KR20170025335A - 전계 발광 소자용 조성물, 이를 포함하는 전계 발광 소자 및 그 제조방법 - Google Patents

전계 발광 소자용 조성물, 이를 포함하는 전계 발광 소자 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 전계 발광 소자용 조성물, 이를 포함하는 전계 발광 소자 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 발광 물질; 및 압전 물질; 을 포함하는 전계 발광 소자용 조성물, 이를 포함하는 전계 발광 소자 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 전계 발광 소자용 조성물은, 역압전 효과를 이용하여 발광 효율이 향상된 전계 발광 소자를 제공할 수 있다.

Description

전계 발광 소자용 조성물, 이를 포함하는 전계 발광 소자 및 그 제조방법{COMPOSITION FOR ELECTRO-LUMINESCENT DEVICE, ELECTRO-LUMINESCENT DEVICE COMPRISING THE SAME AND METHOD FOR PREPARING THE SAME}
본 발명은, 역압전 효과를 제공하는 전계 발광 소자용 조성물, 이를 포함하는 전계 발광 소자 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
IoT(internet of things) 산업의 발달과 입는 전자기기의 수요가 증가하면서, 인가된 교류 전계로 발광하는 전계 발광 소자와 같은 유연성 기재를 이용한 발광 소자에 대한 수요가 증가하고 있다. 전계 발광 소자는, 자동차용 실내조명, 인테리어 조명, 광고판, 대형의 디스플레이, 착용형 조명 등과 같이 다양한 분야에 응용될 수 있다. 전계 발광 소자는, 투입 에너지 대비 발광의 효율이 중요하고, 발광 효율을 극대화하기 위한 연구가 진행되고 있다.
예를 들어, 도전성 전극들 사이에 발광층이 형성된 구조를 이용하는 전계 발광 소자가 제시되었다. 이러한 전계 발광 소자는, 상온에서 제조가 용이하고, 융점이 낮은 비닐 종류의 기재에 형성될 수 있으나, 단순한 발광체와 유기 바인더 혼합 구조를 취하고 있어 발광 효율이 낮은 단점이 있다. 이러한 유기 바인더는, 인가한 전계를 축전할 수 있는 유전율이 낮아 발광 효율이 대체로 낮은 단점이 있다.
추가적으로, 발광층 상하에 유전체 박막 등을 도입하여 효율 향상을 기대할 수 있으나 스퍼터링 등 제조 공정이 까다로운 추가 공정이 요구되므로 제조비용이 상승하는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 역압전 효과를 이용하여 발광 효율을 향상시키고, 공정을 단순화시켜 전계 발광 소자의 제조비용을 낮출 수 있는, 전계 발광 소자용 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명은, 상기 전계 발광 소자용 조성물을 포함하는 전계 발광 소자를 제공하는 것이다.
본 발명은, 상기 전계 발광 소자의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 양상은, 발광 물질; 및 압전 물질; 을 포함하는 전계 발광 소자용 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 조성물 100 중량부에 대해, 상기 발광 물질은, 20 중량부 내지 90 중량부; 및 상기 압전 물질은, 0.01 중량부 내지 70 중량부; 로 포함될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 발광 물질은, 5 nm 내지 1 mm 입경을 갖고, 상기 압전 물질은, 5 nm 내지 50 ㎛ 미만의 입경을 갖는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 발광 물질은, ZnS, ZnO, CaS, SrS, Y2O2, Y2O2S, Zn2SiO4, Y3Al5O12, Y3(AlGa)5O12, Y2SiO5, LaOCl, InBO3, Gd2O2S, 및 ZnGa2O4 호스트 중 1종 이상을 포함하고, 상기 호스트는, Mn, Cu, Ag, Eu, Cl, I, Tb, Al, Ce, Er 및 Pr 중 1종 이상의 활성체를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 압전 물질은, SiO2, ZnO, ZnS, LiNbO3, LiTaO3, Li2B4O7, KNaC4H4O6, BaTiO3, Bi4Ti3O12, [Bi4-XLaX]Ti3O12 (0<x<1), SrTiO3, PbTiO3, PbZrO3(PZT), PZT-Pb(Zr,Ti)O3, AlPO4, GaPO4, La3Ga5SiO14, SnO2, KNbO3, Na2WO3, Ba2NaNb5O5, Pb2KNb5O15, KNaNb5O5, BiFeO3, AlN, 전기석(tourmaline, 토르말린), PVDF-TrFE(poly(vinylidene fluoride-co-trifluoroethylene) 및 PVDF 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 전계 발광 소자용 조성물은, 2 이상의 작용기를 갖는 알킬계 아크릴레이트 계열의 다관능성 희석제를 더 포함하고, 상기 희석제는, 2-에틸헥실 아크릴레이트, 2-하이드록시에틸 아크릴레이트, 3,5,5-트리메틸헥실 아크릴레이트 및 이소옥틸 아크릴레이트 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 조성물 100 중량부에 대해, 2 이상의 작용기를 갖는 알킬계 아크릴레이트 계열의 다관능성 희석제는, 1 중량부 내지 80 중량부; 로 포함될 수 있다.
