KR102294665B1 - 개선된 광 추출 구조체 - Google Patents

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Abstract

현재 개시된 기술은 유기 발광 다이오드(OLED)에 관한 것이고, 보다 구체적으로 OLED 디스플레이 광 추출과 광 추출 구조체에 사용될 수 있는 나노복합재 제형에 관한 것이다. OLED는, 순서대로, 봉지 층 또는 기판 층, 렌즈들의 어레이, 및 상기 렌즈들의 어레이에 의해 적어도 부분적으로 커버하는 발광 픽셀들의 어레이를 포함하고, 여기에서 렌즈들 중 적어도 하나는 적어도 하나의 픽셀을 커버하고, 상기 렌즈들은 봉지 층 또는 기판 층보다 더 높은 굴절률을 갖는 물질을 포함한다.

Description

개선된 광 추출 구조체{ADVANCED LIGHT EXTRACTION STRUCTURE}
본 출원은 2013년 7월 8일 출원된 미국출원 제61/834,707호(37 CFR §1.53(c)(3)에 따라, 양도된 미국출원 제14/120,419호)의 이익을 주장하고 상기 출원의 부분 계속 출원이며, 이들의 전체 내용은 참조로서 본 명세서에 포함된다.
현재 개시되는 기술은 유기 발광 다이오드(OLED)에 관한 것이고, 보다 구체적으로 OLED 디스플레이 광 추출과 광 추출 구조체에 사용될 수 있는 나노복합재 제형에 관한 것이다.
발광 디바이스
발광 다이오드(LED)와 유기 발광 다이오드(OLED)는 지난 수십년 동안 빠르게 발전하였고 종래의 광 및 디스플레이 디바이스들을 대체하기 시작했다.
OLED 디바이스는, OLED가 놓여져 있는, 투명한 기판을 통해 광을 방출하는 "하부 발광(bottom emitting)" OLED와, OLED가 놓여져 있는, 기판과 반대 측으로 광을 방출하는 "상부 발광(top emitting)" OLED로 흔히 그룹화된다. 일부 OLED들은 개별적으로 어드레싱 가능한 픽셀들(화소들) 또는 부화소들(하나의 픽셀로서 함께 그룹화되지만 개별적으로 어드레싱 가능한, 상이한 색상을 갖는 몇몇 인접한 방출체들(emitters) 중 하나)의 어레이를 형성하도록 패턴화된다. 이러한 픽셀형 OLED들은 디지털 디스플레이 디바이스에 사용하는 데 점점 더 각광받고 있다. 픽셀형 OLED와는 대조적으로, 다른 OLED들은 의도하는 용도에 따라 작고 좁거나 또는 크고 넓을 수 있는, 오직 하나의 발광 구역을 가지도록, 설계된다.
LED와 OLED의 특정 디바이스 구조체로 인하여, 능동 영역 내부에서 발생된 광의 상당 부분은 다양한 인터페이스에서 전부 반사되고 디바이스의 내부에서 "포획(trapped)"되어 발광 디바이스의 외부 효율을 감소시키게 된다.
외부 효율은 디바이스에 의해 방출되는 전체 광 복사(optical radiation)의 전력을 디바이스에 의해 소모되는 전체 전력으로 나눈 것으로 정의된다. 외부 효율은 중요한 인자이고 전력 소모, 휘도, 및 수명과 같은 디바이스의 특성들에 영향을 미친다.
OLED에 있어서, 기술이 LED 대응물보다 훨씬 초기 개발 단계에 있다는 점을 고려하면, 문제가 특히 심각하다. 예를 들어, OLED 광 디바이스에서 발생된 전체 광자의 약 20%만이 추출된다. 후면 반사기, 고 굴절률 봉지재(encapsulant), 표면 러프닝(roughening) 또는 표면 텍스처링 등과 같은 많은 광 추출 형식들(scheme)이 LED 및 OLED에 적용되었다. 텍스처화된 추출 필름은 롤-투-롤 제조 공정과 양립하고 최종 봉지 층의 양면에 쉽게 적용될 수 있기 때문에, OLED 발광(lighting)에 대한 대중적인 해결방안이다.
텍스처화된 표면을 갖는 전형적인 OLED 디바이스의 디바이스 구조체의 교육학적 묘사를 도 1에 나타내었다. 능동 구역(101)은 인듐 주석 산화물(ITO) 층(102) 및 기판(103)과 같은, 투명 전도체를 통해, 상부 발광 및 하부 발광 디바이스 구조체 모두에 있어서, 광을 방출하는데, 여기서 기판은 표면 텍스처화(104)되어 기판/공기 인터페이스에서 총 내부 반사로 인한 광 손실을 감소시킨다.
그러나, 능동형 매트릭스 OLED(AMOLED) 디스플레이 또는 수동형 매트릭스 OLED(PMOLED)에서, 능동 영역의 픽셀화된 특성으로 인해, 표면 텍스처는 픽셀의 광학적 품질을 저하시켜, 원하지 않는 번짐 현상을 발생시킨다.
현재 개시된 기술의 일 측면에서는, 능동 영역의 직상에, 또는 능동 영역에 인접하거나 근접하여 위치될 수 있는 광 추출 구조가 개시되어 있다.
도 1은 텍스처화된 표면을 갖는 예시적인 OLED 디바이스 구조체를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 예시적인 OLED 디바이스 구조체를 나타낸다.
도 3은 하이퍼-반구형 렌즈를 사용하는 현재 개시된 기술의 예시적인 OLED 픽셀을 나타낸다.
도 4a는 (401) 공기에서 3분간 120℃에서 포스트 베이킹(post bake), (402) N2 하에서 1시간 동안 175℃에서 열적으로 베이킹 후, 제형(70:30 BMA-TMPTA 내의 ZrO2-(2-[2-(2-9-메톡시에톡시)에톡시]아세트산)으로부터 얻어진 필름의 UV 흡수 스펙트럼이다.
도 4b는 (403) 공기에서 3분간 120℃에서 포스트 베이킹, (404) N2 하에서 1시간 동안 175℃에서 열적으로 베이킹한 후, 제형(70:30 BMA-TMPTA 내의 ZrO2-(2-[2-(2-9-메톡시에톡시)에톡시]아세트산)으로부터 얻어진 필름의 UV 투과 스펙트럼이다.
도 5a는 (501) 공기에서 3분간 120℃에서 포스트 베이킹, (503) N2 하에서 1시간 동안 200℃에서 열적으로 베이킹한 후, 제형(70:30 BMA-TMPTA 내의 ZrO2-(2-[2-(2-9-메톡시에톡시)에톡시]아세트산)으로부터 얻어진 필름의 UV 흡수 스펙트럼이다.
도 5b는 (504) 공기에서 3분간 120℃에서 포스트 베이킹, (505) N2 하에서 1시간 동안 200℃에서 열적으로 베이킹한 후, 제형(70:30 BMA-TMPTA 내의 ZrO2-(2-[2-(2-9-메톡시에톡시)에톡시]아세트산)으로부터 얻어진 필름의 UV 투과 스펙트럼이다.
