WO2016043477A1 - 전기발광 기능이 부여된 스마트윈도우 - Google Patents

전기발광 기능이 부여된 스마트윈도우 Download PDF

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WO2016043477A1
WO2016043477A1 PCT/KR2015/009578 KR2015009578W WO2016043477A1 WO 2016043477 A1 WO2016043477 A1 WO 2016043477A1 KR 2015009578 W KR2015009578 W KR 2015009578W WO 2016043477 A1 WO2016043477 A1 WO 2016043477A1
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WO
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electrode
liquid crystal
light emitting
substrate
emitting layer
Prior art date
Application number
PCT/KR2015/009578
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English (en)
French (fr)
Inventor
허기석
김은미
오정표
Original Assignee
한국생산기술연구원
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1334—Constructional arrangements; Manufacturing methods based on polymer dispersed liquid crystals, e.g. microencapsulated liquid crystals
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B33/00—Electroluminescent light sources
    • H05B33/12—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces
    • H05B33/14—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces characterised by the chemical or physical composition or the arrangement of the electroluminescent material, or by the simultaneous addition of the electroluminescent material in or onto the light source

Definitions

  • the present invention relates to a smart window, and more particularly, in addition to the transparent and opaque functions of the smart window is provided with an electroluminescence function to emit light having a predetermined color by operation by the electroluminescent unit provided together,
  • the present invention relates to a smart window provided with an electroluminescent function having various functions such as making it opaque while emitting a color or making a desired portion transparent while emitting a predetermined color.
  • a smart window is changed into a transparent, opaque, or translucent state by transmitting or scattering light according to the application of a power source, and is also called a transmittance variable glass, a dimming glass, or a smart glass.
  • the polymer dispersed liquid crystal becomes opaque or translucent by scattering light because the direction of the liquid crystal becomes irregular when there is no voltage.
  • the direction of the liquid crystal changes neatly so that light is transmitted to form a transparent state. .
  • the smart window in the prior art using the polymer dispersed liquid crystal is limited in its use in most of the technologies that simply use a function of transmitting light or making it opaque. This is due to the fact that only light transmission and scattering can be achieved, and thus, a smart window technology having more various functions is required.
  • Another object of the present invention when the light is blocked while blocking the light, when the predetermined light is emitted while blocking the light, when it is dark while transmitting the light, the predetermined It is to have a variety of functions, such as when the light is emitted.
  • another object of the present invention is to provide a variety of functions by appropriately setting the region for allowing light to be emitted and the region for allowing light to be transmitted according to the situation.
  • the present invention for achieving the above object, a predetermined first substrate and second substrate; First and second electrodes formed on the first substrate and the second substrate, respectively; A polymer dispersed liquid crystal and a light emitting layer positioned between the first electrode and the second electrode; A common substrate positioned between the polymer dispersed liquid crystal and the light emitting layer; An EL electrode positioned between the light emitting layer and the common substrate; And a liquid crystal electrode positioned between the common substrate and the polymer dispersed liquid crystal.
  • a predetermined first substrate and a second substrate First and second electrodes formed on the first substrate and the second substrate, respectively; A polymer dispersed liquid crystal and a light emitting layer positioned between the first electrode and the second electrode; And a common electrode disposed between the light emitting layer and the polymer dispersed liquid crystal.
  • a smart window with an electroluminescence function further comprises a diffusion barrier positioned between the common electrode and the polymer dispersed liquid crystal.
  • the common electrode provides a smart window with an electroluminescent function characterized in that the organic / inorganic transparent electrode.
  • the first substrate and the second substrate which are located facing each other; First and second electrodes formed on the first and second substrates, respectively; And a polymer dispersed liquid crystal light emitting layer part disposed between the first electrode and the second electrode, wherein a predetermined pattern groove is formed in a light emitting layer of the polymer dispersed liquid crystal light emitting layer part, and a polymer dispersed type is formed in a predetermined pattern groove formed in the light emitting layer. It provides a smart window is provided with an electroluminescent function characterized in that the liquid crystal is provided.
  • the first electrode is made of a transparent electrode
  • the second electrode provides a smart window with an electroluminescent function, characterized in that made of a transparent electrode or a metal electrode.
  • a liquid crystal curing step of performing a curing process for the polymer dispersed liquid crystal is performed by the first electrode and the second substrate, respectively.
  • a smart window manufacturing method characterized in that it further comprises a diffusion barrier forming step of forming a diffusion barrier on the common electrode.
  • a liquid crystal curing step of performing a curing process for the polymer dispersed liquid crystal is performed by the first electrode and the first substrate and the second substrate, respectively.
  • a liquid crystal curing step of curing the polymer dispersed liquid crystal is
  • a smart window with an electroluminescent function further comprising the step of forming an insulating layer between the light emitting layer and the second electrode.
  • the present invention configured as described above has a function that can be used in a variety of ways by adding a function of emitting a predetermined light by the electroluminescent unit in addition to the function of transparent or opaque due to the projection of light by the smart window.
  • the other effect of the present invention is that when it is dark while blocking the light, when the predetermined light is emitted while blocking the light, when it is dark while transmitting the light, it is predetermined while transmitting the light. It is possible to implement a variety of functions, such as when the light to emit light.
  • another effect according to the present invention is to provide a variety of functions by appropriately setting the area for allowing light to be emitted and the area for allowing light to be transmitted according to the situation.
  • the smart window operating means for transmitting light and the electroluminescent unit for emitting light are operated together, and thus, a structure for protecting the light emitting layer or the polymer dispersed liquid crystal is provided to have stability of the structure.
  • FIG. 1 is a schematic explanatory diagram of a method for manufacturing a smart window according to the present invention.
  • Figure 2 is an exemplary view showing a light emitting state and an opaque operating state in the transparent operating state of the smart window manufactured by the method for manufacturing a smart window according to the present invention.
  • FIG. 6 is a structural diagram of an example in which an EL electrode and a liquid crystal electrode are formed on both sides of a common substrate in the method of manufacturing a smart window according to the present invention, in which all layers are combined.
  • FIG. 7 is a structural diagram of an embodiment in which a predetermined pattern of a lattice pattern is formed on an EL electrode in an embodiment in which an EL electrode and a liquid crystal electrode are formed on both sides of a common substrate in the method of manufacturing a smart window according to the present invention.
  • FIG. 9 is a whole layer structure diagram laminated in a state where a single common electrode is formed in the electroluminescent unit in the method of manufacturing a smart window according to the present invention.
  • FIG. 10 is a structural diagram of an electroluminescent unit of the embodiment further provided with a diffusion barrier in the front direction of the electroluminescent unit in the method of manufacturing a smart window according to the present invention.
  • FIG. 11 is a layer structure diagram of the entire smart window of the embodiment further provided with a diffusion barrier in the front direction of the electroluminescent part in the method of manufacturing a smart window according to the present invention.
  • FIG. 13 is a layer structure diagram of an entire smart window of an embodiment including an organic / inorganic transparent electrode in a front direction of an electroluminescent part in a method of manufacturing a smart window according to the present invention.
  • FIG. 19 is a manufacturing flowchart of an embodiment in which an EL electrode and a liquid crystal electrode are formed on both sides of a common substrate in the method of manufacturing a smart window according to the present invention.
  • 20 is a manufacturing flowchart of an embodiment in which a single common electrode is formed in an electroluminescent unit in the method of manufacturing a smart window according to the present invention.
  • 21 is a manufacturing flowchart of an embodiment in which the diffusion barrier is further provided in the front direction of the electroluminescent part in the method of manufacturing a smart window according to the present invention.
  • FIG. 22 is a manufacturing flowchart of an embodiment including an organic / inorganic transparent electrode in the front direction of the electroluminescent unit in the method of manufacturing a smart window according to the present invention.
  • the smart window 10 is provided with the electroluminescent function according to the present invention, in addition to the smart window function having a transparent and opaque function, as shown in Figure 1 to 23 attached, by having a configuration having an electroluminescent function together Electroluminescence in the desired color is achieved, as well as transparent and opaque operation.
  • a polymer dispersed liquid crystal (PDLC) is used as the configuration for the transparent and opaque functions used therein, but is not limited thereto.
  • the polymer dispersed liquid crystal (polymer dispersed liquid crystal) layer includes liquid crystal particles and a photosensitive polymer solution.
  • the photosensitive polymer is cured, and a plurality of pores are generated in the polymer dispersed layer, and the liquid crystal particles are included in the pores.
  • the polymer molecules surrounding the liquid crystal and the liquid crystal particles are randomly arranged so that light cannot be transmitted.
  • the liquid crystals are polarized and arranged with regularity, and polymer molecules are also arranged along the transmission axis.
  • a basic configuration embodiment of the smart window according to the present invention will be described with reference to FIG. 1, wherein a first substrate 21 to be described later and a first electrode which is a transparent electrode formed on the first substrate 21 are described. 31) and the polymer dispersed liquid crystal 41 formed on the first electrode 31 to perform transparent and opaque transmission.
  • the smart window provided in this way, the operation does not emit a predetermined light in the electroluminescent unit (EL) without transmitting light by the polymer dispersed liquid crystal 41 for transparent and opaque operation; An operation of transmitting light by the polymer dispersed liquid crystal 41 and not emitting predetermined light from the electroluminescent unit EL; An operation of emitting predetermined light from the electroluminescent unit EL without transmitting light by the polymer dispersed liquid crystal 41; And an operation of emitting a predetermined light from the electroluminescent unit EL while transmitting light by the polymer dispersed liquid crystal 41.
  • the left side of FIG. 2 shows an example of emitting light while having a predetermined color while the right side of FIG. 2 shows an example of emitting light while having a predetermined color while being opaque.
  • the light emitted thereto may be implemented to have a predetermined color of green, blue, orange, white, and the like.
  • the 'front' and 'rear' are merely terms for easily explaining the technology of the present invention, and do not always mean 'front' and 'backward' absolutely, and the light emitted and the light transmitted according to the implementation situation.
  • the direction of the front and rear on the basis of the direction will be described as an embodiment.
  • the liquid crystal coating step of coating the polymer dispersed liquid crystal 41 on the second electrode 31 is performed.
  • the polymer dispersed liquid crystal 41 has a transparent and opaque function through light transmission and scattering, and also has a function of emitting predetermined light by the electroluminescent unit EL.
  • the transparent electrode TCO may be made of ITO (InSnO), InZnO, ZnO, InZnSnO, TiInZnO, NiInZnO, AZO, BZO, GZO (Ga-doped ZnO), or the like.
  • Two TCO second electrodes 31 formed on the substrate are required on both sides for transparent operation and electroluminescent operation.
  • the electroluminescent unit EL including a second substrate on which a second electrode such as a transparent electrode TCO or an electrode is deposited is covered thereon.
  • the second substrate 22 includes a predetermined second substrate 22 and a second electrode 32 formed on the second substrate 22.
  • the light emitting layer 51 formed on the second electrode 32 it is possible to change the light emitted by selecting the material of the light emitting layer 51 as known.
  • a step of forming the second electrode forming the second electrode 32 on the second substrate 22 and forming the light emitting layer 51 on the second electrode 32 is performed. Including the light emitting layer forming step and the like to form the electroluminescent unit (EL).
  • electroluminescent unit Referring to the embodiment of the electroluminescent unit (EL) in more detail in detail as follows.
  • the EL basic structure can be provided as in the basic configuration example of Figs. 3A, 3B and the like.
  • the EL structure is typically divided into a thick film type (single-layer (FIG. 3A)) and a thin film type (multi-layer (FIG. 3B)), as shown in Figs. 3A and 3B. It will be described and may be applied to other applications.
  • a transparent electrode is deposited on a substrate (glass or flexible sub) second substrate 22 using a sputter.
  • TCO examples include ITO (InSnO), InZnO, ZnO, InZnSnO, TiInZnO, NiInZnO, AZO, BZO, GZO (Ga-doped ZnO), and the like.
  • the first and second substrates 21 and 22 are formed on the first and second substrates 22 and 22, respectively.
  • An electrode layer is formed of the first electrode 31, the second electrode 32, or the like.
  • a polymer dispersed liquid crystal 41 and a light emitting layer 51 positioned between the first electrode 31 and the second electrode 32.
  • the polymer dispersed liquid crystal 41 performs transparent and opaque operation.
  • the light emitting layer 51 emits light.
  • the polymer dispersed liquid crystal 41 and the light emitting layer 51 may include a common electrode member for operating the polymer dispersed liquid crystal 41 and the light emitting layer 51, respectively.
  • the common substrate 101 positioned between the polymer dispersed liquid crystal 41 and the light emitting layer 51, the EL electrode 102 positioned between the light emitting layer 51 and the common substrate 101, and the common substrate ( 101 and the liquid crystal electrode 103 positioned between the polymer dispersed liquid crystal 41.
  • the insulating layer 52 may be further included between the emission layer 51 and the second electrode 32.
  • the electroluminescent unit may be formed of the second substrate 22, the second electrode 31, the insulating layer 52, the light emitting layer 51, the EL electrode 102, the second substrate 22, and the like. (EL), and the smart window structure including the remaining second substrate 22, the liquid crystal electrode 103, the polymer dispersed liquid crystal 41, the first electrode 31, and the first substrate 21. To form a transparent and opaque working configuration.
  • the common electrode member is formed of the EL electrode 102, the common substrate 101, the liquid crystal electrode 103, and the like.
  • the first electrode 31 and the second electrode 32 are formed on the first substrate 21 and the second substrate 22 as shown in FIGS. 4 to 6, 19, and the like as the first embodiment, respectively.
  • the electrode forming step is performed.
  • the common electrode forming step of forming the EL electrode 102 and the liquid crystal electrode 103 on both surfaces of the common substrate 101 is performed.
  • a liquid crystal coating step of coating the polymer dispersed liquid crystal 41 on the first electrode 31 is performed, and a lamination step of placing the liquid crystal electrode 103 on the coated polymer dispersed liquid crystal 41 is performed.