본 발명의 다른 양상은,
기판; 제1 전극층; 및 제2 전극층; 을 포함하고, 상기 제1 전극층 및 상기 제2 전극층 사이에 본 발명에 의한 조성물을 포함하는 발광층을 포함하는 전계 발광 소자에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 기판은, 유연성(flexible), 신축성, 또는 이 둘의 특성을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 기판은, 폴리카보네이트 (polycarbonate, PC), 폴리에틸렌테레프탈레이트 (polyethyleneterephthalate, PET), 폴리에스터설폰네이트 (polyethyleneterephthalate), 폴리에틸렌나프탈레이트 (polyethylene naphthate, PEN), 폴리이미드 (polyimide), 폴리아릴레이트 (polyarylate), 및 직물 (texile) 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 발광층은, 10 nm 내지 10 mm 두께이고, 상기 발광층은, 패턴 형태를 갖는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 제1 전극층, 상기 제2 전극층 또는 이 둘은, 투명 전극일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 제2 전극층 상에 제2 기판을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 양상은,
유연성(flexible), 신축성, 또는 이 둘의 특성을 가지는 기판을 준비하는 단계; 상기 기판 상에 제1 전극층을 형성하는 단계; 상기 제1 전극층 상의 적어도 일부분에 본 발명에 의한 조성물을 포함하는 발광층을 형성하는 단계; 및 상기 발광층 상에 제2 전극층을 형성하는 단계; 를 포함하는 전계 발광 소자의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 발광층을 형성하는 단계는, 상기 1 전극층 상의 적어도 일부분에 조성물을 도포하는 단계; 및 상기 도포된 조성물을 경화하는 단계; 를 포함하고, 상기 도포하는 단계는, 진공 증착, 스크린 인쇄, 다이 코팅, 롤 코팅 또는 스핀 코팅을 이용하고, 상기 경화하는 단계는, 상기 조성물을 광 경화할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 제2 전극층 상에 제2 기판을 적층하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명은, 발광 물질 사이에 압전 물질이 균질하게 분산되고, 역압전 효과를 이용하여 발광 효율을 향상시킬 수 있는 전계 발광 소자용 조성물을 제공할 수 있다. 상기 전계 발광 소자용 조성물은, 단순한 공정을 이용하여 전계 발광 필름을 제조할 수 있으므로, 고효율 필름형 전계발광 소자에 있어 원가 절감에 기여할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따라, 전계발광 소자를 예시적으로 나타낸 것이다.
도 2는, 본 발명의 다른 실시예에 따라, 전계발광 소자를 예시적으로 나타낸 것이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따라, 전계발광 소자의 제조방법의 공정 흐름도를 예시적으로 나타낸 것이다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따라, 전계발광 소자의 제조방법의 공정 단면도를 예시적으로 나타낸 것이다.
도 5는, 본 발명의 다른 실시예에 따라, 전계발광 소자의 제조방법의 공정 흐름도를 예시적으로 나타낸 것이다.
도 6은, 본 발명의 다른 실시예에 따라, 전계발광 소자의 제조방법의 공정 단면도를 예시적으로 나타낸 것이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
본 발명은, 전계 발광 소자용 조성물을 제공하는 것이다. 상기 조성물은, 유전 특성을 유지하면서 압력의 변화를 유발할 수 있는 압전 물질을 혼입하고, 이러한 압전 물질에 의해 전계에 의한 발광과 압력에 의한 발광을 동시에 유도하여, 발광 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 조성물은, 발광 물질 및 압전 물질을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 발광 물질은, 인가된 전계에 의해 발광하는 무기계 및/또는 유기계 발광 물질이며, 바람직하게는 무기계 발광 물질이다. 상기 발광 물질은, ZnS, ZnO, CaS, SrS, Y2O2, Y2O2S, Zn2SiO4, Y3Al5O12, Y3(AlGa)5O12, Y2SiO5, LaOCl, InBO3, Gd2O2S, 및 ZnGa2O4 호스트 중 1종 이상을 포함하고, 바람직하게는, 전계 및 압력에 의한 발광 효과를 증대시키기 위해서 ZnS 및 ZnO 일 수 있다. 예를 들어, ZnS 및 ZnO는, 자체적으로 압전 특성을 갖고, 외부 압력에 의해 밴드갭이 변형되어 발광 특성을 나타내는 것이므로, 압전 물질과 혼합 시, 역압전 효과에 따른 발광 효과를 얻는데 유리할 수 있다. 상기 호스트는, Mn, Cu, Ag, Eu, Cl, I, Tb, Al, Ce, Er 및 Pr 중 1종 이상의 활성체를 포함 할 수 있고, 바람직하게는, Mn; Cu; Ag; Eu; Pr; Pr, Al; Eu, Pr; Cu,Cl; Cu,Tb; Tb; Ag,CI; Cl; Cu,Al; Ce; Er; 및 Er,Cl;일 수 있다. 더 바람직하게는, 상기 발광 물질은, ZnS:Cu, ZnS:Mn, ZnS:Cl, ZnS:Al, ZnS:I, ZnO:Al, ZnO:Cu, ZnO:Mn 및 ZnO:Tb일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 발광 물질은, 상기 조성물 100 중량부에 대해 20 중량부 내지 90 중량부 이하로 포함될 수 있고, 바람직하게는 25 중량부 내지 80 중량부, 더 바람직하게는 30 중량부 내지 50 중량부일 수 있다. 상기 발광 물질이 20 중량부 미만으로 포함되면 충분한 발광 효과를 얻기가 어려울 수 있고, 90 중량부를 초과하면, 발광물질의 혼합이 잘 이루어지지 않거나, 발광 효율이 저하될 수 있어 바람직하지 않다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 발광 물질의 입경이 5 nm 내지 1 mm 일 수 있고, 바람직하게는 5 nm 내지 200 ㎛, 더 바람직하게는 5 nm 내지 100 ㎛일 수 있다.
