnO:Al, ZnO:Cu, ZnO:Mn, ZnS:Tb 계열로부터 하나 이상 선택되는 발광 파우더인 이며, 상기 발광층을 형성하는 바인더는 플로로(fluoro), 아크릴(acrylic) 및 셀룰로스(cellulose)를 포함하는 열소성 바인더, 및 전폴리머로부터 하나 이상 될 수 있다.

상기 바인더와 상기 발광 파우더의 중량비는 1:99 내지 99:1일 수 있다.

바람직하게는, 상기 고분자 분산형 액정층은 액정과 전폴리머 조성물을 포함하며, 상기 전폴리머는 0.1 ~ 99.8중량%의 희석제, 0.1 ~ 99.8중량%의 가교제 및 0.1 ~ 99.8중량%의 광개시제를 포함한다.

이때, 상기 희석제는 2-에틸헥실 아크릴레이트, 트리메틸헥실 아크릴레이트의 알킬계 아크릴레이트 계열로부터 하나 이상 선택되고, 상기 가교제는 1,6-헥사디올 디아크릴레이트, 1,6-헥산디올 디비닐 에테르로부터 하나 이상 선택되며, 상기 광개시제는 2-하이드록시-2-메틸-1-페닐-프로판-1-온과 2,4,6-트리메틸벤조일 디페닐포스핀 옥사이드가 배합된 조성물 또는 2,2-디메톡시 2-페닐아세토페논(2,2-Dimethoxy 2-phenylacetophenone)(DMAP) 중 적어도 하나이다.

더욱 바람직하게는, 상기 2-하이드록시-2-메틸-1-페닐-프로판-1-온과 2,4,6-트리메틸벤조일 디페닐포스핀 옥사이드는 동일한 중량으로 배합된다.

한편, 상기 액정과 전폴리머 조성물의 중량비는 1:99 내지 99:1일 수 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예는 상기 제조방법으로 제조된 디스플레이 소자를 포함하며, 이러한 디플플레이 소자는 전기장이 인가되지 않으면 광이 발광되지 않고 불투명하고, 전기장이 인가되면 투명해지면서 발광된다.

본 발명에 따르면, 단일층에 발광층과 액정층을 형성시킬 수 있으므로 디스플레이 소자 제조공정을 단순화시킬 수 있을 뿐만 아니라 공정시간을 단축시킬 수 있고, 제작 비용 또한 절감할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 고분자 분산형 액정층이 전폴리머를 포함하고 이를 광경화에 의해 발광층 상에 형성시키므로 상부 기판과 하부 기판의 부착성을 증가시킬 수 있고, 내습성이 우수하고 수명 시간이 향상된 디스플레이 소자를 제조할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 전기장이 인가되지 않으면 광이 발광되지 않고 불투명하며, 전기장이 인가되면 투명해지면서 발광되는 디스플레이 소자를 제조할 수 있다.

도 1은 종래 후막형 무기 EL 형광체의 개략적 단면도이다.
도 2는 종래 고분자 분산형 액정의 개략적 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 소자의 개략적 단면도이다.

본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지는 않는다.

어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 소자의 적층구조를 도시한 단면도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 복합막은 제 1 및 제 2기판(101), 제 1 및 제 2전극(201), 발광층(300), 액정층(600)을 포함한다.

상기 기판(101)은 유리 또는 유연한 특성을 가진 것이 바람직하며, 상기 제 1 및 제 2전극(201)은 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), 알루미늄이 첨가된 ZnO(Zinc Oxide) 또는 이와 유사한 투명 전극(201)인 것이 바람직하다.

상기 발광층(300)은 ZnS:Cu, ZnS:Mn, ZnS:Cl, ZnS:Al, ZnS:I, ZnO:Al, ZnO:Cu, ZnO:Mn, ZnS:Tb계열로부터 선택되는 하나 이상인 것이 바람직하며, 플로로(fluoro), 아크릴(acrylic) 및 셀룰로스(cellulose) 등의 열소성 바인더로 형성되는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 발광층(300)은 고분자 분산형 액정층(600)과 동일한 전폴리머로 형성될 수 있다.

상기 발광층(300)은 기존의 열소성 결합제 및 UV 경화성 물질로 이루어진 전폴리머(prepolymer)에 발광 powder를 혼합하여, 인쇄 공정을 통해서 형성된다. 이때, 바인더와 발광 powder 물질의 혼합비는 1:99 내지 99:1 인 것이 바람직하다.

상기 액정층(600)은 고분자 분산형 액정층으로서, 액정과 전폴리머를 일정한 비율로 섞은 액정 고분자 복합체를 광경화하여 형성되는데, 바람직하게는 액정과 전폴리머 조성물의 혼합비는 1:99 ~ 99:1일 수 있다. 이러한 고분자 분산형 액정층(600)은 액정과 전폴리머를 혼합하여 기판에 도포 후 투명 전극(201)이 형성된 상부 기판(101)을 덮은 후 UV 경화를 통해서 형성된다.

상기 발광층(300) 및 액정층(600) 형성시 사용되는 전폴리머는 2이상의 작용기를 가지는 다관능성 희석제, 가교제 및 광개시제를 포함하여 이루어진다. 바람직하게는 상기 희석제는 0.1중량% ~ 99.8중량%, 광개시제는 0.1중량% ~ 99.8중량%, 가교제는 0.1중량% ~ 99.8중량%일 수 있다.