  • the liquid crystal curing step of performing the curing process for the polymer dispersed liquid crystal 41 is performed to form the entire layer.
  • an insulating layer forming step of forming an insulating layer 43 between the light emitting layer 44 and the second electrode may be further performed.
  • a predetermined pattern is formed on the EL electrode 102 to emit light in a predetermined pattern by the EL electrode 102, so that in some embodiments of the present invention, a predetermined pattern is applied to the application of electricity. Can be implemented.
  • a smart window including a PDLC, and manufactures a smart window by sharing an electrode (i.e., an EL electrode 102 and a liquid crystal electrode 103) made of an ITO film between the electroluminescent unit EL.
  • an electrode i.e., an EL electrode 102 and a liquid crystal electrode 103 made of an ITO film between the electroluminescent unit EL.
  • the TCO electrode layer for the smart window is first manufactured.
  • the first electrode 31 of the TCO film is deposited using a sputter.
  • the first electrode 31 Since the first electrode 31 must maintain a transparent state when the voltage is ON when the smart window is driven, it is preferable to use a TCO film having high light transmittance and electrical conductivity as the electrode layer.
  • the first electrode 31 layer which is a transparent electrode, is made of ITO (InSnO), InZnO, ZnO, InZnSnO, TiInZnO, NiInZnO, AZO, BZO, GZO (Ga-doped ZnO), and more preferably ITO (Indium Tin). Oxide).
  • the electroluminescent unit EL is manufactured.
  • TCO films ie, the first electrode 31, the EL electrode 102, the liquid crystal electrode 103, the second electrode 32, etc.
  • the external light emitting layer and the insulating layer use screen printing, spin coating, dip coating, or the like.
  • the electroluminescent part (EL) structure of another embodiment only one side of the electrode is formed by depositing 5 TCO film. 102 and the liquid crystal electrode 103 and the like is used by further evaporation.
  • the electroluminescent element EL itself must pass light in one or both directions.
  • transparent electrode types include ITO (InSnO), InZnO, ZnO, InZnSnO, TiInZnO, NiInZnO, AZO, BZO, GZO (Ga-doped ZnO), and mainly ITO (Indium Tin) Oxide).
  • the fluorescent layer serving as the light emitting layer emits light by a predetermined electric field applied to the insulating layer / dielectric layer.
  • the most essential element of the fluorescent layer is the light emission center. Light emission starts when the EL is excited by the electrons in the light emission center from the electric field.
  • the emission center should be appropriately doped.
  • Commonly used phosphors include Cu doped ZnS, Cu, Mn doped ZnS, Y 2 O 3 : Eu, Zn 2 SiO 4 : Mn, MgWO 4 , CaWO 4 : Pb, ZnSe , Cas, SrS, etc. and mainly uses Cu deped ZnS, Cu, Mn doped ZnS.
  • the insulating layer / dielectric layer surrounding the fluorescent layer which is a light emitting layer, protects from the external environment (humidity, etc.) and applies an electric field of a certain value or more so that the fluorescent layer (emission layer) emits light. It regulates not to flow.
  • the insulation layer / dielectric layer affects the threshold value of light emission through various factors in constructing the device, such as the dielectric constant of the insulator or the interface state of the dielectric layer and the phosphor layer, and the thickness of the dielectric layer. . It also determines to what extent high breakdowns do not occur. Dielectric materials include BaTiO 3, SrTiO 3 , Ta 2 O 5 , BaTa 2 O 6 , and mainly BaTiO 3 .
  • the insulating layer / dielectric layer may be formed on one side of the light emitting layer, and if necessary, may be provided on both sides of the light emitting layer.
  • the second electrode 32 which is a rear electrode, is called a Rare electrode.
  • the second electrode 32 may not be a transparent electrode.
  • the light emitting direction can be fixed to only one side of the transparent electrode layer.
  • a TCO film that is a transparent electrode is used, and Al and Ag layers are mainly used as the metal layer. Reflection from the second electrode 32, which is a Rare electrode, can be hidden using a neutral density (ND) filter or a circularly polarizing filter.
  • ND neutral density
  • the first electrode and the EL (electroluminescent part) element provided as described above are combined.
  • the PDLC polymer dispersed liquid crystal 41
  • the liquid crystal electrode of the TCO deposited on the lower surface of the EL element substrate.
  • Laminating the (103) layer into the first electrode 31 layer >>
  • the light emitting smart window is manufactured by the UV curing process for PDLC hardening coated between the lower layer of the 1st electrode and the upper layer which is the electroluminescent part (EL).
  • the (glass or PET) first substrate 21 has a smart window function (ie, a polymer dispersed liquid crystal (PDLC) 23).
  • a smart window function ie, a polymer dispersed liquid crystal (PDLC) 23.
  • PDLC polymer dispersed liquid crystal
  • a predetermined pattering on the EL electrode 102 layer of 5 TCO of the electroluminescent unit (EL) element layer, it may be performed to emit only a portion of the predetermined pattering when driving the electroluminescent unit (EL). . That is, it can be implemented to emit light in the form of a flower or various characters.
  • the polymer when electricity is applied through the first electrode 31 and the liquid crystal electrode 103, the polymer is transparent by the polymer dispersed liquid crystal 41, and when the second electrode 32 and the EL electrode 102 are operated, light emission is performed. .
  • first electrode 31 and the second electrode 32 may be operated, or the first electrode 31, the liquid crystal electrode 103, the EL electrode 102, and the second electrode 32 may be operated. In this case, the light emitting operation and the transparent operation are performed together.
  • FIG. 4 FIG. 8, FIG. 9, FIG. 20 and the like, an embodiment in which the structure of the electroluminescent unit EL in the above-described second embodiment will be described more simply.
  • the electrode 31 and the second electrode 32 is included.
  • a polymer dispersed liquid crystal 41 and a light emitting layer 51 are disposed between the first electrode 31 and the second electrode 32.
  • the common electrode 111 may be disposed between the emission layer 51 and the polymer dispersed liquid crystal 41.
  • electroluminescence and transparent operation are performed using one common electrode 111.
  • the insulating layer 52 is further provided between the light emitting layer 51 and the second electrode 32.
  • an electroluminescent function of the light emitting layer 51 is performed together with the second electrode 32 as the common electrode 111 as one single electrode, and the polymer dispersed liquid crystal 41 together with the first electrode 31 on the other side. To achieve transparency and opacity.
  • An electrode forming step of forming the electrodes 32, and a light emitting layer forming step of forming the light emitting layer 51 on the second electrode 32 are performed.
  • the common electrode forming step of forming the common electrode 111 on the light emitting layer 51 is performed, thereby providing a common electrode capable of achieving electroluminescence and transparent transmission functions.
  • a liquid crystal coating step of coating the polymer dispersed liquid crystal 41 on the first electrode 31 and a lamination step of placing the common electrode 111 on the coated polymer dispersed liquid crystal 41 are performed.
  • the liquid crystal curing step of performing the curing process for the polymer dispersed liquid crystal 41 is performed to complete the layer configuration of the smart window according to the present invention.
  • each component in the second embodiment that is, the light emitting layer, the electrodes, the insulating layer / dielectric layer, the substrate, and the polymer dispersed liquid crystal can be implemented by applying the configuration and characteristics of the previous embodiment.
  • the common electrode which is a transparent electrode such as ITO directly on the insulating layer 52 (dielectric layer, insulator layer) or the light emitting layer 51 (active layer) ( 111) is produced by lamination with a coating layer of polymer dispersed liquid crystal (PDLC, 41).
  • PDLC polymer dispersed liquid crystal
  • the embodiment described above is to deposit the reverse order of deposition when fabricating the electroluminescent device.
  • the first electrode 31 of the TCO film is deposited on the first substrate 21 of PET or Glass.
  • the first electrode 31 of the TCO film is deposited using a sputter.
  • an electroluminescent unit (EL) device is manufactured.
  • the second electrode 32 which is the back electrode of the TCO film, is formed on the second substrate 22 of PET or Glass, and 5 the insulation layer / dielectric layer 52 of the insulator layer is formed.
  • the light emitting layer 51 is formed in the order of forming the common electrode 111 of the TCO film.
  • the front and back electrodes are deposited using a sputter, and the light emitting layer and the insulating layer / dielectric layer use screen printing, spin coating, dip coating, and the like.
  • the smart window device and the EL device are combined.
  • the polymer dispersion liquid crystal (PDLC) 41 is coated on the first TCO first electrode 31, and the common electrode 111 layer of the seventh TCO deposited on the EL element is removed.
  • Laminating to the first electrode 31 layer UV curing process for curing the polymer dispersed liquid crystal (PDLC) 41 coated between the first electrode 31 of the lower layer and the electroluminescent unit EL of the upper layer. It is.
  • the common electrode 111 of 7 TCO is shared together for the operation of the polymer dispersed liquid crystal 41 and the operation of the light emitting layer 51 of the electroluminescent unit EL, thereby manufacturing a light emitting smart window.
  • FIGS. 4, 10, 11, and 21 a third embodiment in which the diffusion barrier 121 is further formed on the electroluminescent unit EL, as shown in FIGS. 4, 10, 11, and 21, will be described. That is, as shown in FIGS. 4, 10, and 11, the first electrode formed on the predetermined first substrate 21 and the second substrate 22, the first substrate 21, and the second substrate 22, respectively. And a polymer dispersed liquid crystal 41, a light emitting layer 51, and the like, which are positioned between the first electrode 31 and the second electrode 32.
  • the common electrode 111 is disposed between the light emitting layer 51 and the polymer dispersed liquid crystal 41.
  • a common electrode forming step of forming the common electrode 111 on the emission layer 51 is performed to provide an electroluminescent unit.
  • the third embodiment further includes a diffusion barrier forming step of forming the diffusion barrier 121 on the common electrode 111.
  • the manufacturing process of the smart window of the third embodiment may be performed.
  • the smart window may be embodied by performing a number of processes for generally known operation.
  • the smart window according to the present invention may be different from the conventional display means.
  • the polymer dispersed liquid crystal 41 has a transparent and opaque function through light transmission and scattering, and also has a function of emitting predetermined light by the electroluminescent unit EL.
  • the characteristics of the components of the third embodiment may apply the characteristics of the components in the first and second embodiments described above.
  • a thin Al 2 O 3 or SiO which is a transparent barrier layer on the top or bottom of the ITO thin film. It is formed by depositing a diffusion barrier 121 of two layers.
  • 1 deposits the first electrode 31 of 2 TCO film on the first substrate 21 of PET or Glass.
  • TCO film is deposited using sputtering
  • the electroluminescent unit EL is manufactured.
  • Electrodes such as front and rear electrodes are deposited using a sputter, and other light emitting layers and insulating layers / dielectric layers are used for screen printing, spin coating, dip coating, and the like.
  • the diffusion barrier layer of (SiO 2 , Al 2 O 3 .. ) as a transparent oxide layer on the common electrode 111 . (121) is thinly coated.
  • a light emitting smart window is manufactured as a single device by sharing the common electrode 111 layer of 7 TCO with the encapsulation function in the middle shared between the polymer dispersed liquid crystal, which is a light emitting element, and the EL element.
  • first electrode 31 and the second electrode 32 and the polymer dispersed liquid crystal 41 and the light emitting layer 51 positioned between the first electrode 31 and the second electrode 32 are provided.
  • An electroluminescent unit EL is provided.
  • a common electrode positioned between the light emitting layer 51 and the polymer dispersed liquid crystal 41 is included.
  • the fourth embodiment is characterized in that the common electrode is made of an organic / inorganic transparent electrode 131.
  • the first electrode 31 and the second electrode are formed on the first substrate 21 and the second substrate 22.
  • An electrode forming step of forming the electrodes 32, respectively, is performed, and a light emitting layer forming step of forming the light emitting layer 51 on the second electrode 32 is performed.
  • the organic / inorganic transparent electrode forming step of forming the organic / inorganic transparent electrode 131 on the light emitting layer 51 is performed as a common electrode.
  • a liquid crystal coating step of coating the polymer dispersed liquid crystal 41 on the first electrode 31, a lamination step of placing the organic / inorganic transparent electrode 131 on the coated polymer dispersed liquid crystal 41, and a polymer A smart window layer is formed by performing a liquid crystal curing step of performing a curing process on the dispersed liquid crystal 41.
  • the characteristics of the components of the fourth exemplary embodiment may be implemented by applying the characteristics of the components of the other exemplary embodiments described above.
  • the first electrode 31 of the 2 TCO film is deposited on the first substrate 21 of PET or Glass.
  • TCO film is deposited using a sputter.
  • the second electrode 32 which is the back electrode of the TCO film, is formed on the second substrate 22 of PET or Glass, and the insulator layer insulation layer / dielectric layer 52 is formed.
  • the front and rear electrodes (TCO, Oxide / Metal / Oxide film) are deposited using a sputter, and the light emitting layer and the insulating layer / dielectric layer use screen printing, spin coating, dip coating, and the like.
  • the upper TCO electrode layer is manufactured as an organic / inorganic TCO electrode in order to prevent inflow and diffusion of the polymer dispersed liquid crystal (PDLC) 131 into the electroluminescent unit (EL) device.
  • organic / inorganic TCO electrode layers include Oxide / Metal / Oxide (ITO / Ag / ITO), ITO / PEDOT: PSS / ITO, and the like.
  • PDLC polymer dispersed liquid crystal
  • organic / inorganic transparent electrode 131 layer of organic / inorganic TCO (Oxide / Metal / Oxide) is shared by the smart polymer dispersed liquid crystal and the electroluminescent unit (EL) to produce a light emitting smart window as a device. do.
  • 1 deposits the first electrode 31 of the 2 TCO film on the first substrate 21 of PET or Glass.
  • TCO film is deposited using sputtering
  • the electroluminescent unit EL is manufactured.