상기 발광 물질의 입경이, 5 nm 미만이면 발광의 중심 파장이 변화될 수 있고, 1 mm 를 초과하면 소자 제작시 발생하는 입자간 분산 균질성이 떨어져 발광 효율의 개선 효과를 얻을 수 없어 바람직하지 않다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 압전 물질은, 상기 조성물에 균질하게 혼합 시, 전계에 의한 발광에서 역압전 효과를 유도하고, 이러한 역압전에 의해 발생한 압력은, 발광 물질의 변형을 유도하여 추가적인 발광을 제공할 수 있다. 상기 압전 물질은, 본 발명의 조성물에서 유전 특성을 유지하면서 압력의 변화를 유발하여 역압전 현상을 제공하는 물질이며, 예를 들어, 유전성 특성을 갖는 유기계 압전 물질 및 무기계 압전 물질일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 유기계 압전 물질은, 유전성 특성을 갖는 유기 물질이며, 예를 들어, 플루오르화 비닐리덴(vinylidene fluoride), 트리플루오로에틸렌(TrFE, trifluoroethylene), 시안화비닐리덴(vinylidene cyanide), 비닐클로라이드(vinyl chloride), 클로로아크릴로니트릴(Chloroacrylonitrile), 염화비닐(vinyl chloride), 이들의 중합체, 또는 공중합체 중 1종 이상을 포함하고, 바람직하게는 PVDF(polyvinylidene fluoride), TrFE(trifluoroethylene), PVDF-TrFE(poly(vinylidene fluoride-co-trifluoroethylene)일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 무기계 압전 물질은, 유전성 특성을 갖는 금속 산화물, 금속 질화물, 실리카계 물질 또는 이들의 합금 및 유전체 중 1종 이상을 포함하고, SiO2, ZnO, ZnS, LiNbO3, LiTaO3, Li2B4O7, KNaC4H4O6, BaTiO3, Bi4Ti3O12, [Bi4-XLaX]Ti3O12 (0<x<1), SrTiO3, PbTiO3, PbZrO3(PZT), PZT-Pb(Zr,Ti)O3, AlPO4, GaPO4, La3Ga5SiO14, SnO2, KNbO3, Na2WO3, Ba2NaNb5O5, Pb2KNb5O15, KNaNb5O5, BiFeO3, AlN, 및 전기석(tourmaline, 토르말린) 중 1종 이상을 포함할 수 있고, 바람직하게는 ZnO, ZnS, BaTiO3, PbZrO3(PZT), PZT-Pb(Zr,Ti)O3이다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 압전 물질은, 분말, 겔, 에멀전, 액상 및 섬유 형태 중 1종 이상일 수 있고, 바람직하게는 분말 형태일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 압전 물질의 입경은, 5 nm 내지 50 ㎛ 미만일 수 있고, 5 nm 미만이면 역압전 효과가 미미하고, 50 ㎛를 이상이면 발광 물질 대비 지나치게 크게 되어 발광 물질과 균질한 혼합이 어려워지고, 발광 효율의 개선 효과를 얻을 수 없어 바람직하지 않다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 압전 물질은, 상기 조성물 100 중량부에 대해 0.01 중량부 내지 70 중량부로 포함될 수 있고, 바람직하게는 10 중량부 내지 70 중량부, 더 바람직하게는 10 중량부 내지 60 중량부일 수 있다. 상기 압전 물질이 0.01 중량부 미만으로 포함되면 역압전 효과가 미미하고, 70 중량부를 초과하면 발광물질과 혼합이 잘 이루어지지 않고, 발광 효율이 저하될 수 있어 바람직하지 않다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 발광 물질 및 상기 압전 물질은, 코어-쉘 구조(Core-shell) 형태로 적용될 수 있고, 상기 코어 물질은, 발광 물질, 압전 물질 또는 이 둘을 포함하고, 상기 쉘층은, 발광 물질, 압전 물질 또는 이 둘을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 코어-쉘 구조 형태는, 발광 물질을 압전 물질이 둘러싸고 있는 형태 또는 압전 물질을 발광 물질이 둘러싸고 있는 형태일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 코어는 5 nm 에서 1 mm 미만의 입경을 가지고, 쉘 층의 두께는, 5 nm 에서 1 mm 미만의 일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 본 발명에 의한 조성물은, 2 이상의 작용기를 갖는 알킬계 아크릴레이트 계열의 다관능성 희석제, 광개시제 및 가교제를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 다관능성 희석제는, 상기 조성물의 결합제의 기능을 가지면서 절연층 형성에 이용될 수 있다. 