KR20080018799A - 반사 방지층을 포함하는 발광 디바이스 - Google Patents

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KR20080018799A
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히써 데브라 보엑
랄프 에이 랑겐시에펜
로버트 르로이 메이어
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Abstract

본 발명은 발광 디바이스에서 뉴턴의 원무늬의 출현을 감소시키기 위한 기술에 관한 것이다. 상기 발광 디바이스는 커버 기판의 내표면 상의 반사 방지 코팅을 포함한다. 디바이스의 뉴턴의 원무늬 형성을 감소시키는 방법과 함께 발광 디바이스의 제조방법이 개시된다.
반사 방지층, 발광 디바이스, 뉴턴의 원무늬

Description

반사 방지층을 포함하는 발광 디바이스 {A light emitting device including anti-reflection layer(s)}
본 발명은 발광 디바이스 및 뉴턴의 원무늬 감소방법에 관한 것이다. 좀 더 구체적으로는, 본 발명은 원형 편광자가 이용되지 않는 경우, 발광 및/또는 주변광의 반사율을 감소시키기 위하여 반사 방지(AR) 코팅을 갖는 발광 디바이스에 관한 것이다.
평판 디스플레이 기술의 새롭게 개발된 형태는 2개의 얇은 유리 패널 사이에 샌드위치된 유기 발광 다이오드(OLED) 및 얇은 투명 전극 물질을 사용하고 있다. 능동 발광 물질은 수분 및 산소를 포함하는 오염물에 의한 손상에 민감하기 때문에, 상기 디바이스 주변은 통상적으로 수분 및 산소가 없는 환경을 유지하기 위하여 밀봉된다. 상업적으로 이용가능한 밀봉제 시스템은 상기 디스플레이의 수명에 걸쳐 잔존하는 기밀 밀봉을 통상적으로 제공하지 못하므로 강력한 건조제가 전지 내에 삽입되어야 한다. 불투명 건조제의 삽입은 OLED로부터의 발광이 전기 드라이버 및 전극들의 매트릭스를 통해서 향하도록, 즉 상기 디스플레이의 휘도를 손상시키는 "배면 발광"을 요구한다. 기밀 밀봉의 지속은 상기 디바이스가 "전면 발광" 이 되도록 하며, 이는 발광이 이미지 휘도 및 투명도를 유지하도록 투명한 커버 기판을 통해서 투과한다는 것을 의미한다.
주변광은 상기 OLED 디바이스의 내표면으로부터 반사되는 주변광의 보강/상쇄 간섭을 통해서 가시(visible) 간섭무늬를 생성할 수 있다. 저 굴절률의 굴절 매체와 고 굴절률의 굴절 매체, 예를 들어, OLED 대비 공기의 계면에서 반사되는 빛은 180도 상 반전을 겪는다. 상기 커버 기판의 내표면으로부터 반사된 빛은 상기 OLED 표면으로부터 반사된 빛과 결합하여 λ/2의 배수의 공극(경로 길이) 거리에서 간섭무늬를 생성한다.
λ/2보다 큰 공극을 갖는 완벽하게 평행한 판들은 일정한 보강 간섭 컬러를 생성할 것이다. 공극 두께의 편차는 기울기에 반비례하는 선 폭과 간격을 갖는, 등고선(contour lines)과 유사한 패턴의 무늬를 생성한다. 가능한 얇은 디바이스를 제조하기 위해서, 상기 유리들 사이의 간격은 100 마이크론 미만으로 설정되며, 최근에는 15 마이크론 미만으로 설정된다. 이러한 간격 범위에서, 상기 간격 거리가 일정하지 않다면 주변광 하에 간섭무늬가 형성되어 눈에 보이게 된다. 이러한 간섭패턴이 "뉴턴의 원무늬" 또는 "NR"이라고 기술되어 왔다.
상업적인 압력들은 좀 더 얇은 디바이스의 생산을 지속적으로 요구하고 있다. 상기 공극의 두께가 감소됨에 따라, 뉴턴의 원무늬를 방지하기가 더욱 어려워지고 있다. 따라서, 뉴턴의 원무늬를 나타내지 않거나 또는 실질적으로 그 존재를 감소시키는 발광 디바이스를 얻기 위한 두드러진 발전이 고려되어야 할 것이다.