  • the front and back electrodes are deposited using a sputter, and the light emitting layer and the insulating layer / dielectric layer use screen printing, spin coating, dip coating, and the like.
  • the smart window alone ON / OFF drive and the EL alone ON / OFF drive and both are driven simultaneously to enable transparent-light emitting and opaque-light emitting modes.
  • one electrode of the electroluminescent part EL is formed of a metal layer.
  • the second electrode 32 on the side of the electroluminescent part EL with a metal film such as Al or Ag, light is emitted only to one side, so that the intensity of the light is strong, It is to provide a single-sided light emitting smart window that reduces fatigue.
  • a first substrate 21 formed on a predetermined first substrate 21 and second substrate 22, first substrate 21, and second substrate 22, respectively.
  • a polymer dispersed liquid crystal 41 and a light emitting layer 51 are formed between the electrode 31 and the second electrode 32, and the first electrode 31 and the second electrode 32.
  • a common electrode 111 positioned between the 51 and the polymer dispersed liquid crystal 41 is provided.
  • the second electrode 32 is made of a metal electrode.
  • the first electrode, the second electrode, the common electrode (Metal, TCO film) and the like are deposited using a sputter, and the other light emitting layer, insulating layer / dielectric layer is used for screen printing, spin coating, dip coating and the like.
  • the metal electrode 411 of the metal layer when both electrodes are used as transparent electrodes when the EL device is manufactured, light is emitted to both sides.
  • the second electrode which is one electrode, is coated with a metal layer, light is transmitted. Because light is not reflected, light is not emitted toward the metal, and light is emitted only toward the common electrode and the first electrode, which are transparent electrodes.
  • the metal type of the metal electrode 411 Al and Ag metal layers are typical.
  • the electroluminescent unit EL is coupled.
  • the light emitting smart window is manufactured as one device by sharing the other electrode layer? TCO common electrode with the EL element as an electrode for polymer dispersed liquid crystal.
  • the sixth embodiment is to provide an embodiment in which a predetermined pattern groove is formed in the light emitting layer of the electroluminescent unit EL and a polymer dispersed liquid crystal is provided in the pattern groove.
  • the first substrate 21 and the second substrate 22 which are located opposite to each other, as shown in FIGS.
  • a predetermined pattern groove is formed in the light emitting layer 153 of the light emitting layer part, and the polymer dispersed liquid crystal 154 is provided in the predetermined pattern groove formed in the light emitting layer 153.
  • the substrate preparation step of preparing the first substrate 21 on which the first electrode 31 is formed and the second substrate 22 on which the second electrode 32 is formed is performed as shown in FIGS. 16 to 18 and 23.
  • a light emitting layer 153 having a predetermined pattern of shadow masks 152 is formed between the first electrode 31 and the second electrode 32, and the light emitting layer 153 having a pattern groove is formed by removing the shadow mask 152.
  • a light emitting layer forming step having a) is performed.
  • a basic polymer dispersed liquid crystal light emitting layer portion As an example of the light emitting layer forming step, referring to FIG. 16, a light emitting layer 153 including a predetermined shadow mask 152 on one of the first electrode 31 and the second electrode 32.
  • the shadow mask 152 is formed in the light emitting layer 153 in a predetermined pattern, and the shadow mask 152 uses a generally known technique.
  • the light emitting layer curing step of curing the light mask layer 152 from the light emitting layer 153 with the predetermined pattern groove formed thereon is performed. That is, the groove having a predetermined pattern is formed by removing the shadow mask 152 from the light emitting layer 153.
  • the polymer dispersed liquid crystal 154 is coated on the light emitting layer 153 to perform the liquid crystal coating step in which the polymer dispersed liquid crystal 154 is applied to a predetermined pattern groove of the light emitting layer 153.
  • liquid crystal curing step of placing the remaining electrode in the light emitting layer forming step on the polymer dispersed liquid crystal 154 and curing the polymer dispersed liquid crystal 154 is performed in a predetermined pattern groove of the light emitting layer 153 as shown in FIG.
  • the polymer dispersed liquid crystal tablet 154 is formed to form a polymer dispersed liquid crystal light emitting layer part.
  • the polymer dispersed liquid crystal and the electroluminescent unit EL are manufactured together.
  • the second electrode 32 of 6 TCO film is deposited on the second substrate 22 of 7 PET or Glass.
  • Sample size of these electrodes was made 50 x 50 mm, TCO film is deposited using a sputter.
  • 4 active layer (light emitting layer 153) is coated using a spin coater.
  • Active layer (light emitting layer 153) thickness is about 30um, Cu doped ZnS, Cu, Mn doped Zns, Y 2 O 3 : Eu, Zn 2 SiO 4 : Mn, MgWO 4 , CaWO 4 : Pb, ZnSe It is prepared using phosphor powder such as Cas, SrS.
  • the temperature is 70 °C. As a result, a predetermined pattern groove is formed in the emission layer 153.
  • 5 PDLC (154) is coated on the 4 active layer (light emitting layer 153) after the curing.
  • PDLC 154 thickness is ⁇ 20um.
  • the light curing smart window is manufactured by including the polymer dispersed liquid crystal and the light emitting layer through the UV curing process so that the PDLC 154 may be cured.
  • the light emitting smart window has an EL element ⁇ 5 V and a PDLC ⁇ 10 V when driven with DC.
  • AC voltage is generally used when driving the smart window, because the liquid crystal burns out when the DC voltage is used, and the PDLC liquid crystal lifetime does not last long.
  • high voltage is required to use AC voltage when driving EL.
  • the test can be driven by DC.
  • smart window AC drive requires 90 ⁇ 100V
  • EL device requires AC 150V or higher.
  • ITO InSnO
  • InZnO InZnO
  • ZnO InZnSnO
  • TiInZnO MiInZnO
  • AZO BZO
  • GZO Ga-
  • TCO transparent electrode
  • the light emitting layer (fluorescent layer) emits light by a predetermined electric field applied to the insulating layer
  • materials include Cu doped ZnS, Cu, Mn doped Zns, Y 2 O 3 : Eu, Zn 2 SiO 4 : Mn, MgWO 4 , CaWO 4 : Pb, ZnSe, Cas, SrS and the like.
  • the insulating layer plays a role of applying an electric field of a predetermined value or more so that the fluorescent layer (luminescent layer) emits light, and also controls to prevent an overcurrent from flowing through the device.
  • the dielectric material of the insulating layer BaTiO 3 and SrTiO are used. 3 , Ta 2 O 5 , BaTa 2 O 6, and the like.
  • the light emitting layer and the insulating layer / dielectric layer may form a layer using screen printing, spin coating, dip coating, or the like.
  • the smart window is controlled by a controller (not shown), and transmits light according to a method of applying power to a first electrode, a second electrode, a common electrode, an EL electrode, and a liquid crystal electrode. Control to perform a light emitting function.
  • the smart window includes a first electrode 31, a second electrode 32, and a common electrode 111 (in some embodiments, an EL electrode 102 and a liquid crystal electrode 103).
  • the polymer dispersed liquid crystal 41 and the light emitting unit 51 of the electroluminescent unit EL are positioned between the electrodes constituting the layer such as a common electrode member).
  • the electroluminescent unit (EL) and the like to operate the transmission and the light emission operation step that is performed together with the light transmission.
  • the transparent or opaque operation according to the smart window configuration, the light emitting operation by the electroluminescent unit, etc. are implemented through one smart window, which has the advantage of reducing unnecessary members.
  • the present invention configured as described above has a function that can be used in a variety of ways by adding a function of emitting a predetermined light by the electroluminescent unit in addition to the function of transparent or opaque due to the projection of light by the smart window.
  • the present invention when it is dark while blocking light, when it is dark while blocking light, when it is made to emit light while blocking light, when it is dark while transmitting light, light is transmitted while passing light. It can be applied to various products by making various functions such as the case.

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Abstract

본 발명은 스마트윈도우에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스마트윈도우의 투명 및 불투명의 기능에 더하여 함께 구비된 전기발광부에 의한 작동으로 소정 색상을 갖는 빛이 발광되게 하는 전기발광 기능이 부여됨으로써, 소정 색상으로 발광되면서 불투명하게 하거나 또는 소정 색상으로 발광되면서 원하는 부분이 투명하게 하여 빛이 투과되도록 하는 등의 다양한 기능을 갖는 전기발광 기능이 부여된 스마트윈도우에 관한 것이다. 이와 같은 본 발명의 특징은 소정의 제1기판 및 제2기판; 상기 제1기판 및 제2기판 상에 각각 형성된 제1전극 및 제2전극; 상기 제1전극과 제2전극 사이에 위치되는 고분자 분산형 액정 및 발광층; 상기 고분자 분산형 액정과 발광층 사이에 위치된 공통기판; 상기 발광층과 공통기판 사이에 위치되는 EL전극; 및 상기 공통기판과 고분자 분산형 액정 사이에 위치되는 액정전극을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

전기발광 기능이 부여된 스마트윈도우
본 발명은 스마트윈도우에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스마트윈도우의 투명 및 불투명의 기능에 더하여 함께 구비된 전기발광부에 의한 작동으로 소정 색상을 갖는 빛이 발광되게 하는 전기발광 기능이 부여됨으로써, 소정 색상으로 발광되면서 불투명하게 하거나 또는 소정 색상으로 발광되면서 원하는 부분이 투명하게 하여 빛이 투과되도록 하는 등의 다양한 기능을 갖는 전기발광 기능이 부여된 스마트윈도우에 관한 것이다.
일반적으로 스마트 윈도우(smart window)는 전원의 인가에 따라 빛을 투과하거나 산란하게 함으로써 투명, 불투명 또는 반투명 상태로 변화되어 투과도 가변유리, 조광유리, 스마트 글래스(smart glass)로도 불린다.
또한 이러한 스마트 윈도우는 대개 고분자 분산형 액정(polymer dispersed liquid crystal, PDLC)을 이용하고 있으며, 한 쌍의 유리 기판의 사이에 고분자 분산 액정을 주입하여 고분자 매트릭스 내의 미세한 액정(liquid crystal, LC)이 분산되어 있는 구조를 갖는다.
이에 고분자 분산형 액정은 전압이 없으면 액정의 방향이 불규칙해져서 빛을 산란함으로써 불투명 또는 반투명한 상태를 이루게 되며, 반면 전압이 인가되면 액정의 방향이 가지런하게 변화하여 빛이 투과되어 투명한 상태를 이루게 된다.
그리하여 이처럼 고분자 분산형 액정을 이용한 종래의 스마트윈도우는 텍스트, 사진 또는 동영상 등의 정보를 표시할 수 있는 디스플레이 장치로도 활용할 수 있어서 스마트 윈도우를 활용할 수 있는 산업분야가 넓다 할 수 있다.
아울러 종래의 유리 기판과 고분자 분산 액정의 사이에는 투명 전극이 구비되어 고분자 분산 액정으로 전압을 공급하게 되는데, 이러한 투명 전극은 대개 ITO 전극으로 구비된다.
이와 같이 고분자 분산형 액정을 이용한 종래 기술에서의 스마트윈도우는 단지 빛을 투과시키거나 불투명하게 하는 작용을 단순히 이용하는 기술이 대부분으로 이용의 한계가 있는 것이다. 이는 단지 빛의 투과, 산란의 작용만 이룰 수 있음에 기인한 것이므로, 보다 다양한 기능을 갖는 스마트윈도우의 기술이 필요하다.
상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 본 발명은 스마트윈도우에 의한 빛의 투과로 인한 투명 또는 불투명의 기능에 더하여, 전기발광부에 의한 소정의 빛을 발광시키는 기능을 더함으로써 보다 다양한 이용이 가능하도록 하는 목적이 있다.
그리고 본 발명의 다른 목적은, 실시되는 환경이나 여건에 따라, 빛을 차단하면서 어둡게 하는 경우, 빛을 차단하면서 소정의 빛이 발광되게 하는 경우, 빛을 투과시키면서 어둡게 하는 경우, 빛을 투과시키면서 소정의 빛이 발광되게 하는 경우 등 다양한 기능을 갖게 하는 것이다.
아울러 본 발명에 따른 또 다른 목적은, 빛이 발광되게 하는 영역과 빛이 투과되게 하는 영역을 실시되는 상황에 따라 알맞게 설정함으로써 보다 다양한 기능을 제공하는 것이다.