상기 조성물 100 중량부에 대해 1 중량부 내지 80 중량부, 더 바람직하게는 5 중량부 내지 80 중량부로 포함될 수 있다. 상기 다관능성 희석제는, 2-에틸헥실 아크릴레이트, 2-하이드록시에틸 아크릴레이트, 3,5,5-트리메틸헥실 아크릴레이트 및 이소옥틸 아크릴레이트 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 광 개시제는, 광 조사 시 분해되어 활성 라디칼이 발생되는 것으로, 이러한 활성 라디칼에 의해 상기 조성물이 중합 경화 반응을 일으킬 수 있다. 상기 조성물 100 중량부에 대해 1 내지 50 중량부로 포함될 수 있다. 상기 개시제는, 50 중량%의 2-하이드록시-2-메틸-1-페닐-프로판-1온과 50 중량%의 2,4,6-트리메틸벤조일 디페닐포스핀옥사이드가 배합된 혼합물, 2,2-디메톡시 2-페닐아세토페논, 및 4-디메틸아미노피리딘 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 가교제는, 다관능성 희석제의 고분자 사슬을 가교 결합시키고, 이러한 가교 결합을 통하여 상기 조성물의 우수한 기계적 강도와 화학적 안정성을 제공할 수 있다. 상기 조성물 100 중량부에 대해 0.1 내지 90 중량부로 포함될 수 있다. 상기 가교제는, 1,6-헥산디올 디아크릴레이트, 1.6-헥산디올 디비닐 에테르, 및 우레탄 아크릴레이트 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 본 발명에 의한 조성물은, 잔량의 용매를 더 포함할 수 있고, 상기 용매는, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 이소프로판올, 디메틸포름아미드, 메틸에틸케톤, 순수, 프로필렌글리콜 (모노)메틸에테르(PGM), 이소프로필셀룰로오스(IPC), 메틸렌 클로라이드(MC), 에틸렌 카보네이트(EC), 메틸셀로솔브 및 에틸셀로솔브 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
본 발명은, 본 발명에 의한 전계 발광 소자용 조성물을 포함하는 전계 발광 소자를 제공하는 것이다. 본 발명에 의한 전계 발광 소자는, 기판, 제1 전극, 제2 전극 및 발광층을 포함하고, 상기 발광층은, 상기 제1 전극 및 제2 전극 사이에 형성되고, 상기 발광층은, 전압(V)이 인가되면 광을 방출한다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 도 1을 참조하여 본 발명에 따른 전계 발광 소자를 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 도 1a를 참조하면, 도 1a는, 전계 발광 소자(100)를 예시적으로 나타낸 것으로, 도 1a에서 전계 발광 소자(100)는, 기판(110), 제1 전극(120), 발광층(130) 및 제2 전극(140)을 포함할 수 있다.
기판(110)은, 전계 발광 소자에 적용 가능한 투명 기판이며, 바람직하게는 유연성(flexible), 신축성 또는 이 둘을 갖는 투명 기판일 수 있다. 기판(110)은, 유리기판, 플라스틱 기판, 또는 이 둘이 결합된 기판이며, 예를 들어, 상기 플라스틱 기판은, 폴리카보네이트(polycarbonate, PC), 폴리에틸렌테레프탈레이트 (polyethyleneterephthalate, PET), 폴리에스터설폰네이트 (polyethyleneterephthalate), 폴리에틸렌나프탈레이트(polyethylene naphthate, PEN), 폴리이미드 (polyimide, PI), 폴리아릴레이트(polyarylate) 및 직물(texile) 중 1종 이상의 필름을 포함할 수 있다.
기판(110)은, 100 nm 내지 10 mm 두께를 갖고, 바람직하게는 20 um 내지 1 mm 일 수 있다.
제1 전극(120)은, 기판(110) 상에 형성되는 투명 전극이며, 투명 도전성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 전극(120)은, ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), IZTO(Indium Zinc Tin Oxide), ICO(Indium Cesium Oxide), IWO(Indium Tungsten Oxide), 알루미늄이 첨가된 ZnO(Zinc Oxide), PEDOT (Polyethylenedioxythiophene):PSS(Polystyrenesulfonate), 폴리아닐린(Polyaniline), 및 폴리티오펜(Polythiophen) 중 1종 이상의 투명 도전성 물질을 포함할 수 있다.
