KR20220159639A - 전계 발광 장치와 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 형광층에 첨가된 EL형광체가 빛을 발산하게 되며, 이 빛을 축광층이 흡수하여 발광하는 원리로 전계 발광 장치의 제조 방법을 제공한다. 더불어 사용자가 시간 설정을 자동으로 할 수 있는 컨트롤을 관리하여, EL 형광체의 수명을 개선하고 전력의 절약과 발광시간 제약의 단점을 상호 보완할 수 있게 하였다.
전도성 구성요소에 의해 분리된 층을 관통하는 하나 이상의 개구를 갖는 전기전도층을 포함하는 타이머를 이용하여 전력 소비를 줄이고, 반투명 또는 투명 전기전도성 재료로 사용될 수 있는 재료와 관련하여 일반적으로 전계발광재료에서 발생된 광에 반투명 또는 투명하고, 전도성이 있는 소정의 재료가 사용될 수 있다.
제조 방법에서는 기판, 투명전극판 상에 전도성 베이스 후면판 필름층을 도포한다. 유전체 필름층 상에 도포한 후, 유전체 필름층 상에 형광체 필름층을 도포한다. 형광체 도포액의 형광체 분산기술 및 배합기술을 이용하면 고효율의 패키징을 통한 발광 장치 제조가 가능함.
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Description
이 프로세스는 기판을 선택하는 단계를 포함하며, 형광체 필름층에 전하를 가하였을때 후면판 축광(Glow)층이 빛을 흡수하며 발광을 반복한다.
본 발명은 하부 투명 전극층과 상부 축광층을 갖고 하부 투명 전극층과 상부 보호층 위에 축광층을 덮어서 전계 발광이 선행 특허 기술보다 장시간 유지되고, 디바이스를 효율적으로 관리하기 위한 시스템에 관한 것이다. 하부 투명 전극층과 상부 전극층의 사이에는 적어도 하나의 전계 발광 영역을 형성하는 하나 이상의 기능층이 배치되어 있고, 타이머 이용을 통한 전력의 소비를 줄이고 축광층을 통한 에너지의 고효율적 활용을 할 수 있다.
1980년대부터, 전계 발광(EL) 기술은 디스플레이 디비이스 등에 널리 사용되어 오고 있는데, 전계 발광 기술의 비교적 낮은 전력 소비와 휘도, 그리고 얇은 형태로 형성될 수 있는 성능은, 여러 가지의 발광 다이오드(LED) 및 백열 기술에 바람직한 것으로 드러났다.
유기 발광소자에서는 투명 전극으로부터 전자 주입층을 통하여 발광층에 주입된 전자는 전극으로부터 정공 연관 층을 통하여 발괄층에 주입된 정공과 결합하여 여기자를 형성하고, 이 소자는 상기 여기자가 기저 상태에 도달하는 경우에 방사되는 광을 이용한다.
유기일렉트로루미너센스소자의 발광은 전극에서 주입된 전자가 발광층내에서 재결합하여 여기자를 발생하고, 그것이 발광층을 구성하는 발광재료의 분자를 여기하는 것이 기인한다고 생각되고 있다. 그래서 발광재료로서 형광색소를 사용하면, 그 색소 분자의 포토루미너센스와 같은 발광스펙트럼이 일렉트로루미네센스발광으로 얻어질 수 있다.
시판 EL 디바이스는 전통적으로, 닥터 블레이드 코팅 및 인쇄 프로세스, 예컨대 스크린 인쇄 또는 보다 근래에는 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.
종래의 프로세스는, 예컨대 볼룩면, 오목면 및 휘어진 표면 등과 같이 복잡한 토폴로지를 갖는 표면에 EL 장치를 부착하는 것이 바람직한 용례에 대해서는 제한성이 높다. 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.
더불어 개선하고 발명하고자 하는 것은 전류를 흐르게 하여 형광층에 첨가된 EL형광체가 빛을 발산하게 되며, 이 빛을 축광(glow)층이 흡수하여 발광하는 원리를 접목하는 것이다. 그리고 사용자가 시간 설정을 자동으로 할 수 있는 on/off 타이머 컨트롤을 통해 on 일 때 전류가 흘러 빛이 켜지면 이와 동시에 축광(glow)층이 빛을 흡수하고, 흡수가 끝나는 일정시간 후 자동으로 타어머가 off가 되어 흡수한 빛으로 축광(glow)의 빛으로만 발광하게되며 이와 같이 반복적으로 타이머가 작동되어 전류를 통해 빛을 발하는 형광층 및 연관 조명에 첨가된 EL 형광체의 수명을 획기적으로 개선함과 동시에 전력의 절약과 축광(glow)의 단점인 발광시간에 제약 등의 단점을 상호 보완하는 것이 발명의 핵심이다.