상기 희석제는 발광 파우더(powder) 및 액정의 지지체인 결합제와 절연층이 형성되기 전의 단분자로서, 2-에틸헥실 아크릴레이트, 3,5,5-트리메틸헥실 아크릴레이트, 이소옥틸 아크릴레이트의 알킬계 아크릴레이트 계열로부터 선택된 하나 이상인 것이 바람직하다.

상기 가교제는 희석제가 결합제와 절연층으로 형성되는 공정 중의 사슬모양 고분자의 사슬 사이에서 결합제 역할을 하는 물질로 기계적 강도와 화학적 안정성을 부여하는 물질이다. 이러한 가교제는 1,6-헥사디올 디아크릴레이트, 1,6-헥산디올 디비닐 에테르로부터 선택된 하나 이상인 것이 바람직하다.

상기 광개시제는 UV 조사에 의해 활성 라디칼을 형성하면서 중합 반응을 일으키는 물질로서, 이는 2-하이드록시-2-메틸-1-페닐-프로판-1-온 50중량%와 2,4,6-트리메틸벤조일 디페닐포스핀 옥사이드가 50 중량%로 배합된 혼합물과, 2,2-디메톡시 2-페닐아세토페논으로부터 선택된 하나 이상인 것이 바람직하다.

본 발명에 따라 형성된 전계발광 소자와 고분자 분산형 액정을 이용한 디스플레이 소자는, 전기장이 인가되지 않은 상태에서는 광이 발광 되지않거나 불투명하지만, 전기장이 인가된 상태에서는 투명해지면서 발광된다.

또한, 상기 제조방법에 의해 디스플레이 소자 제조시 단일층 상에 발광층과 액정층을 형성할 수 있으므로 공정과정을 단순화시킬 수 있을 뿐만 아니라 제작비용을 절감할 수 있고, 액정층의 전폴리머가 광경화에 의해 발광층 상에 형성되므로 상하부 기판의 부착성을 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라 내습승이 우수하고 수명시간을 증가시킬 수 있다. 특히, 액정층과 발광층을 모두 동일한 조성물인 전폴리머 사용시 상하부 기판 접착력을 보다 향상시킬 수 있다.

이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다.

또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100, 101: 기판 200, 201: 전극
300: 발광층 400: 절연층
500, 501: 후면 전극 600: 고분자 분산형 액정층

Claims (13)

1. 기판 상에 제 1전극을 형성하는 단계;
   상기 제 1기판 상에 무기 전계발광층을 형성하는 단계; 및
   상기 무기 전계발광층 상에, 액정 및 전폴리머 고분자를 포함하는 고분자 분산형 액정층을 광경화에 의해 형성하는 단계;를 포함하는 디스플레이 소자 제조방법.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 고분자 분산형 액정층 상에 제 2전극과 기판을 차례로 적층하는 단계를 더 포함하는 디스플레이 소자 제조방법.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 무기 전계발광층은 ZnS:Cu, ZnS:Mn, ZnS:Cl, ZnS:Al, ZnS:I, ZnO:Al, ZnO:Cu, ZnO:Mn, ZnS:Tb 계열로부터 하나 이상 선택되는 발광 파우더인 것을 특징으로 하는 디스플레이 소자 제조방법.
4. 제 3항에 있어서,
   상기 무기 전계발광층을 형성하는 바인더는 플로로(fluoro), 아크릴(acrylic) 및 셀룰로스(cellulose)를 포함하는 열소성 바인더, 및 전폴리머로부터 하나 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 소자 제조방법.
5. 제 4항에 있어서,
   상기 바인더와 상기 발광 파우더의 중량비는 1:99 내지 99:1인 것을 특징으로 하는 디스플레이 소자 제조방법.
6. 제 4항에 있어서,
   상기 전폴리머는 0.1 ~ 99.8중량%의 희석제, 0.1 ~ 99.8중량%의 가교제 및 0.1 ~ 99.8중량%의 광개시제를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 소자 제조방법.
7. 제 6항에 있어서,
   상기 희석제는 2-에틸헥실 아크릴레이트, 트리메틸헥실 아크릴레이트의 알킬계 아크릴레이트 계열로부터 하나 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 소자 제조방법.
8. 제 6항에 있어서,
   상기 가교제는 1,6-헥사디올 디아크릴레이트, 1,6-헥산디올 디비닐 에테르로부터 하나 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 소자 제조방법.
9. 제 6항에 있어서,
   상기 광개시제는 2-하이드록시-2-메틸-1-페닐-프로판-1-온과 2,4,6-트리메틸벤조일 디페닐포스핀 옥사이드가 배합된 조성물 또는 2,2-디메톡시 2-페닐아세토페논(2,2-Dimethoxy 2-phenylacetophenone)(DMAP) 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 디스플레이 소자 제조방법.
10. 제 9항에 있어서,
    상기 2-하이드록시-2-메틸-1-페닐-프로판-1-온과 2,4,6-트리메틸벤조일 디페닐포스핀 옥사이드는 동일한 중량으로 배합된 것을 특징으로 하는 디스플레이 소자 제조방법.
11. 제 6항에 있어서,
    상기 액정과 전폴리머 조성물의 중량비는 1:99 내지 99:1인 것을 특징으로 하는 디스플레이 소자 제조방법.
12. 제 1항 내지 제 11항의 제조방법에 의해 제조된 디스플레이 소자.
13. 제 12항에 있어서,
    전기장이 인가되지 않으면 광이 발광되지 않고 불투명하고, 전기장이 인가되면 투명해지면서 발광되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 소자.

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