도 6a는 (601) 공기에서 3분간 120℃에서 포스트 베이킹, (604) N2 하에서 2시간 동안 200℃에서 열적으로 베이킹한 후, 제형(70:30 BMA-TMPTA 내의 ZrO2-(2-[2-(2-9-메톡시에톡시)에톡시]아세트산)으로부터 얻어진 필름의 UV 흡수 스펙트럼이다.
도 6b는 (605) 공기에서 3분간 120℃에서 포스트 베이킹, (606) N2 하에서 2시간 동안 200℃에서 열적으로 베이킹한 후, 제형(70:30 BMA-TMPTA 내의 ZrO2-(2-[2-(2-9-메톡시에톡시)에톡시]아세트산)으로부터 얻어진 필름의 UV 투과 스펙트럼이다.
표 1은 모노머 혼합물에서 캡핑된 ZrO2 나노결정의 필름 결과이다. '양호'는 필름이 지시 온도들로 가열되는 경우 노란색이 아니고 균열이 가지 않은 것을 나타낸다. '균열이 생김'은 열적으로 베이킹하는 동안 필름에 균열이 생기는 것을 나타낸다. 이 제형의 약점은 용해를 돕기 위해 PGMEA를 포함한다는 것이다.
광 추출 구조체의 제1 예시적 실시형태는 렌즈들의 어레이 또는 렌즈들의 세트를 포함할 수 있고, 렌즈들의 어레이 또는 렌즈들의 세트들은 봉지 층 또는 기판보다 높은 굴절률을 갖는 고 굴절률 물질을 함유하고, 렌즈 각각 또는 렌즈들의 세트는 발광 디바이스의 능동 영역과, 발광 디바이스의 봉지 층 또는 기판 층 사이에 적용되고, 렌즈 각각 또는 렌즈들의 세트는 적어도 하나의 픽셀을 커버하고, 렌즈들의 어레이 또는 렌즈들의 세트와 봉지 층 또는 기판 층 사이에 평탄화 층이 놓여있고, 광 추출 구조체는 능동 영역에 의해 발생되는 광을 뷰어 또는 외부 광 검출기로 추출하는, 전체 추출 효율을 개선시킨다.
본 발명의 광 추출 구조체는 렌즈들의 어레이와 선택적으로 또는 추가적으로 본 명세서에서 기재된 바와 같은 평탄화 물질을 포함할 수 있다.
본 발명의 기술의 실시형태의 예시적 묘사를 도 2에 나타내었다.
능동 층(201)은 픽셀들(202)의 어레이로 나누어져 있다. 픽셀에서 방출된 광은 ITO 박층(203)과 렌즈들(204)을 통과할 수 있다. 평탄화 층(205)은 렌즈들과 기판 사이에 포획된 공기를 감소시키고, 접착을 더 촉진하고, 굴절률 매칭을 제공하는데 적용될 수 있다. 광은 기판(206)의 밖으로 전달된다.
본 발명의 기술의 광 추출 구조체의 예시적 실시형태의 발광 디바이스는 발광 다이오드(들)(LED), 유기-발광 다이오드(들)(OLED), 전기장 발광 디바이스(들), 또는 액정 디바이스(들)(LCD)를 포함할 수 있다.
광 추출 효율은, 현재 공정 및 물질계와 양립할 수 있고, 기판 또는 봉지재(encapsularnt)보다 더 높은 굴절률 및/또는 가시광선 스펙트럼에서 높은 광학 투과도를 가지는 렌즈 물질을 통합시키거나 포함시킴으로써, 현재 개시된 기술에서 개선될 수 있다.
현재 개시된 기술의 렌즈와 광 추출 구조체들은 본 명세서에서 기재된 나노결정 및/또는 나노복합재와 통합 및/또는 포함시킴으로써, 이 요구사항들을 달성한다.
현재 개시된 기술에 따르면, 현재 개시된 기술의 렌즈들 및/또는 광 추출 구조체(들)에 기재 및/또는 포함된 나노결정들(예를 들어 무기 나노결정들)의 크기가 광의 파장의 십 분의 일보다 작은 경우, 나노결정들에 의한 분산을 무시할 수 있다. 따라서, 본 발명의 고 굴절률, 고 투명성 나노복합재들은, 고 굴절률을 갖는 무기 나노결정을 상대적으로 낮은 굴절률을 갖는 중합체 물질에 분산시켜 얻어질 수 있지만, 동시에 현재 개시된 렌즈 및/또는 광 추출 구조체들이 통합될 수 있는 광 구조체들에 관한 많은 제조 공정의 가공성 요건을 만족시킬 수 있다.
이러한 고 굴절률 나노복합재의 일 예시는 2013년 3월 15일에 출원된 미국 가특허출원 제61/790,156호와 2014년 3월 14일 출원된 미국 특허출원 제12/211,971호에 개시되어 있고, 이 특허들 각각의 전체 내용은 참조로서 전체가 본 명세서에 포함된다. 이 물질계에서, 표면 캡핑제(surface capping agents)를 갖는 단일-분산된 서브-10 nm ZrO2 나노결정들은 아크릴 모노머 내에 분산되고, 이것은 UV 광으로 추가 경화되어 고 굴절률 코팅을 형성한다.
현재 개시된 기술의 광 추출 구조체의 고 굴절률 물질은 무기 나노결정들과 중합 매트릭스를 함유하는 나노복합재 또는 제형을 함유할 수 있다.
상기 나노복합재 또는 제형은 경화제(들) 및/또는 광-개시제(들)을 함유할 수 있고, UV 경화될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 제형의 나노복합재는 경화제(들)을 함유할 수 있고 열적으로 경화 가능할 수 있다.
상기 나노복합재 또는 제형은 가소제, 및/또는 강화제(toughener), 및/또는 증점제, 및/또는 희석제(thinner), 및/또는 계면활성제 및/또는 유연제, 및/또는 항-착색제(anti-color agent), 및/또는 기타 기능성 첨가제(들)을 추가적으로 함유할 수 있다.
현재 개시된 기술의 나노복합재(들) 또는 제형(들)의 나노결정들은 ZrO2, TiO2, ZnO, MgO, HfO2, Nb2O5, Ta2O5, 및/또는 Y2O3을 함유할 수 있다. 이 무기 물질들은 가시광선 스펙트럼에서 고 굴절률와 투명성을 모두 갖는다.
현재 개시된 기술의 나노복합재(들) 또는 제형(들)의 나노결정들은 적어도 하나의 차원(dimension)에서 10 nm보다 작은 크기를 가질 수 있다.
현재 개시된 기술의 나노복합재(들) 또는 제형(들)의 나노결정들은 특정 작용 그룹(들), 예를 들어 캡핑제(들) 또는 캡핑 그룹(들)을 선택적으로 포함한다. 이 특정 작용 그룹(들)은 현재 개시된 기술의 나노결정들의 표면에 그래프트되었다(grafted). 이러한 나노결정들은 본 명세서뿐 아니라 미국 특허 제8,592,511호(윌리암스 등)에 기술되고, 이의 전체 내용은 참조로서 전체가 본 명세서에 포함된다.