그리고 본 발명에 따른 또 다른 목적은, 다수의 전극 중에서 일부 전극을 금속 소재로 이루어지게 함으로써 일측방으로만 발광되게 마련되는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 소정의 제1기판 및 제2기판; 상기 제1기판 및 제2기판 상에 각각 형성된 제1전극 및 제2전극; 상기 제1전극과 제2전극 사이에 위치되는 고분자 분산형 액정 및 발광층; 상기 고분자 분산형 액정과 발광층 사이에 위치된 공통기판; 상기 발광층과 공통기판 사이에 위치되는 EL전극; 및 상기 공통기판과 고분자 분산형 액정 사이에 위치되는 액정전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기발광 기능이 부여된 스마트윈도우를 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 EL전극에는 소정 패턴무늬를 형성하여 상기 EL전극의 소정 패턴무늬로 발광되는 것을 특징으로 하는 전기발광 기능이 부여된 스마트윈도우를 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 소정의 제1기판 및 제2기판; 상기 제1기판 및 제2기판 상에 각각 형성된 제1전극 및 제2전극; 상기 제1전극과 제2전극 사이에 위치되는 고분자 분산형 액정과 발광층; 및 상기 발광층과 고분자 분산형 액정 사이에 위치되는 공통전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기발광 기능이 부여된 스마트윈도우를 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 공통전극과 고분자 분산형 액정 사이에 위치되는 확산방지막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기발광 기능이 부여된 스마트윈도우를 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 공통전극은, 유/무기투명전극으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기발광 기능이 부여된 스마트윈도우를 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 서로 대향하여 위치하는 제1기판 및 제2기판; 상기 제1기판 및 제2기판 상에 각각 형성된 제1전극과 제2전극; 및 상기 제1전극과 제2전극 사이에 위치되는 고분자 분산형 액정 발광층부를 포함하고, 상기 고분자 분산형 액정 발광층부의 발광층에는 소정의 패턴홈이 형성되며, 상기 발광층에 형성된 소정 패턴홈에 고분자 분산형 액정이 구비되는 것을 특징으로 하는 전기발광 기능이 부여된 스마트윈도우를 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 제1전극은 투명전극으로 이루어지고, 상기 제2전극은 투명전극 또는 금속전극으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기발광 기능이 부여된 스마트윈도우를 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 제2전극과 발광층 사이에 위치되는 절연층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기발광 기능이 부여된 스마트윈도우를 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 제1기판 및 제2기판 상에 제1전극 및 제2전극을 각각 형성하는 전극형성단계; 공통기판 양면에 EL전극 및 액정전극을 형성하는 공통전극형성단계; EL전극 상에 발광층을 형성하는 발광층형성단계; 발광층 상으로 제2전극을 구비하는 제2전극구비단계; 제1전극 상에 고분자 분산형 액정을 도포하는 액정도포단계; 도포된 고분자 분산형 액정 상에 액정전극을 위치시키는 라미네이션단계; 및 고분자 분산형 액정에 대한 경화과정을 수행하는 액정경화단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기발광 기능이 부여된 스마트윈도우 제조방법을 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 EL전극에는 소정 패턴무늬를 형성하여 상기 EL전극의 소정 패턴무늬로 발광되는 것을 특징으로 하는 전기발광 기능이 부여된 스마트윈도우 제조방법을 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 제1기판 및 제2기판 상에 제1전극 및 제2전극을 각각 형성하는 전극형성단계; 제2전극 상에 발광층을 형성하는 발광층형성단계; 발광층 상에 공통전극을 형성하는 공통전극형성단계; 제1전극 상에 고분자 분산형 액정을 도포하는 액정도포단계; 도포된 고분자 분산형 액정 상에 공통전극을 위치시키는 라미네이션단계; 및 고분자 분산형 액정에 대한 경화과정을 수행하는 액정경화단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기발광 기능이 부여된 스마트윈도우 제조방법을 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 공통전극 상에 확산방지막을 형성하는 확산방지막형성단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기발광 기능이 부여된 스마트윈도우 제조방법을 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 제1기판 및 제2기판 상에 제1전극 및 제2전극을 각각 형성하는 전극형성단계; 제2전극 상에 발광층을 형성하는 발광층형성단계; 발광층 상에 유/무기투명전극을 형성하는 유/무기투명전극형성단계; 제1전극 상에 고분자 분산형 액정을 도포하는 액정도포단계; 도포된 고분자 분산형 액정 상에 유/무기투명전극을 위치시키는 라미네이션단계; 및 고분자 분산형 액정에 대한 경화과정을 수행하는 액정경화단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기발광 기능이 부여된 스마트윈도우 제조방법을 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 제1전극이 형성된 제1기판과 제2전극이 형성된 제2기판을 준비하는 기판준비단계; 상기 제1전극 및 제2전극 사이에 소정 패턴의 쉐도우마스크를 구비한 발광층을 형성하고 상기 쉐도우마스크를 제거하여 패턴홈이 형성된 발광층을 구비하는 발광층형성단계; 발광층 상에 고분자 분산형 액정을 도포하여 발광층의 소정 패턴홈으로 고분자 분산형 액정이 도포되는 액정도포단계; 및 상기 고분자 분산형 액정을 경화시키는 액정경화단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기발광 기능이 부여된 스마트윈도우 제조방법을 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 발광층으로부터 쉐도우마스크 제거로 발광층에 소정 패턴홈이 형성된 상태에서 경화시키는 발광층경화단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기발광 기능이 부여된 스마트윈도우 제조방법을 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 발광층과 제2전극 사이에 절연층을 형성하는 절연층형성단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기발광 기능이 부여된 스마트윈도우 제조방법을 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 제1전극은 투명전극으로 이루어지고, 상기 제2전극은 투명전극 또는 금속전극으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기발광 기능이 부여된 스마트윈도우 제조방법을 제공한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명은 스마트윈도우에 의한 빛의 투가로 인한 투명 또는 불투명의 기능에 더하여, 전기발광부에 의한 소정의 빛을 발광시키는 기능을 더한 것이어서 보다 다양한 이용이 가능한 효과가 있다.
그리고 본 발명의 다른 효과는, 실시되는 환경이나 여건에 따라, 빛을 차단하면서 어둡게 하는 경우, 빛을 차단하면서 소정의 빛이 발광되게 하는 경우, 빛을 투과시키면서 어둡게 하는 경우, 빛을 투과시키면서 소정의 빛이 발광되게 하는 경우 등 다양한 기능을 이루어 다양한 실시가 가능하다.
아울러 본 발명에 따른 또 다른 효과는, 빛이 발광되게 하는 영역과 빛이 투과되게 하는 영역을 실시되는 상황에 따라 알맞게 설정함으로써 보다 다양한 기능을 제공하는 것이다.
그리고 본 발명에 따른 또 다른 효과는, 다수의 전극 중에서 일부 전극을 금속 소재로 이루어지게 함으로써 일측방으로만 발광되게 마련되는 것이다.
또한 본 발명에 따른 또 다른 효과는, 소정 패턴이나 green, blue, orange, white 등의 소정의 컬러를 이루도록 하여 다양한 실시가 시행되는 것이다.
나아가 빛이 투과되게 하는 스마트윈도우작동수단과 빛을 발광시키는 전기발광부가 함께 작동되는 것이며 이로 인해 발광층이나 고분자 분산형 액정을 보호하기 위한 구성이 마련되어 구조의 안정성을 갖는 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 스마트윈도우의 제조방법에 대한 개략적인 설명도이다.
도 2는 본 발명에 따른 스마트윈도우의 제조방법에 의해 제조된 스마트윈도우의 투명작동상태에서 빛이 발광된 상태와 불투명작동상태를 보인 예시도이다.
도 3a는 본 발명에 따른 스마트윈도우의 제조방법에 있어서 전기발광부 층에 Single - layer를 포함한 실시예에 대한 구조도이다.
도 3b는 본 발명에 따른 스마트윈도우의 제조방법에 있어서 전기발광부 층에 Multi - layer를 포함한 실시예에 대한 구조도이다.
도 4는 본 발명에 따른 스마트윈도우의 제조방법에 있어서 제1기판 상에 투명전극인 제2전극이 형성된 상태에 대한 구조도이다.
도 5는 본 발명에 따른 스마트윈도우의 제조방법에 있어서 전기발광부의 공통전극으로써 공통기판 양측에 EL전극과 액정전극이 형성된 상태에 대한 구조도이다.
도 6은 본 발명에 따른 스마트윈도우의 제조방법에 있어서 공통기판 양측으로 EL전극과 액정전극이 형성되어 전체 층이 결합되는 예시의 구조도이다.
도 7은 본 발명에 따른 스마트윈도우의 제조방법에 있어서 공통기판 양측으로 EL전극과 액정전극이 형성된 실시예에서 EL전극에 격자무늬의 소정 패턴이 형성된 실시예에 대한 구조도이다.
도 8은 본 발명에 따른 스마트윈도우의 제조방법에 있어서 단일의 공통전극으로 이루어진 실시예의 전기발광부에 대한 구조도이다.
도 9는 본 발명에 따른 스마트윈도우의 제조방법에 있어서 전기발광부에 단일의 공통전극을 형성한 상태로 적층된 전체 층 구조도이다.
도 10은 본 발명에 따른 스마트윈도우의 제조방법에 있어서 전기발광부의 전면방향에 확산방지막이 더 구비된 실시예의 전기발광부 구조도이다.
도 11은 본 발명에 따른 스마트윈도우의 제조방법에 있어서 전기발광부의 전면방향에 확산방지막이 더 구비된 실시예의 전체 스마트윈도우의 층 구조도이다.
도 12는 본 발명에 따른 스마트윈도우의 제조방법에 있어서 전기발광부의 전면방향에 유/무기투명전극을 포함한 실시예의 전기발광부 구조도이다.
도 13은 본 발명에 따른 스마트윈도우의 제조방법에 있어서 전기발광부의 전면방향에 유/무기투명전극을 포함한 실시예의 전체 스마트윈도우의 층 구조도이다.
도 14는 본 발명에 따른 스마트윈도우의 제조방법에 있어서 전기발광부의 후면방향의 제2전극이 금속전극으로 이루어진 실시예의 전기발광부 구조도이다.
도 15는 본 발명에 따른 스마트윈도우의 제조방법에 있어서 전기발광부의 후면방향의 제2전극이 금속전극으로 이루어진 실시예의 전체 스마트윈도우의 층 구조도이다.
도 16은 본 발명에 따른 스마트윈도우의 제조방법에 있어서 소정 패턴홈을 포함한 발광층 및 쉐도우마스크를 이용하여 screen printing, spin coating, dip coating 방식을 적용한 실시예의 구조도이다.
도 17은 본 발명에 따른 스마트윈도우의 제조방법에 있어서 소정 패턴홈을 포함한 발광층에서 쉐도우마스크가 제거된 상태의 구조도이다.
도 18은 본 발명에 따른 스마트윈도우의 제조방법에 있어서 발광층의 소정 패턴홈에 고분자 분산형 액정이 포함된 상태의 구조도이다.
도 19는 본 발명에 따른 스마트윈도우의 제조방법에 있어서, 공통기판 양측으로 EL전극과 액정전극이 형성된 실시예에 대한 제조 순서도이다.
도 20은 본 발명에 따른 스마트윈도우의 제조방법에 있어서, 전기발광부에 단일의 공통전극을 형성한 실시예에 대한 제조 순서도이다.
도 21은 본 발명에 따른 스마트윈도우의 제조방법에 있어서, 전기발광부의 전면방향에 확산방지막이 더 구비된 실시예에 대한 제조 순서도이다.
도 22는 본 발명에 따른 스마트윈도우의 제조방법에 있어서, 전기발광부의 전면방향에 유/무기투명전극을 포함한 실시예에 대한 제조 순서도이다.
도 23은 본 발명에 따른 스마트윈도우의 제조방법에 있어서, 발광층의 소정 패턴홈에 고분자 분산형 액정이 포함된 실시예에 대한 제조 순서도이다.
이하 첨부되는 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
즉 본 발명에 따른 전기발광 기능이 부여된 스마트윈도우(10)는 첨부된 도 1 내지 도 23 등에서와 같이, 투명 및 불투명기능을 갖는 스마트윈도우 기능에 더하여, 전기발광 기능을 갖는 구성을 함께 구비함으로써 원하는 색상으로 전기발광을 이루면서 투명 및 불투명 작동도 함께 이루는 것이다.
이에 이용되는 투명 및 불투명기능을 위한 구성으로는 고분자 분산형 액정(PDLC, polymer dispersed liquid crystal)이 이용됨이 바람직하나 이에 한정되지는 않는다.
이러한 고분자 분산형 액정(PDLC)은 액정 표시장치(LCD)에 사용되는 액정 셀의 하나이다. 빛의 투과를 빛의 산란강도에 따라 제어하며 편광판을 필요로 하지 않는다. 고분자 중에서 수 마이크로미터의 액정 분자립이 다수 분산되어 있는 것으로, 그물 모양의 고분자 중에 액정이 포함되어 있는 것 등 몇 가지 종류의 구조가 있다. 전압이 없으면 액정 분자의 방향이 불규칙해지고 매체와의 굴절률이 다른 계면에서 산란을 일으킨다. 전압을 가하면 액정의 방향이 가지런하게 되고, 양자의 굴절률이 일치하여 투과상태가 된다. 표시는 밝게 되지만 액정 셀의 두께를 크게 하지 않으면 콘트라스트가 확보되지 않기 때문에 결과적으로 구동 전압이 높아진다.
즉 작용을 보면, 고분자 분산형 액정(폴리머 분산 액정) 층은 액정입자와 감광성 폴리머 용액을 포함하여 이루어진다. 폴리머 분산 액정층에 자외선이 조사되면 감광성 폴리머가 경화되면서, 폴리머 분산층 내부에 다수의 기공이 발생하고, 기공 내에 액정 입자가 포함된 형태가 된다. 전압이 인가되지 않은 상태에서는 액정을 둘러싼 폴리머 분자와 액정 입자들이 랜덤하게 배열되어 있기 때문에 빛을 투과시키지 못한다. 전압을 인가하면 액정들이 분극하여 일정한 규칙성을 가지고 배열되고 폴리머 분자들도 투과축을 따라 배열된다.
이와 같이 스마트윈도우의 투명 및 불투명의 빛 투과 특성과 함께 전기발광 기능을 갖는 본 발명에 따른 스마트윈도우에 대한 세부 구성실시예 및 제조방법에 대한 실시예에 대해서 살펴보면 다음과 같다.
본 발명에 따른 스마트윈도우에 대한 기본 구성 실시예를 도 1을 참조하여 설명하면, 후술될 소정의 제1기판(21)과, 상기 제1기판(21) 상에 형성된 투명전극인 제1전극(31), 그리고 이러한 상기 제1전극(31) 상에 형성된 고분자 분산형 액정(41)을 포함하여 투명 및 불투명의 투과 작동을 한다.
그리고 이러한 상기 고분자 분산형 액정(41) 상에 구비된 전기발광부(EL)를 포함하여 스마트윈도우를 이룬다.