발광층(130)은, 제1 전극(120) 및 제2 전극(140) 사이에 형성되며, 바람직하게는 제1 전극(120) 상에 형성될 수 있다. 발광층(130)은, 본 발명에 의한 전계 발광 소자용 조성물을 포함하고, 전압(V)이 인가되면, 발광층(130)의 발광 물질이 발광되어 광을 방출한다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 발광층(130)은, 패턴화된 형상으로 형성될 수 있으며, 상기 패턴화된 형상은, 전계 발광 소자의 적용 분야에 따라 적절하게 선택될 수 있고, 예를 들어, 다각형, 원, 스트라이프, 등일 수 있고, 다양한 형상 또는 동일한 형상이 랜덤 또는 규칙적으로 배열될 수 있다. 바람직하게는 도 1b에 나타낸 사각형 및 스트라이프 형상으로 패턴화될 수 있다. 발광층(130)은, 10 nm 내지 10 mm 두께, 바람직하게는 10 nm 내지 5 mm 두께를 가질 수 있고, 발광층(130)의 두께가 상기 범위 내에 포함 시 우수한 발광 효율을 얻을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 도 1c를 참조하면, 발광층(130)은, 상기 조성물의 경화 과정에서 하단으로 정렬된 발광 물질 및 압전 물질; 또는 발광 물질 및 압전 물질과 이들을 결합시키는 결합제로 작용하는 다관능 희석제를 포함하는 제1층(131) 및 제1층(131) 위에 있고, 다관능 희석; 또는 다관능 희석제 및 압전 물질; 을 포함하는 제2층(132)으로 분리될 수 있다. 제1층(131)은, 발광 물질 및 압전 물질이 균일하게 분산된 상태에서 경화되므로, 발광의 균일도를 높이고, 역압전 현상에 의해 발광 효율이 향상될 수 있다. 또한, 제2층(132)과 계면 높이가 접합면 전체에 걸쳐 일정하므로, 휘도 저하를 방지할 수 있다. 제2층(132)은, 다관능 희석제가 주성분으로 이루어지므로 절연층의 기능을 제공하고, 상기 전계 발광 소자용 조성물의 도포 및/또는 경화 과정에서 제1층(131)과 분리되는 것일 뿐, 제1층(131) 상에 별도의 공정을 통해 형성하는 것이 아니므로 향상된 부착력을 가질 수 있다. 또한, 우수한 내습성을 나타내므로, 전계 발광 소자의 수명을 증가시킬 수 있다.
제2 전극(140)은, 발광층(130) 상에 형성되는 불투명한 전극이며, 알루미늄(Al), 은(Ag), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 금(Au), 티타늄(Ti) 및 탄탈럼(Ta) 중 1종 이상의 불투명한 금속 물질을 포함할 수 있다. 따라서, 전계 발광 소자(100)는, 제1 전극(120)이 배치된 방향으로 광을 방출할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 도 1d를 참조하면, 도 1d는, 전계 발광 소자(100')를 예시적으로 나타낸 것으로, 도 1d에서 전계 발광 소자(100')는, 기판(110'), 제1 전극(120'), 발광층(130') 및 제2 전극(140')을 포함할 수 있다.
기판(110') 및 발광층(130')은, 도 1a에서 언급한 기판(110) 및 발광층(130)과 동일하다.
제1 전극(120')는, 기판(110') 상에 형성되는 불투명 전극이고, 제2 전극(140')은, 발광층(130') 상에 형성되는 투명 전극이므로, 전계 발광 소자(100')는, 제2 전극(140') 방향으로 광을 방출한다. 상기 투명 전극 및 상기 불투명 전극은, 도 1a에서 언급한 바와 같은 성분을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 도 1e를 참조하면, 도 1e는, 전계 발광 소자(100'')를 예시적으로 나타낸 것으로, 도 1e에서 전계 발광 소자(100'')는, 기판(110''), 제1 전극(120''), 발광층(130'') 및 제2 전극(140'')을 포함할 수 있다.
기판(110''), 제1 전극(120'') 및 발광층(130'')은, 도 1a에서 언급한 기판(110), 제1 전극(120) 및 발광층(130)과 동일하다.
제2 전극(140'')는, 발광층(130'') 상에 형성되는 투명 전극이므로, 전계 발광 소자(100'')는 양방향 광을 방출할 수 있다. 상기 투명 전극은, 도 1a에서 언급한 바와 같은 성분을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따라, 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 전계 발광 소자를 설명한다. 도 2는, 전계 발광 소자(200)를 예시적으로 나타낸 것으로, 도 2에서 전계 발광 소자(200)는, 제1 기판(210), 제1 전극(220), 발광층(230), 제2 전극(240) 및 제2 기판(250)을 포함할 수 있다.
제1 기판(210), 제1 전극(220), 발광층(230), 제2 전극(240)는, 도 1a 내지 도 1e에서 언급한 바와 같은 성분 및 구성을 포함할 수 있다.
제2 기판(250)는, 제2 전극(240) 상에 형성되어 제2 전극(240)을 보호할 수 있다. 제2 기판(250)은, 제1 전극(220)과 동일한 성분 또는 상이한 성분의 기판으로 이루어질 수 있다.