축광(glow)층에 도포된 종류에 따라 다양한 컬러 표현이 가능하다. 시공은 크게 표면에 직접 페인트 도포방식으로 제작, 실크스크린 방식을 통한 시트 패널을 따로 제작하여 현장에 적용이 가능하다. 연계된 응용이 가능한 부분은 제조 페인트의 종류로 크게 유성과 수용성 제조가 가능하며, 아크릭, 우레탄, 러버계열 등이 있으며 건조방식은 자연건조, 열경화, 화학적 결합경화, UV경화 등의 페인트로 제조가 가능하다. 이를 통해 표면에 스텐실 및 다양한 표현기법을 활용하여 원하는 모양으로 다양하게 빛을 발하는 시각적인 표현이 가능하다.
본 발명에 대한 실시형태에 따른 프로세스로서, EL 장치가 부착되는 타깃 아이템의 표면 또는 하단에 EL 장치를 "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, 이형광체 필름 층은 도포 중에 자외선 공급원의 영향을 받는다.
형광체 필름 층을 도포하고, 이 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 층과 전극 필름 층은 각각 스프레이 컨포멀 코팅에 의해 도포되는 것이 바람직하다. 형광체 필름 층이 후면판 필름 층 사이에 전하를 인가하였을 때 형광체 필름 층을 가로질러 형성되는 전기장에 의해 형광체 필름 층이 여기될 수 있고, 그 결과 형광체 필름층이 전계 발광을 한다.
타이머로 설정하면 형광체의 필름을 고총하여 스우치 버튼을 사용하여 일정 횟수 주입을 통하여 형광체 도포액을 여기하여 전기적 발광 효과를 나타낸다.
본 발명에 의해 고효율인 전계 발광 장치가 만족할만한 유기 발광소자를 제공할 수 있고, 전력의 낭비를 감소시킬 수 있다.
본 발명의 실시형태들의 추가적인 특징은, 이들 실시형태와 관련이 있는 분야의 당업자라면, 첨부 도면을 참조로 하여 상세한 설명과 청구범위를 읽음으로서 분명이 알게 될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 EL 형광체의 개략적인 층 도면이다. 이외에 타이머를 도구로 활용한다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 EL 형광체의 개략적인 층 도면이다. 이외에 타이머를 도구로 활용한다.
이하의 설명에서, 유사한 참조부호는 도면에 유사한 요소 및 구조를 나타내는 데 사용된다.
도 1에는 본 발명의 일 실시형태에 따른 컨포멀 EL 형광채의 전반적인 배치 구조가 도시되어 있다. EL 형광체는 기판과, 투명전극 층(11)과 전도성 후면판 전극 층과, 유전체 층(13)과, 형광체 층(12)과, 실질적으로 투명한 전도성 상부 전극과, 버스 바아, 그리고 선택적인 캡슐 층을 포함한다.
기판은 임의의 적절한 타깃 아이템의 선택된 표면으로서 EL 형광체가 부착되는 표면일 수 있다. 기판은 전도성 혹은 비전도성일 수 있고, 블록면, 오목면 및 휘어진 표면의 임의의 바람직한 조합을 구비할 수 있다. 본 발명의 일부 실시형태에서, 하단은 유리 또는 플라스틱 등의 투명한 재료이다.
장잔광을 이용한 고효율 형광체 제조, 장잔광 형광체는 태양광, 전등의 빛을 받은 후, 이들의 에너지를 차단해도 축광층(16)에 광이 잔존하여 장시간 발광함.
투명전극 층(11)은 하단에 도포된 비전도성 필름 코팅이다. 투명적극 층(11)은 이하에 더 설명하는 후속 분할배면적극 층(14)에는 전도성 층 및 반전도성 층으로부터 하단을 전기적으로 절연시키는 역할을 한다. 투명전극 층(11)은 또한 기판과 후속 층들 간의 접착을 바람직하게 촉진시킨다.
형광체 도포액의 형광체 분산기술 및 배합기술을 이용하면 고효율의 패키징을 통한 발광 장치 제조가 가능함.
연색성 및 색온도를 개선시키기 위한 방법은 녹색과 적색의 형광체를 추가적으로 첨가하여 연색성 및 색온도를 개선시키고 있으나 이러한 색의 혼합방식은 발광효율이 저하되어 고효율 백색조명을 구현시키는데 한계점이 있음.
전도성 후면판은 또한, 선택된 금속 도금에 적합한 임의의 프로세스를 이용하여 비전도성 기판에 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 후면판은, 후면판의 표면 전체에 걸쳐서의 전압을 최소화하여, 전계 발광 시스템이 적절히 작동할 수 있게 하도록, 비교적 낮은 저항을 갖는다. 일부 실시형태에서, 도금된 후면판의 저항은 1 평방 인치의 표면적당 약 1 옴 미만인 것이 바람직하다.
전계 발광 장치는 상부(발광층) 또는 기능층 중 한 층 또는 여러 층을 제작하는데 사용될 수 있고, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 흔히 사용되는 기존 기술과 결부하여 전계 발광 장치 기타 각 층을 제작할 수 있다.