이에 이와 같이 마련된 스마트윈도우는, 투명 및 불투명 작동을 위한 고분자 분산형 액정(41)에 의하여 빛을 투과하지 않으면서 전기발광부(EL)에서 소정의 빛을 발광하지 않는 작동; 고분자 분산형 액정(41)에 의하여 빛을 투과하면서 전기발광부(EL)에서 소정의 빛을 발광하지 않는 작동; 고분자 분산형 액정(41)에 의하여 빛을 투과하지 않으면서 전기발광부(EL)에서 소정의 빛을 발광하는 작동; 및 고분자 분산형 액정(41)에 의하여 빛을 투과하면서 전기발광부(EL)에서 소정의 빛을 발광하는 작동, 중에서 어느 하나로 작동되는 것이다. 그 중에서 도 2의 좌측은 투명하면서 소정 색상을 갖으면서 발광되는 예를 보이고 있고, 도 2의 우측은 불투명하면서 소정 색상을 갖으면서 발광되는 예를 보이고 있다. 이에 발광되는 빛은 green, blue, orange, white 등의 소정의 색상을 갖도록 실시될 수 있다.
이에 대한 스마트윈도우 제조방법에 대한 대략적인 과정을 살펴보면 다음과 같다. 즉 첨부된 도 1에서처럼 제1기판(21) 상에 투명전극인 제1전극(31)을 형성하는 전극형성단계를 수행하여 투명 및 불투명의 작동을 위한 전극을 마련한다. 발광되는 빛은 이러한 제1전극(31) 방향을 포함하여 반대방향으로도 발광되는 것이 대부분이고, 일부 실시예에서는 반대 방향으로도 발광되는 것을 방지하는 구성이 포함될 수도 있을 것이다.
이에 '전방'과 '후방' 등은 본 발명의 기술을 손쉽게 설명하기 위한 용어일 뿐, 반드시 '전방'과 '후방'을 항상 절대적으로 의미하는 것은 아니며 실시되는 상황에 따라 발광되고 빛이 투과되는 방향을 기준으로 하여 전방과 후방의 방향을 일 실시예로 정하여 설명하기로 한다.
이러한 제2전극(31) 상에 고분자 분산형 액정(41)을 도포하는 액정도포단계를 수행한다.
이후 도포된 고분자 분산형 액정(41) 상에 전기발광부(EL)를 위치시키는 라미네이션단계를 수행한다. 물론 이에 앞서 전기발광부(EL)를 마련하는 과정을 수행하게 될 것이다.
다음으로 고분자 분산형 액정(41)에 대한 경화과정을 수행하는 액정경화단계를 수행하는 것이다. 이로써 기본적인 스마트윈도우의 대체적인 제조 과정을 살펴본 것으로, 이후 일반적으로 알려진 작동을 위한 다수 과정을 거침으로써 스마트윈도우를 구현할 수 있으며, 이와 같이 마련된 본 발명에 따른 스마트윈도우는 종래의 디스플레이 수단과는 다르게, 고분자 분산형 액정(41)에 의하여 빛의 투과 및 산란을 통한 투명 및 불투명 기능을 갖으면서, 또한 전기발광부(EL)에 의하여 소정의 빛을 발광하는 기능을 함께 갖는 것이다.
첨부된 도 1의 예를 들어 좀더 상세히 설명하면,
1. 먼저 substrate (glass or flexible sub)으로써 제1기판(21), 후술되는 제2기판(22) 등의 기판 위에 스퍼터를 이용해 투명 전극(TCO)이 되는 제1전극(31), 제2전극(32) 등을 증착하여 층(TCO substrate)을 형성한다.
이에 투명전극(TCO)은 ITO(InSnO), InZnO, ZnO, InZnSnO, TiInZnO, NiInZnO, AZO, BZO, GZO(Ga-doped ZnO) 등으로 이루어질 수 있다.
2. 기판 위에 형성되는 TCO 제2전극(31)은 투명 작동 및 전기발광작동을 위해 양쪽으로 2개가 필요하다.
3. 제1전극(31)이 증착된 첫 번째 substrate 제1기판(21) 위에 고분자분산액정(PDLC, polymer dispersed liquid crystal, 41) 을 균일하게 코팅한다.
4. 그 위에 투명전극(TCO) 또는 전극 등의 제2전극이 증착된 두 번째 substrate을 포함한 전기발광부(EL)를 위에 덮는다.
5. UV curing 공정을 거치면 PDLC가 경화되어 제조되는 것이며, 이후 작동시 양쪽 끝 전극 층에 전압(AC, DC)을 걸어주면 on/off 시 투명, 불투명이 되는 스마트 윈도우 구동이 가능하다.
이 중에서 소정의 빛을 발광하는 상기 전기발광부(EL)의 구성예를 보면, 소정의 제2기판(22), 그리고 상기 제2기판(22) 상에 형성된 제2전극(32)을 포함한다. 특히 상기 제2전극(32) 상에 형성된 발광층(51)을 포함함으로써 소정의 빛을 발광하는 것이며, 알려진 바와 같이 발광층(51)의 소재를 선택함에 따라 발광되는 빛을 다르게 할 수 있는 것이다.
이러한 전기발광부(EL)의 제조는, 제2기판(22) 상에 제2전극(32)을 형성하는 제2전극의 형성단계, 그리고 제2전극(32) 상에 발광층(51)을 형성하는 발광층형성단계 등을 포함하여 전기발광부(EL)를 형성하는 것이다.
전기발광부(EL) 제조과정에 대해 좀더 상세히 일 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
EL 기본구조는 도 3a, 도 3b 등의 기본구성 예에서와 같이 마련될 수 있다.
EL 구조는 도 3a, 도 3b와 같이 대표적으로 후막 형[single-layer(도 3a)] 과 박막 형[multi-layer(도 3b)] 으로 나뉘는데, 본 발명에서는 간단한 구조로 후막 형 구조를 중점하여 설명하여 기타 응용되어 실시될 수 있을 것이다.
1. 먼저 substrate (glass or flexible sub) 제2기판(22) 위에 스퍼터를 이용해 투명전극(TCO)을 증착한다.
이에 TCO의 예로 ITO(InSnO), InZnO, ZnO, InZnSnO, TiInZnO, NiInZnO, AZO, BZO, GZO(Ga-doped ZnO) 등이 있다.
2. 그 다음 절연층(insulator layer, 52) => 발광층(Active layer, 51) 형성 => 후면전극 (metal or TCO layer) 등을 순서로 스크린 프린팅, 스핀코팅, 딥코팅 등의 공정을 거친다.
3. 그 외 알려진 제조과정으로 마무리한 후 작동시에 양쪽 전극 층에 전압(AC, DC)을 걸어주면 EL 구동이 가능하고 투명 전극이 있는 전방 또는 후방 부분으로 빛이 발산된다.
이와 같이 마련되는 본 발명에 따른 전기발광 기능이 부여된 스마트윈도우에 대해서, 다양한 실시예가 이루어질 수 있으며, 이하에서는 기본적인 투명/불투명 기능과 전기발광 기능을 이루는 세부 실시예들을 살펴보기로 한다.
우선 첨부된 도 4 내지 도 6 및 도 19 등에서처럼, 소정의 제1기판(21) 및 제2기판(22), 그리고 상기 제1기판(21) 및 제2기판(22) 상에 각각 형성된 제1전극(31) 및 제2전극(32) 등으로 전극층을 형성한다.
그리고 상기 제1전극(31)과 제2전극(32) 사이에 위치되는 고분자 분산형 액정(41) 및 발광층(51)을 포함한 것으로, 고분자 분산형 액정(41)에 의해 투명 및 불투명 작동을 하고, 발광층(51)에서 발광작동을 한다.
아울러 상기 고분자 분산형 액정(41)과 발광층(51) 사이에는 고분자 분산형 액정(41)과 발광층(51)을 각각 작동시키기 위한 공통전극 부재가 포함된 것이다.
즉 상기 고분자 분산형 액정(41)과 발광층(51) 사이에 위치된 공통기판(101), 상기 발광층(51)과 공통기판(101) 사이에 위치되는 EL전극(102), 및 상기 공통기판(101)과 고분자 분산형 액정(41) 사이에 위치되는 액정전극(103) 등으로 이루어진다.
이에 더하여 발광층(51)과 제2전극(32) 사이에 절연층(52)을 더 포함할 수 있다. 이로써 도 6의 예로 보면, 제2기판(22), 제2전극(31), 절연층(52), 발광층(51), EL전극(102), 및 제2기판(22) 등으로 전기발광부(EL)를 이루는 것이고, 나머지 제2기판(22)을 포함하여 액정전극(103), 고분자 분산형 액정(41), 제1전극(31), 및 제1기판(21)으로써 스마트윈도우 구조를 이루어 투명 및 불투명 작동 구성을 형성한다.
이로써 EL전극(102), 공통기판(101) 및 액정전극(103) 등으로 공통전극 부재를 이루어 작동되는 것이다.
이와 같이 마련된 본 발명에 따른 스마트윈도우의 제조방법을 살펴보면 다음과 같다.
즉 제1실시예로써 첨부된 도 4 내지 도 6, 및 도 19 등에서처럼 제1기판(21) 및 제2기판(22) 상에 제1전극(31) 및 제2전극(32)을 각각 형성하는 전극형성단계를 수행한다.
또한 공통기판(101) 양면에 EL전극(102) 및 액정전극(103)을 형성하는 공통전극형성단계를 수행한다.
아울러 전기발광부(EL) 형성을 위해, EL전극(102) 상에 발광층(51)을 형성하는 발광층형성단계, 및 발광층(51) 상으로 제2전극(32)을 구비하는 제2전극구비단계 등을 수행한다.
이후 제1전극(31) 상에 고분자 분산형 액정(41)을 도포하는 액정도포단계를 수행하고, 도포된 고분자 분산형 액정(41) 상에 액정전극(103)을 위치시키는 라미네이션단계를 수행하며, 또한 고분자 분산형 액정(41)에 대한 경화과정을 수행하는 액정경화단계를 수행하여 전체 레이어를 이루는 것이다.
이에 더하여 발광층(44)과 제2전극 사이에 절연층(43)을 형성하는 절연층형성단계를 더 수행할 수 있다.
나아가 도 7에서처럼 상기 EL전극(102)에 대해서 소정 패턴무늬를 형성하여 EL전극(102)에 의하여 소정 패턴무늬로 발광되도록 실시됨으로써, 본 발명의 일부 실시예에서는 전기인가를 소정 패턴무늬를 형성하도록 실시될 수 있다.
이상에서와 같은 제1실시예에 대해서 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 제조방법에 대해 설명하기로 한다.
도 4는 PDLC을 포함한 스마트윈도우에 관한 것으로, 전기발광부(EL)와의 사이에 ITO film으로 하는 전극(즉 EL전극(102) 및 액정전극(103))을 공유하여 스마트윈도우를 제조한다.
즉 우선 스마트 윈도우 용 TCO 전극 층을 제작하는 것이다.
① PET or Glass의 제1기판(21) 위에 ② TCO film의 제1전극(31)을 증착한다.
TCO film의 제1전극(31)은 스퍼터를 이용하여 증착한다.
부분으로 빛이 발산된다.
이러한 제1전극(31)은, 스마트 윈도우 구동 시 전압이 가해진 ON 상태 일 때 투명한 상태를 유지해야 하기 때문에 전극 층으로 광 투과율이 높고 전기 전도성이 있는 TCO필름을 사용함이 바람직하며, 이러한 TCO필름의 투명 전극인 제1전극(31) 층은 ITO(InSnO), InZnO, ZnO, InZnSnO, TiInZnO, NiInZnO, AZO, BZO, GZO(Ga-doped ZnO) 등으로 이루어지고, 보다 바람직하게는 ITO(Indium Tin Oxide)로 이루어진다.
다음으로 전기발광부(EL)를 제작한다.
③ PET or Glass의 공통기판(101)의 양면에 ④, ⑤ TCO film의 EL전극(102) 및 액정전극(103)으로 하는 공통전극 부재를 형성하고, ⑥ Active layer (발광층(51)) => ⑦ Insulator layer (절연층/유전층(52)) => ⑧ TCO film (후면전극)의 제2전극(32) 등의 순서로 제작한다.
전면, 후면의 전극(TCO film)(즉, 제1전극(31), EL전극(102), 액정전극(103), 제2전극(32) 등)은 각 기판에 스퍼터를 이용해 증착하고, 그 외 발광층, 절연층은 스크린 프린팅, 스핀코팅, 딥코팅 등을 이용한다.
다른 실시예의 전기발광부(EL) 구조에서는 한쪽만 ⑤ TCO 필름을 증착하여 전극을 이루지만, 본 실시예에서는 ③ PET or Glass의 공통기판(101)의 양측으로 ④와 ⑤ TCO film으로 EL전극(102) 및 액정전극(103) 등으로 하여 한번 더 증착하여 사용한다.
이에 공통전극 부재(투명전극, EL전극(102), 액정전극(103) 등)에 대해서 살펴보면, 전기발광부(EL) 소자자체가 한쪽 혹은 양쪽 방향으로 빛을 통과해야 하는데 이러한 역할과 전계를 인가하는 두 가지 역할을 동시에 수행하는 전극에 해당한다. 최대한 빛의 손실이 일어나지 않는 특성을 가져야 하고, 투명전극 종류에는 ITO(InSnO), InZnO, ZnO, InZnSnO, TiInZnO, NiInZnO, AZO, BZO, GZO(Ga-doped ZnO) 등이 있으며 주로 ITO(Indium Tin Oxide)를 사용한다.
발광층의 역할을 하는 형광층은 절연층/유전층에 걸린 일정 이상의 전기장에 의하여 발광하게 된다. 형광 층의 가장 필수적인 요소는 발광중심으로 EL이 전기장으로부터 발광중심의 전자가 여기 됨으로부터 발광이 시작된다. 발광중심은 적절하게 도핑 되어야 하고, 보통 사용되는 형광체의 재료로는 Cu doped ZnS, Cu,Mn doped ZnS, Y2O3:Eu, Zn2SiO4:Mn, MgWO4, CaWO4:Pb, ZnSe, Cas, SrS 등이 있으며 주로 Cu deped ZnS, Cu,Mn doped ZnS를 사용한다.