본 발명은, 본 발명에 의한 전계 발광 소자용 조성물을 포함하는 전계 발광 소자의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 전계 발광 소자의 제조방법을 설명한다. 도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따라, 전계 발광 소자의 제조 방법의 공정 흐름도를 나타낸 것으로, 상기 제조방법은, 기판을 준비하는 단계(S1), 제1 전극층을 형성하는 단계(S2), 발광층을 형성하는 단계(S3) 및 제2 전극층을 형성하는 단계(S4)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 도 4a를 참조하면, 도 4a은, 전계 발광 소자의 제조 방법의 공정 단면도를 나타낸 것으로, 도 4a에서 기판을 준비하는 단계(S1)는, 전계 발광 소자에 적용 가능한 투명 기판(310)을 준비하는 단계이며, 기판(310)은, 도 1에서 언급한 바와 같다.
제1 전극층을 형성하는 단계(S2)는, 기판(310) 상의 적어도 일부분에 제1 전극(320)을 형성하는 단계이다. 제1 전극(320)은, 투명 전극이며, 도 1에서 언급한 바와 같다. 단계(S2)는, 진공 증착, 스크린 인쇄, 다이 코팅 또는 스핀 코팅 등을 이용할 수 있다.
발광층을 형성하는 단계(S3)는, 제1 전극(320) 상의 적어도 일부분 상에 발광층(330)을 형성하는 단계이다. 단계(S3)는, 도포하는 단계(S3a), 이형 필름을 적층하는 단계(S3b), 경화하는 단계(S3c) 및 이형 필름을 제거하는 단계(S3d)를 포함할 수 있다.
도포하는 단계(S3a)는, 제1 전극(320) 상의 적어도 일부분에 본 발명에 의한 전계 발광 소자용 조성물(330)을 도포하는 단계이다. 상기 도포는, 진공 증착, 스크린 인쇄, 다이 코팅, 스핀 코팅 등을 이용할 수 있다.
이형 필름을 적층하는 단계(S3b)는, 도포하는 단계(S3a) 이후에 상기 도포된 조성물(330)의 적어도 일부분에 이형 필름(10)을 적층하는 단계이다. 이형 필름(10)은, 박리력을 갖는 투명한 물질로 이루어질 수 있다. 또한, 이형 필름(10)은, 박리의 용이성을 위하여 도포된 조성물(330)과의 접합면이 표면 처리된 것일 수 있다.
경화하는 단계(S3c)는, 이형 필름(10)을 통해 도포된 조성물(330) 상에 UV 광을 조사하여 경화하는 단계이다. 상기 경화하는 단계는 1초 내지 1 시간 동안 이루어질 수 있다.
경화하는 단계(S3c) 이전에 단계(S3a) 및 단계(S3b)를 거치면서 도포된 조성물(330)에 함유된 발광 물질과 압전 물질이 아래로 가라앉아 정렬 되거나 및/또는 경화하는 단계(S3c)에서 가라앉을 수 있다. 도 4a는, 경화하는 단계(S3c)에서 제1층(331) 및 제2층(332)을 구별하여 표시하였으나, 이는 예시적으로 나타낸 것일 뿐 이에 제한하는 것은 아니다. 상기 발광 물질 및 압전 물질은, 도포된 조성물(330) 내에서 균일한 분산도를 갖는 형태로 가라앉을 수 있다. 따라서, 도포된 조성물(330)의 하층(제1층, 331)에는 발광 물질과 압전 물질이 균일한 두께로 위치되고, 다관능성 희석제는, 상층(제2층, 332)에 주로 위치될 수 있다. 또한, 다관능성 희석제의 적어도 일부분은, 발광 물질과 압전 물질의 결합제로 하층(331)에 존재할 수 있고, 발광 물질 및/또는 압전 물질의 적어도 일부분은, 다관능성 희석제와 함께 상층(332)에 존재할 수 있다.
따라서, 경화하는 단계(S3c)에서 UV 광이 도포된 조성물(330)에 조사되면, 도포된 조성물(330)이 중합 경화 반응을 일으키고, 하층으로 제1층(331) 및 상층으로 제2층(332)으로 경화될 수 있다.
이형 필름을 제거하는 단계(S3d)는, 경화하는 단계(S3c) 이후에 이형 필름(10)을 제거하는 단계이다.
제2 전극층을 형성하는 단계(S4)는, 발광층(320) 상의 적어도 일부분에 제2 전극(340)을 형성하는 단계이다. 제2 전극(340)은, 불투명 전극이며, 도 1에서 언급한 바와 같다. 단계(S4)는, 진공 증착, 스크린 인쇄, 다이 코팅 또는 스핀 코팅 등을 이용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 도 4b를 참조하면, 도 4b는, 전계 발광 소자의 제조 방법의 공정 단면도를 나타낸 것으로, 도 4b에서 기판을 준비하는 단계(S1) 및 발광층을 형성하는 단계(S3)는, 도 4a와 동일하다.
제1 전극층을 형성하는 단계(S2)은, 기판(310) 상의 적어도 일부분에 제1 전극(320)을 형성하는 단계이다. 제1 전극(320)은, 불투명 전극이며, 도 1에서 언급한 바와 같다. 단계(S2)는, 진공 증착, 스크린 인쇄, 다이 코팅 또는 스핀 코팅 등을 이용할 수 있다.