유전층(13)은 두 가지 기능을 한다. 첫 번째로, 유전층(13)은 후면판 층과, 중첩되는 반도전성 형광체 층(12), 분할배면전극 층(14) 사이에 절연 배리어를 제공한다. 또한, 유전체 재료 특유의 전자기 편광 특성으로 인해, 유전체 층(13)은, 후면판과 분할 배면전극 사이에 전기장 또는 전하를 생성하는 AC 신호가 후면판 층과 상부 전극 층 사이에 인가될 때, 후면판 층과 상부 전극 층 사이에 인가될 때, 하부와 상부 전극 층 사이에 발생될 전자기장의 성능을 강화시키는 역할을 한다.
분할배면전극 층(14) 용액에 대한 대체 재료로서, 인듐 주석 산화물(ITO)과 안티몬 주석 산화물(ATO)을 함유하는 것 등이 선택될 수 있다.
본 발명의 일부 실시형태에서는, 후면판 전극 층이 전반적으로 투명한 것이 바람직할 수 있다. 이러한 경우에, 후면판 전극 층에서 전술한 상부 전극용 재료 중 어느 것이라도 사용될 수 있다.
모종의 전도성 기판 타깃 아이템의 경우, 기판과 신호 경로 사이에 절연 외피가 포함된다면, 상기 관철기술도 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 기판과 기저 상태로의 임의의 경로로부터, EL 형광체의 전계를 전기적으로 절연시킴으로써 증대시키기 때문이다.
본 발명에 있어서 유전체 층(13)의 성분과 형광체 층(12)의 성분은 불확성 미립자 성분 이외에는 화학적으로 동일하므로, 캡슐화된 불확성 미립자에 의해서만 구별되며 화학적으로 가교 결합되어 있는 단일의 이종층을 화학적으로 형성하는 연속 프로세스에서 상기한 성분들을 도포하는 것이 실용적이다.
공학적으로 변형된 EL 재료의 최근의 발전으로 인해, 상기한 형광체 층(12)용의 기본식에 도핑된 ZuS 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(SrA1)이 EL 재료로서의 가치가 입증되었다.
본 발명의 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 (8)
- 컨포멀 전계 발광 시스템의 제조방법으로서, 전류를 흐르게 하여 형광층에 첨가된 EL 형광체가 빛을 발산하게 되며, 이 빛을 축광(glow)층이 흡수하여 활용할 수 있는 단계 :
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 있고 전류를 흐르게 하여 형광층에 첨가된 EL형광체가 빛을 발산하게 되며, 이 빛을 축광(glow)층이 흡수하여 발광하게 하는 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 것인데 사용자가 시간 설정을 자동으로 할 수 있는 별도의 장치인 타이머를 활용하여 on/off 타이머 컨트롤을 통해 전류가 흘러 빛이 켜지면 이와 동시에 빛을 흡수가 끝나는 일정 시간 후 자동으로 타이머가 off가 되어 흡수한 빛으로 축광(glow)의 빛으로만 발광하게되며 이와 같이 반복적으로 타이머를 자동으로 작동되게 장치하여 전류를 통해 빛을 발하는 형광층과 조명에 첨가된 EL 형광체의 수명을 개선하고 동시에 전력의 전략과 축광(glow)의 단점인 발광시간의 제약 등을 상호 보완하여 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 장치의 중첩된 층을 통한 광의 전파를 가능하게 하는 광굴절 특성을 갖게 하고 축광(glow)에 도포된 종류에 따라 다양한 컬러를 표현하는 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 단계에 시공은 크게 표면에 직접 페인트를 도포하는 방식으로 제작, 실크스크린 방식을 통한 시트 패널을 따로 제작하여 현장에 적용이 가능하게 하는 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 필름층을 도포하는 단계에 제조 페인트의 종류를 크게 유성과 수용성 제조가 가능하게 하며, 아크릭, 우레탄, 러버계열 등이 있으며 건조방식을 자연건조, 열경화, 화학적 결합 경화, UV경화 등의 페인트로 제조하는 방식과 병행하여 활용하면서 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, 장치가 전계 발광을 발할 수 있고, 상기 전계 발광 상기 기판의 대향면들에서 방출되는 것인 컨포멀 전계 발광 시스템의 제조 방법. - 장잔광을 이용한 고효율 형광체 제조, 장잔광 형광체는 태양광, 전등의 빛을 받은 후, 이들의 에너지를 차단해도 장시간 발광함.
- 형광체 도포액의 형광체 분산기술 및 배합기술을 이용하면 고효율의 패키징을 통한 발광 장치 제조가 가능함.
- 표면에 스텐실 및 다양한 표현기법을 활용하여 원하는 모양으로 다양하게 빛을 발하는 시각적인 표현이 가능함.
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| KR102232550B1 (ko) | 2012-01-03 | 2021-03-30 | 다크사이드 사이언티픽, 인크. | 전계 발광 디바이스와 그 제조 방법 |
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- 2021-05-26 KR KR1020210067483A patent/KR20220159639A/ko not_active Application Discontinuation
Patent Citations (2)
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