발광층인 형광층을 감싸고 있는 절연층/유전층은 외부 환경(습기 등)으로부터 보호함과 동시에 형광층(발광층)이 발광을 할 수 있도록 일정한 값 이상의 전기장을 걸어주는 역할을 하며, 또한 소자에 과전류가 흐르지 않도록 조절하는 역할을 한다. 절연층/유전층은 소자를 구성함에 있어서 여러 요소를 통해 발광의 threshold 값에 영향을 미치게 되는데, 절연체 자체의 유전율 혹은 유전체 층과 형광체 층의 계면상태, 그리고 유전체 층의 두께 등이 그 요소에 해당한다. 뿐만 아니라 이는 어느 정도의 고전기장에서 breakdown 현상이 일어나지 않는가를 결정하기도 한다. 유전체 재료로 BaTiO3, SrTiO3, Ta2O5, BaTa2O6 등이 있으며 주로 BaTiO3를 사용한다. 아울러 이러한 절연층/유전층은 발광층의 일측면에 형성될 수도 있으며, 필요에 따라서는 발광층 양측으로 마련되어 실시될 수도 있을 것이다.
후면전극인 제2전극(32)은 Rare electrode 라고 하며, 전방의 전극인 제1전극 등이 투명전극 ITO으로 마련됨과 달리 투명전극이 아니어도 된다. 투명전극이 아닌 금속 층일 경우 빛이 나오는 방향을 투명전극 층 한쪽으로만 고정할 수 있는 특징이 있다. 투명전극인 TCO 필름을 이용하는 경우도 있고, 금속층으로는 주로 Al, Ag 층을 사용한다. Rare electrode인 제2전극(32)으로부터의 반사는 ND(neutral density) 필터 혹은 circularly polarizing 필터를 이용하여 숨길 수 있다.
다음으로 이와 같이 마련된 제1전극과 EL(전기발광부) 소자를 결합한다.
즉 도 6에서처럼 스마트 윈도우 하부의 ② TCO의 제1전극(31) 위에 ⑩ PDLC(고분자 분산형 액정(41))을 coating하고, 전기발광부(EL) 소자 기판 하단에 증착된 ④ TCO의 액정전극(103) 층을 제1전극(31) 층으로 laminating => 제1전극의 하부층과 전기발광부(EL)인 상부층 사이에 코팅된 ⑩PDLC 경화를 위한 UV curing 공정 진행으로 발광 스마트 윈도우를 제작한다.
또한 도 7에서처럼, 중간에 공유된 ITO의 중간 기판인 EL전극(102)에 대해서, (glass 혹은 PET) 제1기판(21)이 고분자 분산형 액정(PDLC, 23)에 의한 스마트윈도우 기능(즉, 투명/불투명 모드)이 유지되는 범위 내에서, EL전극(102) 등에 소정의 패터닝하여, 전기발광부(EL)의 소자가 특정 형상의 패턴을 나타내도록 하는 제조할 수 있다.
즉 상기의 전기발광부(EL) 소자 층의 ⑤ TCO의 EL전극(102) 층에 소정의 pattering을 형성하는 것으로, 전기발광부(EL) 구동시 소정 pattering 되어 있는 부분만 발광하도록 실시될 수 있다. 즉 꽃모양이나 각종 캐릭터 형태로 하여 발광되도록 실시될 수 있는 것이다.
이에 제1전극(31)과 액정전극(103)을 통해 전기를 인가하면 고분자 분산형 액정(41)에 의해 투명하게 되고, 제2전극(32)과 EL전극(102)을 작동하면 발광작동한다.
아울러 제1전극(31)과 제2전극(32)만 작동하거나, 또는 제1전극(31), 액정전극(103), EL전극(102), 및 제2전극(32) 등을 모두 작동하는 경우에는 발광작동과 투명작동이 함께 이루어지는 것이다.
다음으로 도 4, 도 8 및 도 9, 그리고 도 20 등에서와 같이 앞서 살펴본 제2실시예에서의 전기발광부(EL)에 대한 구조를 좀더 간단하게 구성한 실시예를 설명한다.
즉 첨부된 도 4, 도 8 및 도 9에서처럼, 소정의 제1기판(21) 및 제2기판(22), 그리고 상기 제1기판(21) 및 제2기판(22) 상에 각각 형성된 제1전극(31) 및 제2전극(32)을 포함한다.
또한 상기 제1전극(31)과 제2전극(32) 사이에 위치되는 고분자 분산형 액정(41)과 발광층(51)을 포함한다.
이에 더하여 상기 발광층(51)과 고분자 분산형 액정(41) 사이에 위치되는 공통전극(111)을 포함하는 것이다.
즉 하나의 공통전극(111)을 이용하여 전기발광 및 투명작동을 수행하게 된다.
그리고 발광층(51)과 제2전극(32) 사이에 절연층(52)을 더 구비한다.
이로써 하나의 단일 전극인 공통전극(111)으로 제2전극(32)과 함께 발광층(51)에 대한 전기발광 기능을 이루고, 다른 측의 제1전극(31)과 함께 고분자 분산형 액정(41)에 대한 투명/불투명 기능을 이루는 것이다.
이러한 실시예에 대한 제조과정을 살펴보면, 첨부된 도 4, 도 8 및 도 9, 그리고 도 20 등에서처럼 제1기판(21) 및 제2기판(22) 상에 제1전극(31) 및 제2전극(32)을 각각 형성하는 전극형성단계, 그리고 제2전극(32) 상에 발광층(51)을 형성하는 발광층형성단계를 수행한다.
아울러 발광층(51) 상에 공통전극(111)을 형성하는 공통전극형성단계를 수행하여, 전기발광 및 투명의 투과 기능을 이룰 수 있는 공통의 전극을 구비한다.
다음으로 제1전극(31) 상에 고분자 분산형 액정(41)을 도포하는 액정도포단계, 그리고 도포된 고분자 분산형 액정(41) 상에 공통전극(111)을 위치시키는 라미네이션단계를 수행하고, 이후 고분자 분산형 액정(41)에 대한 경화과정을 수행하는 액정경화단계를 수행하여 본 발명에 따른 스마트윈도우의 레이어 구성을 완료한다.
이러한 제2실시예에서의 각 구성요소들, 즉 발광층, 각 전극들, 절연층/유전층, 기판, 그리고 고분자 분산형 액정 등의 특성은 앞선 실시예의 구성 및 특성을 적용하여 실시할 수 있다.
이로써 기본적인 스마트윈도우의 제조 과정을 수행하는 것이고, 이후 일반적으로 알려진 작동을 위한 다수 과정을 거침으로써 스마트윈도우를 구현할 수 있으며, 이와 같이 마련된 본 발명에 따른 스마트윈도우는 종래의 디스플레이 수단과는 다르게, 고분자 분산형 액정(41)에 의하여 빛의 투과 및 산란을 통한 투명 및 불투명 기능을 갖으면서, 또한 전기발광부(EL)에 의하여 소정의 빛을 발광하는 기능을 함께 갖는 것이다.
이러한 제2실시예에 대하여 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
즉 도 8 및 도 9의 전기발광부(EL)의 구조에서 볼 수 있듯이, 절연층(52, 유전층, insulator 층) 혹은 발광층(51, active 층) 위에 직접적으로 ITO와 같은 투명전극인 공통전극(111)을 증착하고, 고분자 분산형 액정(PDLC, 41)의 coating 층과의 lamination을 통하여 제작하는 것이다.
즉 앞서 설명한 실시예와는 전기발광부 소자 제작 시 증착 순서를 반대로 하여 증착하는 것이다.
각 단계별로 살펴보면, 스마트 윈도우 용 TCO 제1전극(31)을 제조한다.
즉 도 4에서처럼 ① PET or Glass의 제1기판(21) 위에 ② TCO film의 제1전극(31)을 증착한다.
TCO film의 제1전극(31)은 스퍼터를 이용하여 증착한다
다음으로 전기발광부(EL) 소자 제작한다.
즉 도 8에서처럼 ③ PET or Glass의 제2기판(22) 위에 ④ TCO film의 후면전극인 제2전극(32)을 형성하고, ⑤ Insulator layer의 절연층/유전층(52) 형성 => ⑥ Active layer의 발광층(51) 형성 => ⑦ TCO film의 공통전극(111) 형성 등의 순서로 제작한다.
전면, 후면 전극(TCO film)은 스퍼터를 이용해 증착하고, 그 외 발광층, 절연층/유전층은 스크린 프린팅, 스핀코팅, 딥코팅 등의 방법을 이용한다.
다음으로 스마트윈도우 소자와 전기발광부(EL) 소자를 결합한다.
즉 도 9에서처럼 ② TCO 제1전극(31) 위에 ⑧ 고분자 분산형 액정(PDLC, 41)을 coating하고, => 전기발광부(EL) 소자에 증착된 ⑦ TCO의 공통전극(111) 층을 제1전극(31) 층으로 laminating => 하부층의 제1전극(31)과 상부층의 전기발광부(EL) 사이에 코팅된 ⑧ 고분자 분산형 액정(PDLC, 41)의 경화를 위한 UV curing 공정을 진행하는 것이다.
이로써 ⑦ TCO의 공통전극(111) 층을 고분자 분산형 액정(41)의 작동과 전기발광부(EL)의 발광층(51)의 작동을 위해 함께 공유함으로써 하나의 디바이스로 발광 스마트 윈도우를 제작한다.
다음으로 도 4, 도 10, 도 11, 그리고 도 21 등에서와 같이 전기발광부(EL)에 확산방지막(121)을 더 형성한 제3실시예에 대해 살펴보기로 한다. 즉 첨부된 도 4, 도 10, 도 11에서처럼, 소정의 제1기판(21) 및 제2기판(22), 상기 제1기판(21) 및 제2기판(22) 상에 각각 형성된 제1전극(31) 및 제2전극(32), 그리고 상기 제1전극(31)과 제2전극(32) 사이에 위치되는 고분자 분산형 액정(41)과 발광층(51) 등을 구비한다.
아울러 상기 발광층(51)과 고분자 분산형 액정(41) 사이에 위치되는 공통전극(111)을 구비한다.
나아가 첨부된 도면에서와 같이 제3실시예에서는 상기 공통전극(111)과 고분자 분산형 액정(41) 사이에 위치되는 확산방지막(121)을 더 포함하는 것이다.
이러한 스마트윈도우 제조방법의 제3실시예를 첨부된 도 4, 도 10 및 도 11, 그리고 도 20 등을 참조하여 살펴보면, 제1기판(21) 및 제2기판(22) 상에 제1전극(31) 및 제2전극(32)을 각각 형성하는 전극형성단계, 제2전극(32) 상에 발광층(51)을 형성하는 발광층형성단계를 수행한다. 또한 발광층(51) 상에 공통전극(111)을 형성하는 공통전극형성단계를 수행하여 전기발광부를 마련한다.
또한 제1전극(31) 상에 고분자 분산형 액정(41)을 도포하는 액정도포단계, 도포된 고분자 분산형 액정(41) 상에 공통전극(111)을 위치시키는 라미네이션단계, 나아가 고분자 분산형 액정(41)에 대한 경화과정을 수행하는 액정경화단계를 수행하는 것이다.
이에 더하여 제3실시예에서는 상기 공통전극(111) 상에 확산방지막(121)을 형성하는 확산방지막형성단계를 더 포함하는 것이다.
이로써 제3실시예의 스마트윈도우의 제조 과정을 수행하는 것이고, 이후 일반적으로 알려진 작동을 위한 다수 과정을 거침으로써 스마트윈도우를 구현할 수 있으며, 이와 같이 마련된 본 발명에 따른 스마트윈도우는 종래의 디스플레이 수단과는 다르게, 고분자 분산형 액정(41)에 의하여 빛의 투과 및 산란을 통한 투명 및 불투명 기능을 갖으면서, 또한 전기발광부(EL)에 의하여 소정의 빛을 발광하는 기능을 함께 갖는 것이다.
그리고 이러한 제3실시예의 각 구성요소들의 특성은 앞서 설명한 제1실시예 및 제2실시예에서의 구성요소들의 특징들을 적요할 수 있을 것이다.
이처럼 제3실시예의 확산방지막(121)을 구비한 본 발명에 따른 스마트윈도우에 있어서는, ITO 박막의 barrier 혹은 PDLC 손상을 방지하기 위하여, ITO 박막 상단 혹은 하단에 투명한 barrier 층인 얇은 Al2O3 혹은 SiO2 층으로 되는 확산방지막(121)을 증착하여 형성한 것이다.
이러한 제3실시예에 대한 제조과정을 보면, ① PET or Glass의 제1기판(21) 위에 ② TCO film의 제1전극(31))을 증착한다. TCO film은 스퍼터를 이용하여 증착한다
그리고 전기발광부(EL)를 제작한다.
즉 ③ PET or Glass의 제2기판(22)에 ④ TCO film으로 되는 후면전극인 제2전극(32)을 형성하고, ⑤ Insulator layer 절연층/유전층(52) => ⑥ Active layer 발광층(51) => ⑦ TCO film의 공통전극(111)을 형성하며, 또한 ⑧ 확산 방지막(121) (SiO2, Al2O3..)을 순서로 제작한다.
전면, 후면 전극 등의 전극(TCO film)은 스퍼터를 이용해 증착하고, 그 외 발광층, 절연층/유전층은 스크린 프린팅, 스핀코팅, 딥코팅 등의 방법을 이용한다.
이로써 전기발광부(EL) 소자 내부로 고분자 분산형 액정(41, PDLC)의 유입과 확산을 방지하기 위해 공통전극(111)에 투명 산화막으로 (SiO2, Al2O3..)의 확산방지막(121)을 얇게 코팅한다.