본 발명에서 입증된 예시된 캡핑제(들)은 2-[2-(2-9-메톡시에톡시)에톡시]아세트산 및/또는 메톡시(트리에틸렌옥시)프로필트리메톡시실란 및/또는 3-메타크릴로일옥시프로필트리메톡시실란 및/또는 n-옥틸 트리메톡시실란 및/또는 도데실트리메톡시실란 및/또는 m,p-에틸페네틸 트리메톡시실란을 포함한다.
나노결정들의 캡핑은, 합성된 그대로의(as-synthesized) 나노결정들이 나노결정들 합성 용매 외의 용매 내에서 표면 변형될 수 있기 때문에 용매 교환을 요구할 수 있다. 용매 교환은, 예를 들어, 반응 용액(liquor)을 붓고 캡핑 용매로 나노결정들을 헹궈냄으로써 이루어질 수 있으며, 이것은 캡핑되지 않은 나노결정들의 웨트 케이크(wet cake)를 제조하기 위해, 서서히 붓는 세척액 또는 헹굼액으로서 다음에 사용될 수 있다.
2-[2-(2-9-메톡시에톡시)에톡시]아세트산으로 나노결정들의 표면 변형을 수행하는 예시로서, 나노결정들은 캡핑 용매 내에서, 예를 들어, 2-[2-(2-9-메톡시에톡시)에톡시]아세트산 변형물에 대해서는 톨루엔 내에서, 웨트 나노결정 케이크의 중량에 대해 계산된, 10 중량% 이상, 대안적으로 20 중량% 이상, 대안적으로 30 중량% 이상의 로딩(loading)으로 대안적으로, 현탁될 수 있다. 현탁액을 교반하는 동안, 캡핑제를 서서히 첨가할 수 있다. 사용된 캡핑제의 양은 웨트 나노결정 케이크의 중량에 대해 8 내지 60 중량%일 수 있다. 현탁액은 10 내지 30분 동안 20 내지 27℃에서 교반되고, 그 다음 30 내지 60분 동안 캡핑 용매의 끓는 점에서 환류될 수 있다. 환류 후, 투명한 용액을 50 내지 60℃로 서서히 냉각시킨다. 그 다음, 이 현탁액을 여과시켜 200nm 보다 큰 먼지 및 응집물들을 제거할 수 있다. 그 다음, 캡핑된 나노결정들은 헵탄을 사용하여 캡핑액으로부터 침전될 수 있다. 그 다음, 침전된 나노결정들을 원심분리하여 수집할 수 있다. 따라서, 나노결정들은 이어서 테트라하이드로퓨란(THF) 내에 분산되고 헵탄을 사용하여 다시 재침전될 수 있다. 이 공정은 2회 반복될 수 있다. 최종 단계에서 수집된 나노결정들의 웨트 케이크는 이어서 진공하에서 건조될 수 있다.
현재 개시된 나노복합재(들) 또는 제형(들)은 또한 용매가 없는 제형으로, 또는 적은 또는 감소된 용매 함량을 갖는 제형 또는 물질로 만들어질 수 있다. 이러한 저함량의 또는 용매가 없는 물질은, 환경 및 위생 목적때문에 및 용매가 존재하는 경우의 공정상 제약들 및/또는 제한들때문에, 양자의 이유때문에 바람직하다.
본 발명의 무기 나노결정들은, 예를 들어 3 내지 7 nm의 평균 크기를 가지고 단일-분산될 수 있고, 또한 매우 다양한 용매들 및 폴리머들 내에서 나노결정들을 분산시키는데 도움을 주는 표면 처리를 포함한다. 현재 개시된 물질은 유리하게는 용매들을 포함할 필요가 없고 본 발명의 나노결정들은 용매 또는 추가 분산제를 포함하지 않고, 본 발명의 폴리머 및/또는 모노머 물질 내에 분산된다. 캡핑제들로 표면 변형된 이 나노결정들은 가공성의 감소없이 모노머들 및/또는 올리고머들 및/또는 폴리머들과 더 나은 양립성을 가질 수 있다. 본 출원의 표면 변형된 나노결정들은 투명하고 예를 들어 3 내지 4 미크론 두께의 필름의 스핀 코팅을 가능하게 하는 점도를 가지는 수지 조성물 내에서 제형화될 수 있다. 본 발명의 나노복합재(들) 또는 제형(들)로부터 얻어진 필름들은 고 굴절률, 가시광선 스펙트럼에서 고 광투과율을 추가적으로 나타내고 120℃ 초과, 또는 175℃ 초과, 또는 200℃ 초과의 온도에서 열적으로 안정하다.
본 발명에 따른 나노복합재(들) 또는 제형(들)을 포함하는 필름들 또는 광 추출 구조체(들)은 400 nm에서 1.6 이상, 또는 400 nm에서 1.7 이상, 또는 400 nm에서 1.8 이상, 또는 400 nm에서 1.9 이상의 고 굴절률을 갖는다. 본 발명에 따른 필름들의 굴절률은 400 nm에서 1.6 내지 1.9 범위일 수 있다.
본 발명의 나노복합재(들) 또는 제형(들)을 포함하는 필름들 또는 광 추출 구조체(들)은 5 미크론 미만 두께의 필름에 대해 80 % 또는 82%, 또는 86%, 또는 88%, 또는 90%, 또는 92%, 또는 94%, 또는 96%, 또는 98% 이상의 고 광(440 내지 800 nm)투과율을 추가적으로 또는 대안적으로 갖는다. 따라서 본 발명의 필름들은 5 미크론 미만 두께의 필름들에 대해 80% 내지 98% 이상의 범위 내의 고 광(440 내지 800 nm)투과율을 갖는다.
본 발명에 따른 필름의 투과율은 펠킨-엘머 UV-Vis 람다 분광광도계(Perkin-Elmer UV-Vis Lambda spectrophotometer)로 측정될 수 있고, 여기에서 필름은 용융 실리카 기판 상에 코팅되고, 동일 품질 및 두께의 또 다른 블랭크 용융 실리카가 참조로 사용된다. 도 4a, 도 4b, 도 5a, 도 5b, 도 6a 및 도 6b는 이 필름들의 흡수 및 투과 결과의 예시들이다. 이 곡선들에서 나타나는 물결 모양(ripple)은 필름/기판 인터페이스에서 입사 광과 반사 광의 간섭의 결과이다.
본 발명의 제형의 예시적인 비제한적 실시형태는 아크릴 모노머 및/또는 올리고머, 및 캡핑되거나 표면 처리된 지르코늄 산화물 나노결정의 혼합물을 포함하거나 또는 함유한다. 본 발명의 제형 내에 포함된 나노결정의 로딩(loading) 또는 양은 전체 제형의 중량에 대해 50 중량% 내지 90 중량%의 범위, 예를 들어 50 중량% 이상, 또는 55 중량% 이상, 또는 60 중량% 이상, 또는 65 중량% 이상, 또는 70 중량% 이상, 또는 75 중량% 이상, 또는 80 중량% 이상, 또는 90 중량%이다.