제2 전극층을 형성하는 단계(S4)는, 발광층(330) 상의 적어도 일부분에 제2 전극(340)을 형성하는 단계이다. 제2 전극(340)은, 투명 전극이며, 도 1에서 언급한 바와 같다. 단계(S4)는, 진공 증착, 스크린 인쇄, 다이 코팅 또는 스핀 코팅 등을 이용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 도 4c를 참조하면, 도 4c는, 전계 발광 소자의 제조 방법의 공정 단면도를 나타낸 것으로, 도 4c에서 기판을 준비하는 단계(S1), 제1 전극층을 형성하는 단계(S2) 및 발광층을 형성하는 단계(S3)는, 도 4a와 동일하다.
제2 전극층을 형성하는 단계(S4)는, 발광층(330) 상의 적어도 일부분에 제2 전극(340)을 형성하는 단계이다. 제2 전극(340)은, 투명 전극이며, 도 1에서 언급한 바와 같다. 단계(S4)는, 진공 증착, 스크린 인쇄, 다이 코팅 또는 스핀 코팅 등을 이용할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따라, 도 5를 참조하여 본 발명에 따른 전계 발광 소자의 제조방법을 설명한다. 도 5는, 전계 발광 소자의 제조방법의 공정 흐름도를 예시적으로 나타낸 것으로, 도 5에서 전계 발광 소자의 제조방법은, 제1 기판을 준비하는 단계(S1), 제1 전극층을 형성하는 단계(S2), 발광층을 형성하는 단계(S3), 제2 전극층을 형성하는 단계(S4) 및 제2 기판을 적층하는 단계(S5)를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따라, 도 6을 참조하면, 도 6은, 전계 발광 소자의 제조 방법의 공정 단면도를 나타낸 것으로, 도 6에서 제1 기판을 준비하는 단계(S1), 제1 전극층을 형성하는 단계(S2), 발광층을 형성하는 단계(S3), 제2 전극층을 형성하는 단계(S4)는, 도 4에서 언급한 바와 같다.
제2 기판을 적층하는 단계(S5)는, 제2 전극층 상에 제2 기판(350)을 적층하는 단계이며, 제2 기판(350)는, 불투명 또는 투명 기판이며, 제1 기판 층과 동일하거나 상이한 성분으로 이루어질 수 있다. 상기 기판은, 도 1에서 언급한 바와 같다.
본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고, 하기의 특허 청구의 범위, 발명의 상세한 설명 및 첨부된 도면에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있다.
실시예 1 내지 7
표 1에 제시한 구성에 따라 성분을 배합하고 혼련하여 조성물을 제조하였다.
입경 실시예 비교예
1 2 3 4 5 6 7 1 2 3
ZnS(Mn, Cu) 5 nm~80 um 40 40 40 40 50 50 27 17 40 40
PZT 5 nm~100 nm 10
100 nm~1um 10
1 um~50 um 미만 10
50 um~100 um 10
BaTiO3 5 nm~100 nm 10
100 nm~1um 10 70 80
1 um~50 um 미만 10
다관능성 희석제 18 18 18 18 18 18 1 1 18 28
광개시제 2 2 2 2 2 2 1 1 2 2
가교제 30 30 30 30 20 20 1 1 30 30
표 1에 사용된 성분에 대한 설명
(1) ZnS(Mn, Cu): GGS62, Osram Sylvania
(2) PZT(lead zirconate titanate): Sigma-Aldrich
(3) BaTiO3: Sigma Aldrich
(4) 다관능성 희석제: HEA(2-Hydroxyethyl acrylate), CYTEC
(5) 광개시제: DMAP(4-Dimethylaminopyridine), CYTEC
(6) 가교제: 우레탄 아크릴레이트(urethane acrylate), CYTEC
비교예 1 내지 3
표 1에 제시한 구성에 따라 성분을 배합하고 혼련하여 조성물 제조하였다.
실험예
기판 (코닝 이글 글라스 0.7mm) 상에 실시예 및 비교예에서 제조된 조성물로 스핀 코팅한 이후에 UV 램프(365nm, 10 mw/cm2)로 10분 동안 조사하여 발광층 (1 mm 두께)을 제조하였다.
상기 제조된 발광층은, 전계 발광 특성 (180 VAC, 10 kHz)을 측정하여 표 2에 나타내었다.
실시예 비교예
1 2 3 4 5 6 7 1 2 3
발광세기
(cd/m2)		 100 80 90 120 90
 90
 40
 20
 30
 25
표 2를 살펴보면, ZnS(Mn, Cu)에 의한 502 nm 발광 파장을 확인할 수 있고, 압전 물질이 포함된 실시예는, 압전 물질을 포함하지 않은 비교예 3에 비하여 발광 세기가 증가된 것을 확인할 수 있다. 또한, 압전 물질의 함량이 70 wt%를 초과한 경우에 발광 세기가 줄어드는 것을 확인할 수 있다.