이러한 확산 방지막(121)은 고분자 분산 액정(PDLC)이 EL 소자와 lamination 시 손상을 방지하기 위하여, ITO 박막 상단 혹은 하단에 투명한 barrier 층인 얇은 확산 방지막을 코팅하는 것이며, 투명 확산 방지막(121)의 종류로는 SiO2, Al2O3 등이 있다.
이후 전기발광부(EL)를 결합하는 것이다.
즉 ② TCO 제1전극(31) 층 위에 ⑨ 고분자 분산형 액정(PDLC, 41)을 coating => 전기발광부(EL) 소자에서 ⑧ 확산 방지막(121)을 얇게 코팅 한 ⑦ TCO 공통전극(111)이 제1전극(31) 상부로 laminating => 하부층인 제1전극(31)과 상부층인 전기발광부(EL) 사이에 코팅된 ⑨ 고분자 분산형 액정(PDLC, 41)의 경화를 위한 UV curing 공정을 진행하는 것이다.
이로써 중간에 봉지 기능이 추가된 ⑦ TCO의 공통전극(111) 층을 투광소자인 고분자 분산형 액정과 EL 소자가 함께 공유함으로써 하나의 디바이스로 발광 스마트 윈도우를 제작한다.
다음으로 도 4, 도 12 및 도 13, 그리고 도 22 등에서처럼 전기발광부(EL)에 유/무기투명전극(131)을 형성하는 제4실시예에 대해서 살펴본다.
즉 첨부된 도 4, 도 12 및 도 13, 그리고 도 22 등에서처럼, 소정의 제1기판(21) 및 제2기판(22), 상기 제1기판(21) 및 제2기판(22) 상에 각각 형성된 제1전극(31) 및 제2전극(32), 그리고 상기 제1전극(31)과 제2전극(32) 사이에 위치되는 고분자 분산형 액정(41)과 발광층(51)을 구비하여 전기발광부(EL)를 마련한다.
아울러 상기 발광층(51)과 고분자 분산형 액정(41) 사이에 위치되는 공통전극을 포함하는 것이다. 특히 제4실시예에서는 상기 공통전극이 유/무기투명전극(131)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 것이다.
이와 같은 제4실시예의 제조방법을 살펴보면 첨부된 도 4, 도 12 및 도 13, 그리고 도 22 등에서처럼 제1기판(21) 및 제2기판(22) 상에 제1전극(31) 및 제2전극(32)을 각각 형성하는 전극형성단계를 수행하고, 제2전극(32) 상에 발광층(51)을 형성하는 발광층형성단계를 수행한다.
또한 공통전극으로써, 발광층(51) 상에 유/무기투명전극(131)을 형성하는 유/무기투명전극형성단계를 수행하는 것이다.
이후 제1전극(31) 상에 고분자 분산형 액정(41)을 도포하는 액정도포단계, 도포된 고분자 분산형 액정(41) 상에 유/무기투명전극(131)을 위치시키는 라미네이션단계, 그리고 고분자 분산형 액정(41)에 대한 경화과정을 수행하는 액정경화단계를 수행하여 스마트윈도우 레이어를 형성한다.
이로써 기본적인 스마트윈도우의 제조 과정을 수행하는 것이고, 이후 일반적으로 알려진 작동을 위한 다수 과정을 거침으로써 스마트윈도우를 구현할 수 있으며, 이와 같이 마련된 본 발명에 따른 스마트윈도우는 종래의 디스플레이 수단과는 다르게, 고분자 분산형 액정(41)에 의하여 빛의 투과 및 산란을 통한 투명 및 불투명 기능을 갖으면서, 또한 전기발광부(EL)에 의하여 소정의 빛을 발광하는 기능을 함께 갖는 것이다.
그리고 이러한 제4실시예의 각 구성요소들의 특성은 앞서 살펴본 다른 실시예의 구성요소들의 특성이 적용되어 실시될 수 있다.
이처럼 유/무기투명전극(131)을 형성하는 제4실시예의 제조과정을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 살펴보면 다음과 같다.
도 12, 도 13, 그리고 도 22 등에서처럼 ITO 박막의 barrier 혹은 PDLC 손상을 방지하기 위하여, 투명하고 종류가 다른 다양한 유/무기 TCO 적층 방법을 제시한 것이다[ex: oxide/metal/oxide (ITO/Ag/ITO), ITO/PEDOT:PSS/ITO 등].
이에 ① PET or Glass의 제1기판(21) 위에 ② TCO film의 제1전극(31)을 증착한다. TCO film은 스퍼터를 이용하여 증착한다.
전기발광부(EL)의 소자 제작을 보면, ③ PET or Glass의 제2기판(22) 위에 ④ TCO film의 후면전극인 제2전극(32)을 형성하고, ⑤ Insulator layer 절연층/유전층(52) 형성, => ⑥ Active layer 발광층(51) 형성, => 그리고 ⑦ 유/무기 TCO (Oxide/Metal/Oxide) film (131, 공통전극) 순서로 제작한다.
이에 전면, 후면 전극(TCO, Oxide/Metal/Oxide film)은 스퍼터를 이용해 증착하고, 그 외 발광층, 절연층/유전층은 스크린 프린팅, 스핀코팅, 딥코팅 등의 방법을 이용한다.
이처럼 마련된 본 실시예에 있어서 전기발광부(EL) 소자 내부로 고분자 분산형 액정(PDLC, 131)의 유입과 확산을 방지하기 위해 상부 TCO 전극층을 유/무기 TCO 전극으로 제조한다. 이러한 유/무기 TCO 전극 층으로는 Oxide/Metal/Oxide (ITO/Ag/ITO), ITO/PEDOT:PSS/ITO 등이 있다.
이와 같이 마련된 제4실시예의 전기발광부(EL)에 대한 결합과정을 수행한다.
즉 스마트 윈도우 하부의 ② TCO 제1전극(31) 층 위에 ⑧ 고분자 분산형 액정(PDLC, 41)을 coating => 전기발광부(EL) 소자에 증착된 ⑦ 유/무기 TCO(Oxide/Metal/Oxide multi-layer)의 유/무기투명전극(131) 층을 제1전극(31) 상부로 laminating => 하부층의 제1전극(31)과 상부층의 전기발광부(EL) 사이에 코팅된 ⑧ 고분자 분산형 액정(PDLC, 41)의 경화를 위한 UV curing 공정을 진행한다.
이처럼 ⑦ 유/무기 TCO (Oxide/Metal/Oxide)의 유/무기투명전극(131) 층을 스마트 고분자 분산형 액정과 전기발광부(EL) 소자가 함께 공유함으로써 하나의 디바이스로 발광 스마트 윈도우를 제작한다.
다음으로 전후의 전극 3개로 구동되도록 하여, 스마트 윈도우 단독 ON/OFF 구동 및 EL 단독 ON/OFF 구동 및 두 가지가 동시에 가능한 AC 구동 회로 제어 방법을 제공한다. 그리하여 투명-발광 및 불투명-발광 모드 가능한 것이다.
이를 위한 제작과정을 보면, 앞선 실시예들에서와 같이, ① PET or Glass의 제1기판(21) 위에 ② TCO film의 제1전극(31)을 증착한다. TCO film은 스퍼터를 이용하여 증착한다
다음으로 전기발광부(EL)를 제작한다.
즉 ③ PET or Glass의 제2기판(22) 위에 ④ TCO film의 후면전극인 제2전극(32)을 형성 => ⑤ Insulator layer 절연층/유전층(52) => ⑥ Active layer 발광층(51) => ⑦ TCO film의 공통전극(111) 순서로 제작한다.
전면, 후면 전극(TCO film)은 스퍼터를 이용해 증착하고, 그 외 발광층, 절연층/유전층은 스크린 프린팅, 스핀코팅, 딥코팅 등의 방법을 이용한다.
이후 고분자 분산형액정 및 제1전극 등과 전기발광부(EL)를 결합하는 것으로, ② TCO 제1전극(31) 층 위에 ⑧ 고분자 분산형 액정(PDLC, 41)을 coating => 전기발광부(EL) 소자 상부에 증착된 ⑦ TCO 층인 공통전극(111)을 제1전극(31) 상부로 laminating => 하부층의 제1전극(31)과 상부층의 전기발광부(EL) 사이에 코팅된 ⑧ 고분자 분산형 액정(PDLC, 41)의 경화를 위한 UV curing 공정을 진행한다.
그리하여 스마트 윈도우 단독 ON/OFF 구동 및 EL 단독 ON/OFF 구동 및 두 가지가 동시에 구동하여 투명-발광 및 불투명-발광 모드 가능한 것이다.
다음 제5실시예으로 전기발광부(EL) 일측 전극을 금속층으로 형성한 것이다.
즉 전기발광부(EL) 측의 제2전극(32)을 Al, Ag 등의 금속 막으로 증착하여, 빛이 한쪽 면으로만 방출되어, 빛의 강도를 강하게, 실내에 있는 사람에게 빛으로 인한 피로도를 줄이는 단면 발광 스마트 윈도우를 제공하는 것이다.
즉 첨부된 도 4, 도 14, 도 15에서와 같이 소정의 제1기판(21) 및 제2기판(22), 상기 제1기판(21) 및 제2기판(22) 상에 각각 형성된 제1전극(31) 및 제2전극(32), 그리고 상기 제1전극(31)과 제2전극(32) 사이에 위치되는 고분자 분산형 액정(41)과 발광층(51)을 형성하며, 아울러 상기 발광층(51)과 고분자 분산형 액정(41) 사이에 위치되는 공통전극(111)을 구비한다.
특히 제2전극(32)을 금속전극으로 이루어지는 것이다.
이러한 제5실시예에 대해 첨부된 도 14, 도 15 등을 참조하여 상세한 과정을 살펴보면 다음과 같다. 즉 ① PET or Glass의 제1기판(21) 위에 ② TCO film의 제1전극(31)을 증착한다. TCO film은 스퍼터를 이용하여 증착한다.
전기발광부(EL)는, ③ PET or Glass의 제2기판(22) 위에 ④ 제2전극으로써 Metal layer의 금속전극(411)을 형성 => ⑤ Insulator layer 절연층/유전층(52) => ⑥ Active layer 발광층(51) => ⑦ TCO film의 공통전극(111) 형성의 순서로 제작한다.
제1전극, 제2전극, 공통전극(Metal, TCO film) 등은 스퍼터를 이용해 증착하고, 그 외 발광층, 절연층/유전층은 스크린 프린팅, 스핀코팅, 딥코팅 등의 방법을 이용한다.
이러한 Metal layer의 금속전극(411)은, 전기발광부(EL) 소자 제작 시 양쪽 전극을 투명전극으로 이용하면 빛이 양쪽으로 발산되는데 이에 한쪽 전극인 제2전극을 metal 층으로 코팅하면 빛이 투과하지 못하고 반사되기 때문에 metal 쪽으로는 빛이 방출되지 않고 투명전극인 공통전극과 제1전극 쪽으로만 빛이 방출된다. 금속전극(411)의 Metal 종류로는 Al, Ag 금속 층이 대표적이다.
이후 전기발광부(EL) 소자를 결합한다.
즉 스마트 윈도우 하부 ② TCO의 제1전극(31) 층 위에 = ⑧ 고분자 분산형 액정(PDLC, 41)을 coating => 전기발광부(EL) 소자에 증착된 ⑦ TCO 층을 제1전극 층 위로 laminating => 하부층의 제1전극과 상부층의 전기발광부(EL) 사이에 코팅된 ⑧ 고분자 분산형 액정(PDLC, 41)의 경화를 위한 UV curing 공정을 진행한다.
이로써 빛이 금속전극(411)으로는 나오지 못하고 투명전극 쪽으로만 발산되어 한쪽 방향으로만 빛을 발광한다.
앞선 실시예처럼 양쪽을 모두 TCO 투명전극층으로 하지 않고 일측 전극을 금속전극으로 대신하여 빛이 한쪽으로만 발산 되도록 한다. 일부 실시예에서는 타측 전극 층인 ⑦ TCO 공통전극을 고분자 분산형 액정용 전극으로써 EL 소자와 함께 공유함으로써 하나의 디바이스로 발광 스마트 윈도우를 제작한다.
다음 제6실시예로 전기발광부(EL)의 발광층에 소정 패턴홈을 형성하고 그 패턴홈에 고분자 분산형 액정을 구비한 실시예를 제공하는 것이다.
즉 첨부된 도 16 내지 도 18, 그리고 도 23 등에서처럼, 서로 대향하여 위치하는 제1기판(21) 및 제2기판(22), 상기 제1기판(21) 및 제2기판(22) 상에 각각 형성된 제1전극(31)과 제2전극(32), 및 상기 제1전극(31)과 제2전극(32) 사이에 위치되는 고분자 분산형 액정 발광층부를 포함하고, 이러한 상기 고분자 분산형 액정 발광층부의 발광층(153)에는 소정의 패턴홈이 형성되며, 상기 발광층(153)에 형성된 소정 패턴홈에 고분자 분산형 액정(154)이 구비되는 것이다.
이러한 제6실시예에 대한 제조과정을 살펴보면 다음과 같다.
즉 도 16 내지 도 18, 도 23 등에서처럼 제1전극(31)이 형성된 제1기판(21) 및 제2전극(32)이 형성된 제2기판(22)을 준비하는 기판준비단계를 수행한다.
또한 제1전극(31) 및 제2전극(32) 사이에 소정 패턴의 쉐도우마스크(152)를 구비한 발광층(153)을 형성하고 상기 쉐도우마스크(152)를 제거하여 패턴홈이 형성된 발광층(153)을 구비하는 발광층형성단계를 수행한다.
이러한 발광층형성단계에 대한 일 실시예로 도 16을 참조하여 살펴보면 상기 제1전극(31) 및 제2전극(32) 중 어느 하나의 전극 상에 소정의 쉐도우마스크(152)를 포함한 발광층(153)을 형성하여 기본적인 고분자 분산형 액정 발광층부를 이루는 것이다.