폴리머 매트릭스는 아크릴 모노머, 예를 들어 벤질 메타크릴레이트(BMA) 및 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(TMPTA)를 포함하거나 함유할 수 있고, 이것은 선택적으로 75:25 내지 65:35 범위의 질량비로 포함되거나 결합되거나 혼합되고, 여기에서 BMA는 65 내지 75의 상대적 범위로 존재할 수 있고, TMPTA는 25 내지 35의 상대적 범위로 존재할 수 있다.
점도, 저 휘발성 및 굴절률과 같은 TMPTA의 물성들은 그 물질이 본 발명의 물질 또는 조성물 또는 필름 또는 코팅 내에서 특유의 이점을 갖게 한다. TMPTA는 예를 들어 헥사메틸렌 디아크릴레이트(HMDA)와 비스페놀 A 디글리세롤레이트 디메타크릴레이트보다는 덜 점성이 있지만, 디비닐벤젠(DVB)보다는 더 점성이 있다. TMPTA와 HMDA 2개 중 TMPTA가 더 높은 굴절률(TMPTA 및 HMDA 각각에 대해 RI = 1.474 및 1.456)을 갖는다.
BMA는 모노머가 1.512의 고 굴절률(모노머 또는 폴리머에 대해)을 갖는다는 점에서 본 발명의 조성물, 물질 및 필름에서 특이하다. 따라서 BMA의 굴절률은 필름의 최종 굴절률을 증가시키게 한다.
단독으로 또는 프로필렌 글리콜 메틸 에테르 아세테이트(PGMEA)와 같은 용매의 도움으로 BMA 내에서 나노결정을 분산시키는 것은 UV에 의해 경화되기 어렵거나 또는 120℃ 이상에서 가열하는 경우 균열이 생기는 필름을 야기한다.
또 다른 다기능성 아크릴 모노머, 예를 들어 TMPTA, HMDA, DVB 또는 비스페놀 A 디글리세레이트 디메타크릴레이트(비스페놀 A)는 잠재적 첨가제로서 첨가되어 제형의 점도를 증가시킬 수 있다. 그러나 HMDA-BMA, DVB-BMA 및 비스페놀 A-BMA 조합물들로부터 얻어진 필름들은, 본 발명의 나노결정들을 함유하는 제형에서 높은 취성을 나타내어 120℃ 이상으로 가열되는 경우 이 조합물들의 필름들에 균열이 생긴다는 것을 발견했다.
추가적으로, TMPTA 및 HMDA는 굴절률이 1.49 미만이고; 이것은 BMA와 비교하는 경우 이 모노머들을 포함하는 것이 최종 제형 및 필름 산물의 굴절률을 감소시킨다.
본 명세서에서 기술한 바와 같이, BMA, TMPTA 및 본 발명의 나노결정들의 특정 조합물들은, 본 명세서에서 기술된 비율 및 양으로, 굴절률, 광투과율, 온도 저항성 및 점도를 포함하지만 이에 제한되지 않는 물리적 특성들의 조합의 예상치 못한 이점들을 제공한다.
본 명세서에서 기술된 바와 같이 75:25 내지 65:35 범위의 BMA 대 TMPTA의 질량비는, 본 발명의 필름의 제형들 또는 조성물들 내에서 독특하고 예상하지 못한 이점들을, 즉 고 굴절률, 고 투과율, 및 고 온도 저항성을 제공하는 것으로 밝혀졌다. 반면에, 95:5 내지 80:20(즉, 95:5, 90:10 및 80:20)의 범위의 BMA 대 TMPTA의 질량비 및 80 중량% 이상의 나노결정 로딩을 갖는 물질들 및/또는 필름들이 표 1에 나타낸 바와 같이, 120℃ 미만의 온도에서 안정하였다. BMA 없이 TMPTA 내에 분산된 본 발명의 나노결정들은 BMA와 함께 사용하는 경우보다 더 낮은 굴절률 물질을 제공하였다. 현재 개시된 기술에 따른 BMA 대 TMPTA의 질량비에서 제조된 필름들은 적어도 부분적으로 더 높아진 점도로 인해 예를 들어 감소된 표면 조도 및 더 두꺼운 필름을 갖는 개선된 필름 품질을 보여준다.
광-개시제는 본 발명의 제형 또는 조성물 또는 물질의 전체 중량에 대해 선택적으로 1 내지 5 중량%의 양으로, 벤조페논을 포함하거나 함유할 수 있다. 예를 들어 20 내지 30℃ 범위의 온도에서 교반하거나 볼텍싱하는 것과 같은 공지된 수단으로 현재 개시된 제형의 모노머 및/또는 올리고머 및/또는 폴리머 혼합물 내에 이러한 광-개시제를 혼합하거나 또는 포함하거나 또는 용해시키거나 또는 분산시킬 수 있다.
벤조페논이 광 개시제로서 본 명세서에서 예시되었지만, 다른 광 개시제도 역시 또는 그 반대도, 예를 들어 경화 시간과 램프 형태에 따라 사용될 수 있다. 본 발명의 다른 광 개시제들은 스피드큐어(Speedcure) BEM 및 TPO(디페닐(2,4,6-트리메틸벤조일)-포스핀 옥사이드)를 포함하고, 이것은 필요한 UV 노출 시간을 상당히 감소되게 할 수 있다.
본 발명의 나노복합재 또는 제형은 브룩필드(Brookfield) RVDV-∥+PCP 콘 및 플레이트 점도계에 의해 측정되는 것처럼 20℃에서 12,000 Cps 미만의 점도를 선택적으로 갖는다. 본 발명의 나노복합재 또는 제형은 1 cm 경로 길이 큐벳 내에서 펠킨-엘머 람다 850 분광광도계에 의해 측정되는 것처럼 400 nm의 파장에서 60% 초과의 투과율을 추가적으로 또는 대안적으로 갖는다. 본 발명의 나노복합재 및 조성물은 벤질 메타크릴레이트와 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트의 유기 혼합물을 함유하거나 또는 포함한다. 이러한 본 발명의 나노복합재, 조성물은 75:25 내지 65:35 범위의 벤질 메타크릴레이트 대 TMPTA의 중량비를 선택적으로 함유하거나 또는 포함한다.
본 발명의 나노복합재 또는 제형 또는 필름은 400 nm에서 1.8 초과의 굴절률을 선택적으로 및/또는 추가로 갖는다.
일부 실시형태들에서 본 발명의 나노복합재 또는 제형은 용매의 의도적인 첨가를 포함하지 않는다.
폴리머 매트릭스는 아크릴, 에폭시, 실리콘, 실록산, 폴리카보네이트, 폴리우레탄, 폴리이미드, 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(PEDOT), 폴리(스티렌 설포네이트)(PSS) 도핑된 PEDOT, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 또는 도핑된 폴리(4,4-디옥틸사이클로펜타디티오펜), 및 이들의 대응되는 모노머 및/또는 올리고머를 포함할 수 있다.