본 발명은, 압전 물질 및 발광 물질로 이루어진 조성물을 적용하여 인가된 전계에서 역압전 효과를 유도하여 발광 효율이 향상된 전계 발광 소자를 제공할 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다. 그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
100, 100', 100'', 200: 전계발광 소자
110, 110', 110'', 210, 310: 제1 기판
120, 120', 120'', 220, 320: 제1 전극
130, 130', 130'', 230, 330: 발광층
140, 140', 140'', 240, 340: 제2 전극
250, 350: 제2 기판

Claims (16)

  1. 발광 물질; 및
    압전 물질;
    을 포함하는,
    전계 발광 소자용 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 조성물 100 중량부에 대해,
    상기 발광 물질은, 20 내지 90 중량부; 및
    상기 압전 물질은, 0.01 중량부 내지 70 중량부; 로 포함되는 것인, 전계 발광 소자용 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 발광 물질은, 5 nm 내지 1 mm 입경을 갖고,
    상기 압전 물질은, 5 nm 내지 50 ㎛ 미만의 입경을 갖는 것인, 전계 발광 소자용 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 발광 물질은, ZnS, ZnO, CaS, SrS, Y2O2, Y2O2S, Zn2SiO4, Y3Al5O12, Y3(AlGa)5O12, Y2SiO5, LaOCl, InBO3, Gd2O2S, 및 ZnGa2O4 호스트 중 1종 이상을 포함하고, 상기 호스트는, Mn, Cu, Ag, Eu, Cl, I, Tb, Al, Ce, Er 및 Pr 중 1종 이상의 활성체를 포함하는 것인, 전계 발광 소자용 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 압전 물질은, SiO2, ZnO, ZnS, LiNbO3, LiTaO3, Li2B4O7, KNaC4H4O6, BaTiO3, Bi4Ti3O12, [Bi4-XLaX]Ti3O12 (0<x<1), SrTiO3, PbTiO3, PbZrO3(PZT), PZT-Pb(Zr,Ti)O3, AlPO4, GaPO4, La3Ga5SiO14, SnO2, KNbO3, Na2WO3, Ba2NaNb5O5, Pb2KNb5O15, KNaNb5O5, BiFeO3, AlN, 전기석(tourmaline, 토르말린), PVDF-TrFE(poly(vinylidene fluoride-co-trifluoroethylene) 및 PVDF 중 1종 이상을 포함하는 것인, 전계 발광 소자용 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전계 발광 소자용 조성물은, 2 이상의 작용기를 갖는 알킬계 아크릴레이트 계열의 다관능성 희석제를 더 포함하고,
    상기 희석제는, 2-에틸헥실 아크릴레이트, 2-하이드록시에틸 아크릴레이트, 3,5,5-트리메틸헥실 아크릴레이트 및 이소옥틸 아크릴레이트 중 1종 이상을 포함하는 것인, 전계 발광 소자용 조성물.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 조성물 100 중량부에 대해,
    상기 2 이상의 작용기를 갖는 알킬계 아크릴레이트 계열의 다관능성 희석제는, 1 중량부 내지 80 중량부; 로 포함되는 것인, 전계 발광 소자용 조성물.
  8. 기판; 제1 전극층; 및 제2 전극층; 을 포함하고,
    상기 제1 전극층 및 상기 제2 전극층 사이에 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 조성물을 포함하는 발광층을 포함하는,
    전계 발광 소자.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 기판은, 유연성(flexible), 신축성, 또는 이 둘의 특성을 가지는 것인, 전계 발광 소자.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 기판은, 폴리카보네이트 (polycarbonate, PC), 폴리에틸렌테레프탈레이트 (polyethyleneterephthalate, PET), 폴리에스터설폰네이트 (polyethyleneterephthalate), 폴리에틸렌나프탈레이트 (polyethylene naphthate, PEN), 폴리이미드 (polyimide), 폴리아릴레이트 (polyarylate), 및 직물 (texile) 중 1종 이상을 포함하는 것인, 전계 발광 소자.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 발광층은, 10 nm 내지 10 mm 두께이고,
    상기 발광층은, 패턴 형태를 갖는 것인, 전계 발광 소자.
  12. 제8항에 있어서,
    제1 전극층, 제2 전극층 또는 이 둘은, 투명 전극인 것인, 전계 발광 소자의 제조방법.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 제2 전극층 상에 제2 기판을 더 포함하는 것인, 전계 발광 소자의 제조방법.
  14. 유연성(flexible), 신축성, 또는 이 둘의 특성을 가지는 기판을 준비하는 단계;
    상기 기판 상에 제1 전극층을 형성하는 단계;
    상기 제1 전극층 상의 적어도 일부분에 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 조성물을 포함하는 발광층을 형성하는 단계; 및
    상기 발광층 상에 제2 전극층을 형성하는 단계;
    를 포함하는,
    전계 발광 소자의 제조방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 발광층을 형성하는 단계는,
    상기 1 전극층 상의 적어도 일부분에 조성물을 도포하는 단계; 및
    상기 도포된 조성물을 경화하는 단계;를 포함하고,
    상기 도포하는 단계는, 진공 증착, 스크린 인쇄, 다이 코팅 또는 스핀 코팅을 이용하고,
    상기 경화하는 단계는, 상기 조성물을 광 경화하는 것인, 전계 발광 소자의 제조방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 제2 전극층 상에 제2 기판을 적층하는 단계를 더 포함하는 것인, 전계 발광 소자의 제조방법.
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