이를 위해 발광층(153)에 소정 패턴으로 쉐도우마스크(152)를 형성하는 것으로, 쉐도우마스크(152)는 일반적으로 알려진 기술을 이용한다.
이후 도 17에서처럼 발광층(153)으로부터 쉐도우마스크(152)를 제거한 발광층(153)에 소정 패턴홈이 형성된 상태에서 경화시키는 발광층경화단계를 수행한다. 즉 발광층(153)에서 쉐도우마스크(152)를 제거함으로써 소정 패턴을 갖는 홈이 형성된다.
이후 발광층(153) 상에 고분자 분산형 액정(154)을 도포하여 발광층(153)의 소정 패턴홈으로 고분자 분산형 액정(154)이 도포되는 액정도포단계를 수행한다.
또한 상기 고분자 분산형 액정(154) 상에 상기 발광층형성단계에서의 나머지 전극을 위치시키고 고분자 분산형 액정(154)을 경화시키는 액정경화단계를 수행하여 도 18에서처럼 발광층(153)의 소정 패턴홈에 고분자 분산형 액정정(154)이 형성되어 고분자 분산형 액정 발광층부를 이루는 것이다.
이와 같이 구비된 제6실시예에 대한 제조 과정을 첨부된 도 16 내지 도 18 등을 참조하여 설명한다.
이러한 제6실시예에서는 앞선 실시예와 다르게 고분자 분산형 액정과 전기발광부(EL)를 함께 제조하게 된다.
즉 하부전극 층을 증착하는 것으로, ① PET or Glass의 제1기판(21) 위에 ② TCO film의 제1전극(31)을 증착한다.
다음으로 스마트 윈도우용 상부전극 층을 증착하는 것으로, ⑦ PET or Glass의 제2기판(22) 위에 ⑥ TCO film의 제2전극(32)을 증착한다.
이러한 전극들의 샘플 size는 50 x 50 mm 로 제작하였으며, TCO film은 스퍼터를 이용하여 증착한다.
다음으로 하부전극 층 위에 ③ Shadow mask(152)(pattering 된 metal sheet mask)를 덮은 후 ④ Active layer (발광층(153))를 spin coater를 이용하여 코팅한다.
이에 ④ Active layer(발광층(153)) 두께는 ~30um 정도이며, Cu doped ZnS, Cu,Mn doped Zns, Y2O3:Eu, Zn2SiO4:Mn, MgWO4, CaWO4:Pb, ZnSe, Cas, SrS 등의 형광체 powder를 이용하여 제조한다.
그리고 ③ Shadow mask(152)를 제거 하면 pattering 된 ④ Active layer(발광층(153)) 만 남게 되고 이를 경화시키기 위해 oven에 넣어 thermal curing 공정을 거치는데 이때 온도는 70℃ 이다. 이로써 발광층(153)에는 소정 패턴홈이 형성된다.
또한 curing이 끝난 ④ Active layer(발광층(153)) 위에 ⑤ PDLC(154)를 코팅한다. PDLC(154) 두께는 ~20um 이다.
이후 ⑤ 고분자 분산형 액정(PDLC, 154) 코팅이 끝난 후 위에 ⑥, ⑦ 상부전극 층(ITO)인 제1전극(32)을 덮어주고 PDLC(154) 액정이 균일하게 퍼질 수 있도록 밀어준다.
마지막으로 PDLC(154)가 경화될 수 있도록 UV curing 공정을 거치면 고분자 분산형 액정과 발광층을 함께 포함하여 발광 스마트 윈도우가 제작된다.
이러한 발광 스마트 윈도우는 DC로 구동 시 EL소자 ≥ 5 V, PDLC ≥ 10V 이다. 스마트 윈도우 구동 시 일반적으로 AC 전압을 사용하는데, 이는 DC 전압 사용 시 액정이 타버리고, PDLC 액정 수명이 오래가지 못하는 단점이 있기 때문이다. 하지만 EL 구동 시 AC 전압을 이용하기 위해서는 높은 전압이 필요하다. 우선 test 진행 시는 DC로 구동하기도 한다.
일반적으로 스마트 윈도우 AC 구동 시 90~100V 전압이 필요하고 EL 소자는 AC 구동 시 150V 이상의 전압이 필요하다.
이상에서와 같이 마련된 본 발명에 따른 스마트윈도우 및 그 제조방법에 있어서, 각 전극 중에 투명전극(TCO)으로써 ITO(InSnO), InZnO, ZnO, InZnSnO, TiInZnO, MiInZnO, AZO, BZO, GZO(Ga-doped ZnO) 등이 이용되고, 기판에 대해 스퍼터를 이용하여 증착하며, 일부 후면전극으로서 금속전극이 이용되는 경우에는 Al, Ag 등이 이용될 수 있다.
또한 발광층(형광층)은 절연층에 걸린 일정 이상의 전기장에 의하여 발광하는 것으로, 재료로는 Cu doped ZnS, Cu,Mn doped Zns, Y2O3:Eu, Zn2SiO4:Mn, MgWO4, CaWO4:Pb, ZnSe, Cas, SrS 등이 있다.
그리고 절연층은 형광층(발광층)이 발광을 할 수 있도록 일정한 값 이상의 전기장을 걸어주는 역할을 하며, 또한 소자에 과전류가 흐르지 않도록 조절하는 역할을 하는 것으로, 절연층의 유전체 재료로 BaTiO3, SrTiO3, Ta2O5, BaTa2O6 등이 있다.
발광층과 절연층/유전층은 스크린 프린팅, 스핀코팅, 딥코팅 등의 방식을 이용하여 층을 형성할 수 있다.
이상에서와 같이 마련되는 본 발명에 따른 전기발광 기능이 부여된 스마트윈도우에 있어서는 다음과 같은 작동을 이루게 된다.
즉 스마트윈도우는 제어부(미도시됨) 제어에 의하여 상기 실시예들에 있어서, 제1전극, 제2전극, 공통전극, 아울러 EL전극 및 액정전극 등에 전원을 인가하는 방법에 따라 빛의 투과기능, 발광기능 등을 수행하도록 제어하는 것이다.
이러한 스마트윈도우 제어방법을 보면, 상기 스마트윈도우는 제1전극(31), 제2전극(32), 그리고 공통전극(111)(일부 실시예에서는 EL전극(102) 및 액정전극(103)으로 이루어진 공통전극부재 등) 등의 층을 이루는 전극들 사이로 고분자 분산형 액정(41) 및 전기발광부(EL)의 발광부(51)가 각각 위치되는 것이다.
그리하여 제1전극(31)과 공통전극(111)에 전기를 인가하여 고분자 분산형 액정(41)에 의해 빛을 투과시키는 투과작동단계; 공통전극(111)과 제2전극(32)에 전기를 인가하여 발광부(51)에서 빛을 발광하는 발광작동단계; 및 제1전극(31), 공통전극(111) 및 제2전극(32)에 전기를 인가하거나 또는 제1전극(31)과 제2전극(32)에 전기를 인가하여 고분자 분산형 액정(41) 및 전기발광부(EL) 등에 의해 빛의 투과와 발광이 함께 이루어지는 투과발광작동단계 등으로 작동되는 것이다.
이로써 스마트윈도우 구성에 따른 투명 또는 불투명 작동, 전기발광부에 의한 발광작동 등을 하나의 스마트윈도우를 통해 구현되어 불필요한 부재를 줄일 수 있는 장점을 갖는다.
이상으로 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 일실시예를 기재한 것이므로, 상기 실시예의 기재에 의하여 본 발명의 기술적 사상이 제한적으로 해석되어서는 아니 된다.
상기와 같이 구성되는 본 발명은 스마트윈도우에 의한 빛의 투가로 인한 투명 또는 불투명의 기능에 더하여, 전기발광부에 의한 소정의 빛을 발광시키는 기능을 더한 것이어서 보다 다양한 이용이 가능한 효과가 있다.
본 발명에 의하면 실시되는 환경이나 여건에 따라, 빛을 차단하면서 어둡게 하는 경우, 빛을 차단하면서 소정의 빛이 발광되게 하는 경우, 빛을 투과시키면서 어둡게 하는 경우, 빛을 투과시키면서 소정의 빛이 발광되게 하는 경우 등 다양한 기능을 이루어 다양한 제품에 적용 가능하다.

Claims (17)

  1. 소정의 제1기판 및 제2기판;
    상기 제1기판 및 제2기판 상에 각각 형성된 제1전극 및 제2전극;
    상기 제1전극과 제2전극 사이에 위치되는 고분자 분산형 액정 및 발광층;
    상기 고분자 분산형 액정과 발광층 사이에 위치된 공통기판;
    상기 발광층과 공통기판 사이에 위치되는 EL전극; 및
    상기 공통기판과 고분자 분산형 액정 사이에 위치되는 액정전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기발광 기능이 부여된 스마트윈도우.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 EL전극에는 소정 패턴무늬를 형성하여,
    상기 EL전극의 소정 패턴무늬로 발광되는 것을 특징으로 하는 전기발광 기능이 부여된 스마트윈도우.
  3. 소정의 제1기판 및 제2기판;
    상기 제1기판 및 제2기판 상에 각각 형성된 제1전극 및 제2전극;
    상기 제1전극과 제2전극 사이에 위치되는 고분자 분산형 액정과 발광층; 및
    상기 발광층과 고분자 분산형 액정 사이에 위치되는 공통전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기발광 기능이 부여된 스마트윈도우.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 공통전극과 고분자 분산형 액정 사이에 위치되는 확산방지막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기발광 기능이 부여된 스마트윈도우.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 공통전극은, 유/무기투명전극으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기발광 기능이 부여된 스마트윈도우.
  6. 서로 대향하여 위치하는 제1기판 및 제2기판;
    상기 제1기판 및 제2기판 상에 각각 형성된 제1전극과 제2전극; 및
    상기 제1전극과 제2전극 사이에 위치되는 고분자 분산형 액정 발광층부를 포함하고,
    상기 고분자 분산형 액정 발광층부의 발광층에는 소정의 패턴홈이 형성되며,
    상기 발광층에 형성된 소정 패턴홈에 고분자 분산형 액정이 구비되는 것을 특징으로 하는 전기발광 기능이 부여된 스마트윈도우.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1전극은 투명전극으로 이루어지고,
    상기 제2전극은 투명전극 또는 금속전극으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기발광 기능이 부여된 스마트윈도우.
  8. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2전극과 발광층 사이에 위치되는 절연층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기발광 기능이 부여된 스마트윈도우.
  9. 제1기판 및 제2기판 상에 제1전극 및 제2전극을 각각 형성하는 전극형성단계;
    공통기판 양면에 EL전극 및 액정전극을 형성하는 공통전극형성단계;
    EL전극 상에 발광층을 형성하는 발광층형성단계;
    발광층 상으로 제2전극을 구비하는 제2전극구비단계;
    제1전극 상에 고분자 분산형 액정을 도포하는 액정도포단계;
    도포된 고분자 분산형 액정 상에 액정전극을 위치시키는 라미네이션단계; 및
    고분자 분산형 액정에 대한 경화과정을 수행하는 액정경화단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기발광 기능이 부여된 스마트윈도우 제조방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 EL전극에는 소정 패턴무늬를 형성하여,
    상기 EL전극의 소정 패턴무늬로 발광되는 것을 특징으로 하는 전기발광 기능이 부여된 스마트윈도우 제조방법.
  11. 제1기판 및 제2기판 상에 제1전극 및 제2전극을 각각 형성하는 전극형성단계;
    제2전극 상에 발광층을 형성하는 발광층형성단계;
    발광층 상에 공통전극을 형성하는 공통전극형성단계;
    제1전극 상에 고분자 분산형 액정을 도포하는 액정도포단계;
    도포된 고분자 분산형 액정 상에 공통전극을 위치시키는 라미네이션단계; 및
    고분자 분산형 액정에 대한 경화과정을 수행하는 액정경화단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기발광 기능이 부여된 스마트윈도우 제조방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 공통전극 상에 확산방지막을 형성하는 확산방지막형성단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기발광 기능이 부여된 스마트윈도우 제조방법.
  13. 제1기판 및 제2기판 상에 제1전극 및 제2전극을 각각 형성하는 전극형성단계;
    제2전극 상에 발광층을 형성하는 발광층형성단계;
    발광층 상에 유/무기투명전극을 형성하는 유/무기투명전극형성단계;
    제1전극 상에 고분자 분산형 액정을 도포하는 액정도포단계;
    도포된 고분자 분산형 액정 상에 유/무기투명전극을 위치시키는 라미네이션단계; 및
    고분자 분산형 액정에 대한 경화과정을 수행하는 액정경화단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기발광 기능이 부여된 스마트윈도우 제조방법.
  14. 제1전극이 형성된 제1기판과 제2전극이 형성된 제2기판을 준비하는 기판준비단계;
    상기 제1전극 및 제2전극 사이에 소정 패턴의 쉐도우마스크를 구비한 발광층을 형성하고 상기 쉐도우마스크를 제거하여 패턴홈이 형성된 발광층을 구비하는 발광층형성단계;
    발광층 상에 고분자 분산형 액정을 도포하여 발광층의 소정 패턴홈으로 고분자 분산형 액정이 도포되는 액정도포단계; 및
    상기 고분자 분산형 액정을 경화시키는 액정경화단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기발광 기능이 부여된 스마트윈도우 제조방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    발광층으로부터 쉐도우마스크 제거로 발광층에 소정 패턴홈이 형성된 상태에서 경화시키는 발광층경화단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기발광 기능이 부여된 스마트윈도우 제조방법.
  16. 제 9항 내지 제 15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발광층과 제2전극 사이에 절연층을 형성하는 절연층형성단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기발광 기능이 부여된 스마트윈도우 제조방법.
  17. 제 9항 내지 제 15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1전극은 투명전극으로 이루어지고,
    상기 제2전극은 투명전극 또는 금속전극으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기발광 기능이 부여된 스마트윈도우 제조방법.
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