본 발명의 나노복합재를 형성하는 방법의 또 다른 예시는 EPON 862와 같은 에폭시 수지와 경화제 W(또는 경화제 3295 등)를, 예를 들어 5:1의 중량비로 수작업으로 혼합하는 것을 포함한다. 다음으로 이 혼합물에 메톡시트리(에틸렌옥시)프로필트리메톡시실란으로 캡핑된 ZnO 또는 ZrO2을 첨가한다. 나노결정 대 에폭시 혼합물의 중량비는 1:1000 내지 10:1의 범위일 수 있다. 소량의 THF(복합재 혼합물의 200 중량%를 초과하지 않음)는 첨가되어 나노결정/에폭시 수지 혼합물의 점도를 감소시킨다. 그 다음 혼합물은 5분 미만 동안 초음파 조(sonication bath) 내부에서 또는 힐셔(Hielscher) UP200S 초음파 프로브를 사용하여 초음파 처리하였다. 초음파 처리후, 이어서 복합재 혼합물(2g 내지 4g)을 금형인 알루미늄 팬(4 cm 직경)에 부었다. 로딩된 팬을 진공 오븐 내부에 위치시켰다. 진공은 THF와 기포를 제거하기 위해 적용되었다. 그 다음 오븐을 진공 하에서 밤새(10시간 초과) 80℃로 가열하였다. 결과로 생긴 복합재를 진공 오븐에서 제거하기 전에 3시간 더 150℃에서 포스트 경화시켰다.
본 발명의 나노 복합재를 형성하는 방법의 또 다른 예시는 다음에 따를 수 있다: 에폭시 수지 EPON 862와 경화제 3274를 10:4의 중량비로 수작업으로 미리 혼합하였다. 그 다음, 3-(메타크릴로일옥시)프로필 트리메톡시실란 캡핑된 ZrO2 나노결정들을 0.01 내지 99.99 중량% 사이의 로딩 레벨에서 에폭시 수지에 첨가시켰다. 소량의 아세톤(복합재 혼합물의 200 중량%를 초과하지 않음)을 첨가하여 나노결정/에폭시 수지 혼합물의 점도를 감소시켰다. 그 다음 혼합물을 5분 미만 동안 초음파 조 내부에서 또는 힐셔 UP200S 초음파 프로브를 사용하여 초음파 처리하였다. 그 다음, 혼합된 복합재 혼합물(2g 내지 4g)을 금형인 알루미늄 팬(4 cm 직경)에 부었다. 그 다음, 로딩된 팬을 진공 오븐 내부에 위치시켰다. 진공은 아세톤과 기포를 제거하기 위해 적용되었다. 결과로 생긴 복합재를 진공 오븐에서 제거하기 전 24시간 동안 실온에서 경화시켰다.
3-(메타크릴로일옥시)프로필 트리메톡시실란으로 캡핑된 나노입자/에폭시 복합재 필름을 스핀 코팅하기 위한, 전형적인 프로토콜을 다음과 같이 기술하였다: 에폭시 수지 EPON 862와 경화제 3274를 10:4의 중량비로 수작업으로 미리 혼합하였다. 그 다음, 원하는 양의 캡핑된 나노결정들을 1 내지 99.99 중량% 사이의 로딩 레벨에서 에폭시 수지로 첨가하였다. 아세톤을 첨가하여 적절한 고형분(10 중량% 내지 50 중량% 범위)을 갖는 스핀 용액을 제조하였다. 그 다음, 혼합물을 5분 동안 초음파 조 내부에서 초음파 처리하였다. 그 다음, 용액은 스핀 코팅하는데 바로 사용될 수 있다. 스핀 속도를 변형시킴으로써 수백 나노미터에서 수 마이크로미터의 범위의 다양한 필름 두께를 얻을 수 있다.
예시적인 광 추출 구조체의 각 렌즈들 또는 렌즈들의 세트는 발광 디바이스의 단일 픽셀을 커버할 수 있다.
예시적인 광 추출 구조체의 각 렌즈들 또는 렌즈들의 세트는 발광 디바이스의 다중 픽셀을 커버할 수 있다.
예시적인 광 추출 구조체의 각 렌즈들 또는 렌즈들의 세트는 단일 렌즈 요소를 포함할 수 있고, 상기 렌즈 요소는 구형, 반구형, 하이퍼-반구형, 포물선형, 오목형, 볼록형, 부-파장 피라미드 어레이, 표면 텍스처, 또는 임의의 다른 표면 곡률, 또는 프레넬(Fresnel) 렌즈를 포함할 수 있다.
예시적인 광 추출 구조체의 각 렌즈들 또는 렌즈들의 세트는 단일 렌즈 요소를 포함할 수 있고, 상기 렌즈 요소는 렌즈의 적어도 하나의 차원을 따라 그레이드 또는 구배 지수 프로파일을 포함할 수 있고, 상기 그레이드 또는 구배 렌즈는 곡면(curved surface)을 포함할 수 있다.
예시적인 광 추출 구조체의 각 렌즈들 또는 렌즈들의 세트는 다중 렌즈 요소를 포함할 수 있고, 상기 렌즈 요소는 단렌즈(singlet lens), 그레이드 또는 구배 지수 프로파일을 갖는 렌즈, 색지움 접합 렌즈(achromatic lens doublet), 프리즘, 필터, 편광판(polarizer), 반사체(reflector), 프레넬 렌즈 또는 기타 다른 평범한 광학 요소들을 포함할 수 있다.
예시적인 광 추출 구조체의 각 렌즈들 또는 렌즈들의 세트는 상기 발광 디바이스에 의해 방출되는 가장 높은 에너지 광자들의 파장보다 적게 발광 디바이스의 능동 영역으로부터 분리될 수 있다.
발광 디바이스를 위한 광 추출 구조체를 제조하는 또 다른 예시적은 방법은 다음을 포함한다: 능동 영역, 렌즈들의 어레이 또는 렌즈들의 세트, 상기 렌즈들의 어레이 또는 렌즈들의 세트는 기판 또는 봉지 층보다 더 높은 굴절률을 갖는 고 굴절률 물질을 포함하고, 상기 렌즈들 또는 렌즈들의 세트는 발광 디바이스의 능동 영역과 상기 발광 디바이스의 봉지 층 사이에 적용되고, 상기 렌즈들의 어레이 또는 렌즈들의 세트들과 상기 봉지 층 또는 기판 층 사이에 평탄화 층이 놓여있고, 상기 광 추출 구조체는 뷰어 또는 외부 광 검출기로의, 능동 영역에 의해 발생되는 광의 전체 추출 효율을 개선시킨다.
광 추출 구조체를 제조하는 예시적인 방법을 적용하는 것은 상기 발광 디바이스의 능동 영역의 상부에 상기 렌즈들의 어레이 또는 렌즈들의 세트들을 포함하는 미리 제조된 시트를 적용하는 것을 포함한다.
미리 제조된 시트를 적용하는 것은 롤-투-롤 프린팅을 포함할 수 있다.
광 추출 구조체를 제조하는 예시적인 방법을 적용하는 것은 스핀-코팅, 딥-코팅, 블레이드 코팅, 드로우-바 코팅, 슬롯-다이 코팅, 스프레잉 또는 임의의 다른 통상적 코팅 기법들에 의해, 능동 영역의 상부에 고 굴절률 물질의 층을 적용하는 것과, 이어서 임프린트 리소그래피, 광학 리소그래피 또는 또 다른 기타 통상의 패턴화 기법을 통해 상기 렌즈들의 어레이 또는 렌즈들의 세트를 형성하는 것을 포함한다.
광 추출 구조체를 제조하는 예시적인 방법을 적용하는 것은 UV 경화를 포함한다.
광 추출 구조체를 제조하는 예시적인 방법을 적용하는 것은 열적 경화를 포함한다.
실시예
하나의 예시적 광 추출 구조체는 능동 영역(active area)의 중앙에 놓여있는 하이퍼 반구형, 렌즈의 어레이를 포함한다. 설명을 위해, 이러한 구조체의 하나의 유닛을 도 3에 나타내었다. 구조체는 도 2와 유사하고, 능동 영역(301)이 픽셀들(302)로 분배된다. 간단하게, 오직 하나의 픽셀만을 여기에 나타내었다. 픽셀 또는 픽셀들은 n3의 굴절률을 갖는다. ITO 층(303)은 픽셀과 렌즈 사이에 존재할 수 있다. 렌즈를 h = R/n2를 갖는 하이퍼-반구형(304)으로 만들고, 여기에서 R은 반구형의 반지름이고, n2는 웨이얼스트라우스(Weierstrauss) 기하학으로 알려진, 렌즈의 굴절률이다. 굴절률 n1을 갖는 필러 또는 평탄화 층(305)은 렌즈와 기판(306) 사이에 적용될 수 있다.
n3 > n2 > n1의 경우, 하이퍼-반구형과 구형 양자에 대해, h = 0인 특수한 경우, 렌즈들이 픽셀들로부터의 광 추출을 유의적으로 개선할 수 있다는 것을 단순한 광선 추적법(simple ray tracing)으로 나타낼 수 있다. 그리고 h = R/n2를 갖는 기하학(geometry)은 가장 높은 수집 효율을 제공한다. 하이퍼 반구형 렌즈는 렌즈의 중심부에 위치한 방출체에 대해, 도 3에 나타낸 바와 같이, 방출된 빛이 더 작은 입체각(solid angle)으로 집중된다는 점에서 추가적인 이점을 제공한다. 309는 임의의 렌즈를 갖지 않는 또는 구형 렌즈를 갖는 광선(ray)을 나타내는 반면에, 308은 하이퍼 반구형 렌즈 이후의 광선들을 나타낸다. 제한된 수의 개구부를 갖는 광학 시스템에 대해, 이 경우 개구부의 수(numerical aperture)는 기판/공기에서 전체 내부 반사율에 의해 제한되고, 이 능력은 기판/공기 인터페이스 탈출 원뿔로 결합을 효율적으로 하는 하이퍼 반구형 렌즈를 제조하게 한다.
또 다른 예시적인 광 추출 구조체는 도 2와 같은 유사 구조체에서, 반구형 렌즈(204)를 갖는, 능동 영역의 중앙에 놓여있는 반구형 렌즈의 어레이를 포함한다. 이러한 시스템은 표면 텍스처화(104) 없이 도 1의 시스템과 비교시 더 높은 광 결합을 제공한다.
또 다른 예시적인 광 추출 구조체는 도 2와 같은 유사 구조체에서, 하이퍼-구형 렌즈(204)를 갖는, 능동 영역의 중앙에 놓여있는 하이퍼-구형 렌즈의 어레이를 포함한다. 하이퍼-구형 렌즈에서, h는 음의 값이다. 이러한 시스템은 표면 텍스처화(104) 없이 도 1의 시스템과 비교하여 더 높은 광 결합을 여전히 제공한다.
예시되는 비 제한적인 제형의 일 실시예에서, 아크릴 모노머들, 벤질 메타크릴레이트(BMA) 및 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(TMPTA)는 70 내지 75 대 25 내지 30의 질량비로 혼합되었다. 광 개시제로서 1 내지 5 중량%의 벤조페논을 20 내지 30℃의 온도에서 교반하거나 볼텍싱하여 모노머 혼합액에 용해시켰다. 그 다음 용액을 여과하여 먼지를 제거하고, 이어서 건조 ZrO2 나노결정에 첨가하여 ZrO2 분말이 발견되지 않을 때까지 모노머 블랜드에 담궈두었다. 큰 규모에서, 모노머 블랜드와 건조 나노결정들을 부드럽게 섞는 것이 허용된다. 모든 ZrO2 나노결정 분말이 BMA-TMPTA에 완전히 분산되면, 점성의 현탁액을 10 내지 15시간 동안 혼합하였다. 마지막으로, 점성의 현탁액을 필름 가공 전에 여과하였다.
현탁액은 필름을 코팅하여 열적 안정성과 투과성과 같은 필름의 물리적 속성들을 특성화하는 것으로 인정되었다.
표준 방법으로서, 현탁액을 2" 실리콘 웨이퍼 또는 용해된 실리카 웨이퍼에 코팅하여 그것의 품질을 검사하였다. 필름을 도포하기 전에 웨이퍼들을 세척하여 오염물과 먼지들을 제거하였다. 3 내지 4 미크론 두께 필름은 1 내지 5분 동안 1000 내지 4000 rpm에서 실리콘 웨이퍼 상에 스핀 코팅되었다.
90℃에서 선택적 예비-베이킹 공정은 만약에 잔류 용매가 우려되는 경우 잔류 용매를 제거하기 위해 수행될 수 있다. 이러한 제형들에서, 용매는 전형적으로 10 중량% 미만, 보다 바람직하게는 1 중량% 미만이다. 분산되지 않은 입자들 또는 기포들로부터 발생된 결함들에 대해 필름을 검사하였다. 만약 결함이 발견되지 않는다면, 그것의 표면 조도는 표면 프로필로미터(profilometer)로 측정되었다.
유리 슬라이드 또는 용해된 실리카 웨이퍼 상에 코팅된 필름은 수은 'H' 전구를 갖는 다이막스(Dymax) EC-5000 시스템을 사용하여 60 내지 200초 동안 UV에 노출시켜 경화되었다. 또한, 필름의 열적 안정성은 1시간 내지 2시간 동안 질소 분위기 하에서 175℃ 이상, 선택적으로 약 200℃의 온도에서 필름을 가열하여 테스트되었다. 균열이 없고, 무색의 필름이 바람직하고 좋은 제형을 나타낸다.
이 필름들은 400 nm에서 1.80 이상의 굴절률과 400 nm에서 89% 초과의 투과율을 나타낸다.
굴절률은 350 nm 내지 1700 nm의 스펙트럼 범위에서 울람(Woollam) M-2000 분광 타원계측기로 측정되었고, 투과율은 펠킨-엘머 람다 850 분광광도계로 측정되었다.
50 중량%의 나노결정 로딩을 갖는 65 내지 75:25 내지 35의 질량비의 BMA 대 TMPTA를 갖는 이 예시 제형과 상기 제조된 필름들은 UV 경화되었고, 표 1에 나타낸 것처럼, 질소 하에서 1 시간 내지 2시간 동안 200℃에서 열적 베이킹을 견딜 수 있다.
BMA-TMPTA(65 내지 75:25 내지 35 질량비) 내의 50 내지 80 중량% 로딩에서 2-[2-(2-9-메톡시에톡시)에톡시]아세트산으로 캡핑된 지르코늄 옥사이드 나노결정들을 함유하는 제형으로 스핀 코팅된 필름들은 최대 200℃ 온도까지 가열하는 경우 안정하고 균열이 생기지 않았다. 그러나, BMA-TMPTA(65 내지 75:25 내지 35 질량비) 내의 82 내지 85 중량% 로딩에서 2-[2-(2-9-메톡시에톡시)에톡시]아세트산으로 캡핑된 지르코늄 옥사이드 나노결정들을 함유하는 제형으로 만든 필름들은 표 1에서 나타낸 바와 같이 120℃ 미만의 온도에서만 안정하였다. 또한, 메톡시(트리에틸렌옥시)프로필트리메톡시실란 및/또는 3-메타크릴로일옥시프로필트리메톡시실란 및/또는 n-옥틸 트리메톡시실란 및/또는 도데실트리메톡시실란 및/또는 m,p-에틸페네틸 트리메톡시실란과 같은 기타 캡핑제들로 변형된 지르코늄 옥사이드 나노결정들은 BMA-TMPTA 혼합물에서 우수한 분산성을 형성하고, 거기다가 우수한 필름이지만, 오직 최대 120℃에서만 안정하다.
예시적인 비-제한적 실시형태의 하나의 이점은 두 개의 모노머들이 실온에서 액체 형태여서, 실온에서 용매가 필요하지 않고 필름이 UV 경화될 수 있다는 것이다. 표면 변형된 ZrO2 나노결정들은 모노머 내에 직접 분산된다. 이러한 직접 분산은 예를 들어, 이후 단계에서 용매를 제거할 필요를 없앴다.
본 발명의 예시되는 실시형태들의 나노결정들은 2-[2-(2-9-메톡시에톡시)에톡시]아세트산 및/또는 메톡시(트리에틸렌옥시)프로필트리메톡시실란 및/또는 3-메타크릴로일옥시프로필트리메톡시실란 및/또는 n-옥틸 트리메톡시실란 및/또는 도데실트리메톡시실란 및/또는 m,p-에틸페네틸 트리메톡시실란과 같은 다양한 캡핑제들로 변형된 표면을 가졌다. 본 발명의 캡핑된 나노결정들을 생산하는 예시적인 방법으로, 합성된 그대로의 나노결정들을 합성 후 적어도 12시간 동안 침전되게 한다. 나노결정들이 합성 용매외의 용매에서 표면이 변형되기 때문에, 나노결정들을 반응 액체에 옮기고 캡핑 용매로 나노결정들을 헹궈서 반응 액체로부터 분리시켰다. 이 헹굼 용매는 옮겨져 캡핑되지 않은 나노결정들의 웨트 케이트를 얻었다.
2-[2-(2-9-메톡시에톡시)에톡시]아세트산을 갖는 나노결정들의 표면 변형을 위해, 나노결정들을 웨트 나노결정 케이크의 중량에 대해 계산하면, 10 중량% 이상, 또는 20 중량% 이상, 또는 30 중량% 이상에서, 캡핑 용매, 예를 들어 2-[2-(2-9-메톡시에톡시)에톡시]아세트산 변형물에 대해서는 톨루엔에 현탁시켰다. 현탁액을 교반하는 동안, 캡핑제를 거기에 천천히 첨가한다. 사용되는 캡핑제의 양은 현재 예시된 실시형태에서 웨트 나노결정 케이크의 중량에 대해 8 내지 60 중량%이다. 현탁액을 10 내지 30분 동안 20 내지 27℃에서 교반하고, 이어서 30 내지 60분 동안 캡핑 용매의 끓는점에서 환류되게 한다. 환류 후, 투명한 용액을 50 내지 60℃로 서서히 냉각하였다. 그 다음 이 현탁액을 여과하여 200nm 크기보다 큰 먼지들과 응집물들을 제거한다.
그 다음 캡핑된 나노결정들을 헵탄(캡핑된 용액의 2 내지 4배의 질량)을 이용하여 캡핑 용매로부터 침전시켰다. 침전된 나노결정들은 원심분리에 의해 수집된다. 따라서 수집된 나노결정은 테트라하이드로퓨란(THF) 내에 분산되었고, 다시 헵탄을 사용하여 재침전되었다. 이 공정은 2회 반복된다. 최종 단계에서 수집된 나노결정들의 웨트 케이크는 적어도 12시간 동안 진공 하에서 건조된다.
모노머 혼합 모노머에 대한 ZrO 2 의 함량 캡핑제 120C/60/공기에서 베이킹한 후 175C/60/N 2 에서 베이킹한 후 200C/ N2 / 60분에서 베이킹한 후
BMA 내의 2 - 10wt% 비스페놀 A 디글리세롤레이트 디메타크릴레이트 50 - 80 wt% 2-[2-(2-9-메톡시에톡시) 에톡시]아세트산 양호 균열이 생김
BMA 내의 2 - 25wt% TMPTA 50 - 80 wt% 메톡시(트리에틸렌옥시) 프로필트리메톡시실란 및 3-메타크릴오일옥시프로필 트리메톡시실란 양호 균열이 생김
BMA 내의 25 - 30wt% TMPT 50 - 80 wt% 메톡시(트리에틸렌옥시) 프로필트리메톡시실란 및 3-메타크릴오일옥시프로필 트리메톡시실란 양호 양호 균열이 생김
BMA 내의 20 - 30wt% TMPTA 50 - 80 wt% 2-[2-(2-9-메톡시에톡시) 에톡시]아세트산 양호 양호 양호
BMA 내의 25 - 30wt% TMPTA 50 - 80 wt% 메톡시(트리에틸렌옥시) 프로필트리메톡시실란 양호 균열이 생김 균열이 생김
BMA 내의 25 - 30wt% TMPTA 82 - 86 wt% 2-[2-(2-9-메톡시에톡시) 에톡시]아세트산 양호 균열이 생김 균열이 생김

Claims (32)

  1. 발광 디바이스로서,
    봉지 층 또는 기판 층,
    렌즈들의 어레이,
    상기 렌즈들의 어레이에 의해 적어도 부분적으로 커버되는 발광 픽셀들의 어레이-여기에서 상기 렌즈들 중 적어도 하나는 상기 픽셀들 중 적어도 하나를 커버함-를 순서대로 포함하고,
    상기 렌즈들은 상기 봉지 층 또는 기판 층보다 더 높은 굴절률을 갖는 물질을 포함하고, 상기 물질의 굴절률은 400 nm의 파장에서 1.7 내지 1.9의 범위이고,상기 물질은 무기 나노결정과 폴리머 매트릭스를 포함하는 나노복합재를 포함하고, 상기 무기 나노결정은 ZrO2, ZnO, MgO, HfO2, Nb2O5, Ta2O5, 또는 Y2O3를 포함하는, 발광 디바이스.
  2. 제1항에 있어서, 상기 픽셀들 중 적어도 하나를 커버하는 상기 적어도 하나의 렌즈는 발광 다이오드(LED), 또는 유기 발광 다이오드(OLED)를 포함하는, 발광 디바이스.
  3. 제1항에 있어서, 상기 디바이스는 상기 렌즈들의 어레이와 상기 봉지 층 또는 기판 층 사이에 평탄화 층을 추가로 포함하는, 발광 디바이스.
  4. 제1항에 있어서, 상기 렌즈들의 어레이와 상기 발광 픽셀들의 어레이 사이에 투명한 전도성 층을 추가로 포함하는, 발광 디바이스.
  5. 제1항에 있어서, 상기 렌즈들의 어레이의 적어도 하나의 렌즈는 상기 발광 픽셀들의 어레이 중 하나의 픽셀을 초과하여 적어도 부분적으로 커버하는, 발광 디바이스.
  6. 제1항에 있어서, 상기 렌즈들의 어레이의 렌즈들의 형태는 구형, 반구형, 하이퍼-반구형, 포물선형, 오목형, 볼록형, 또는 부-파장 피라미드 어레이 중 적어도 하나이고/이거나, 표면 텍스처, 또는 다른 표면 곡률, 또는 프레넬 렌즈를 포함하는, 발광 디바이스.
  7. 제1항에 있어서, 상기 렌즈들의 어레이의 렌즈들은 렌즈의 적어도 하나의 차원을 따른 그레이드 또는 구배 지수 프로파일을 포함하는, 발광 디바이스.
  8. 제7항에 있어서, 상기 그레이드 또는 구배 렌즈는 곡면을 포함하는, 발광 디바이스.
  9. 제5항에 있어서, 상기 적어도 하나의 렌즈는 단렌즈, 그레이드 또는 구배 지수 프로파일을 갖는 렌즈, 색지움 접합 렌즈, 프리즘, 필터, 편광판, 반사체 및 프레넬 렌즈로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 렌즈를 포함하는, 발광 디바이스.
  10. 제1항에 있어서, 상기 렌즈들 각각은 발광 디바이스에 의해 방출되는 가장 높은 에너지 광자들의 파장보다 작은 거리만큼 발광 디바이스의 능동 영역으로부터 떨어져 있는, 발광 디바이스.
  11. 삭제
  12. 제1항에 있어서, 상기 나노복합재는 UV 경화 가능한 나노복합재인, 발광 디바이스.
  13. 제1항에 있어서, 상기 나노복합재는 열적으로 경화 가능한 나노복합재인, 발광 디바이스.
  14. 삭제
  15. 제1항에 있어서, 상기 무기 나노결정은 적어도 하나의 차원에서 10 nm보다 작은 크기를 갖는, 발광 디바이스.
  16. 제1항에 있어서, 상기 폴리머 매트릭스는 아크릴, 에폭시, 실리콘, 실록산, 폴리카보네이트, 폴리우레탄, 폴리이미드, 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(PEDOT), 폴리(스티렌 설포네이트)(PSS) 도핑된 PEDOT, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 도핑된 폴리(4,4-디옥틸사이클로펜타디티오펜), 및 이들의 대응되는 모노머 또는 올리고머로 이루어진 군에서 선택된 물질을 포함하는, 발광 디바이스.
  17. 제1항에 따른 디바이스를 포함하는 OLED 디스플레이.
  18. 제1항에 따른 디바이스를 디스플레이 디바이스에 결합하여 디스플레이를 제조하는 방법.
  19. 발광 디바이스의 봉지 층 또는 기판 층보다 높은 굴절률을 갖는 물질을 포함하는 나노복합재 렌즈들의 어레이로서,
    상기 발광 디바이스는 봉지 층 또는 기판 층과 상기 나노복합재 렌즈들의 어레이를 포함하고, 상기 물질은 무기 나노결정과 폴리머 매트릭스를 포함하는 나노복합재를 포함하고, 상기 무기 나노결정은 ZrO2, ZnO, MgO, HfO2, Nb2O5, Ta2O5, 또는 Y2O3를 포함하는, 나노복합재 렌즈들의 어레이.
  20. 제19항에 있어서, 상기 렌즈들의 어레이의 렌즈들의 형태는 구형, 반구형, 하이퍼-반구형, 포물선형, 오목형, 볼록형, 또는 부-파장 피라미드 어레이 중 적어도 하나이고/이거나, 표면 텍스처, 또는 다른 표면 곡률, 또는 프레넬 렌즈를 포함하는, 어레이.
  21. 제19항에 있어서, 상기 렌즈들의 어레이의 렌즈들은 렌즈의 적어도 하나의 차원을 따른 그레이드 또는 구배 지수 프로파일을 포함하는, 어레이.
  22. 제21항에 있어서, 상기 그레이드 또는 구배 렌즈는 곡면을 포함하는, 어레이.
  23. 제19항에 있어서, 상기 렌즈들의 어레이의 렌즈들은 단렌즈, 그레이드 또는 구배 지수 프로파일을 갖는 렌즈, 색지움 접합 렌즈, 프리즘, 필터, 편광판, 반사체 및 프레넬 렌즈로 이루어진 군에서 선택된 렌즈 요소들을 포함하는, 어레이.
  24. 삭제
  25. 제19항에 있어서, 상기 나노복합재는 UV 경화된 것인, 어레이.
  26. 제19항에 있어서, 상기 나노복합재는 열 경화된 것인, 어레이.
  27. 삭제
  28. 제19항에 있어서, 상기 무기 나노결정은 적어도 하나의 차원에서 10 nm보다 작은 크기를 갖는, 어레이.
  29. 제19항에 있어서, 상기 폴리머 매트릭스는 아크릴, 에폭시, 실리콘, 실록산, 폴리카보네이트, 폴리우레탄, 폴리이미드, 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(PEDOT), 폴리(스티렌 설포네이트)(PSS) 도핑된 PEDOT, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 또는 도핑된 폴리(4,4-디옥틸사이클로펜타디티오펜), 및 이들의 대응되는 모노머 또는 올리고머로 이루어진 군에서 선택된 물질을 포함하는, 어레이.
  30. 제1항 있어서, 상기 발광 디바이스는 전화기, 태블릿 컴퓨터, 랩탑 컴퓨터, 텔레비젼, 시계 또는 디스플레이 디바이스에 포함되는 것을 특징으로 하는, 발광 디바이스.
  31. 제19항에 있어서, 상기 나노복합재 렌즈들의 어레이는 전화기, 태블릿 컴퓨터, 랩탑 컴퓨터, 텔레비젼, 시계 또는 디스플레이 디바이스에 포함되는 것을 특징으로 하는, 어레이.
  32. 삭제
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