본 발명은 뉴턴의 원무늬를 나타내지 않거나, 또는 뉴턴의 원무늬의 존재를 최소화하는 발광 디스플레이 디바이스에 관한 것이다. 좀 더 구체적으로는, 본 발명은 주변광의 내부 반사를 감소시키고 뉴턴의 원무늬의 형성을 경감시키기 위하여 발광 디바이스 커버 기판의 내표면 상에 반사 방지 코팅을 이용하는 것에 관한 것이다.
일 측면에서, 본 발명은 제1표면 및 상기 제1표면의 반대편에 배치된 제2표면을 가지며 투광이 가능한 커버 기판, 지지 기판, 및 상기 커버 기판과 상기 지지 기판 사이에 위치된 발광층을 포함하는 발광 디바이스를 제공하며, 여기서, 상기 발광층은 상기 커버 기판의 제1표면 방향으로 발광하며, 상기 커버 기판의 제1표면은 반사 방지 물질로 코팅된다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 다음을 포함하는 발광 디바이스의 제조방법을 제공한다: 제1표면 및 상기 제1표면의 반대편에 배치된 제2표면을 가지며 투광이 가능한 커버 기판(여기서 상기 제1표면은 반사 방지 물질로 코팅됨), 지지 기판 및 발광층을 준비하는 단계; 및 상기 발광층이 상기 커버 기판의 제1표면 방향으로 발광하도록 상기 커버 기판과 상기 지지 기판의 사이에 발광층을 위치시키는 단계.
또 다른 측면에서, 본 발명은 상술한 디바이스를 준비하는 단계; 및 상기 발광층 상의 주변광을 수용하는 단계를 포함하는 디바이스의 뉴턴의 원무늬 형성을 감소시키는 방법을 제공하며, 상기 단계들에 의해 상기 내부로 반사된 적어도 일부의 주변광이 상기 커버 기판을 횡단하는 것을 방지한다.
본 발명의 부가적인 측면은 부분적으로는 후술되는 상세한 설명, 도면, 및 청구항에서 기술될 것이며, 부분적으로는 상세한 설명으로부터 유추될 수 있을 것이며, 또는 하기에 기술되는 본 발명의 측면들을 실시함으로써 습득될 수 있다. 후술되는 이점은 특히 첨부된 청구항에 나타낸 구성성분 및 조합을 통해서 인식되고 달성될 것이다. 전술된 일반적인 설명 및 후술되는 상세한 설명은 단지 예시적이고 설명적인 것으로서 여기에 기술된 바에 따라 본 발명이 한정되는 것은 아님이 이해되어야 한다.
뉴턴의 원무늬를 나타내지 않거나 또는 실질적으로 그 존재를 감소시키는 발광 디바이스를 얻을 수 있다.
본 발명은 후술되는 상세한 설명, 실시예 및 청구범위, 이전 및 이후의 설명을 참고로 하여 좀 더 용이하게 이해될 수 있다. 그러나, 본 발명의 제품 및/또는 방법들이 개시되고 기술되기 이전에, 특별하게 특정되지 않는 한, 본 발명이 특정 제품 및/또는 방법에 제한되지 않고 다양화될 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 또한, 여기서 사용된 용어는 단지 특정 측면을 기술하기 위한 목적으로서 사용되며, 한정되지 않는다.
후술되는 본 발명의 설명은 본 발명의 실시가능한 교시로서 일반적으로 알려 진 실시형태로 제공된다. 이러한 목적으로, 관련 분야의 숙련된 자는 여기에 기술된 본 발명의 다양한 측면들로 여러 가지 변형이 이루어질 수 있으며, 한편 본 발명의 유익한 결과를 얻을 수 있다는 점을 인식하고 인정할 것이다. 또한 본 발명의 바람직한 일부 이점이 다른 특징을 사용하지 않고 본 발명의 일부 특징을 선택함으로써 얻어질 수 있음이 명백할 것이다. 따라서, 당업자는 본 발명에 대한 여러 가지 변형 및 적용이 가능하고 특정 환경 내에서는 오히려 바람직하며 본 발명의 일부가 될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 따라서, 후술되는 설명은 제한되지 않고 본 발명의 원리를 설명하기 위해 제공된다.
본 명세서 및 후술되는 청구범위에서, 몇 가지 용어들은 다음과 같은 의미로 언급될 것이다:
본원에 기술되는 바에 따라, 단수 형태의 단어들은 그 문맥에서 다르게 명시하지 않는 한, 복수의 지시대상을 포함한다. 따라서, 예를 들어, "반사 방지 물질"에 대한 기술은 그 문맥에서 다르게 명시하지 않는 한, 2 이상의 반사 방지 물질들을 갖는 측면을 포함한다.
본원에서 범위는 "약" 하나의 특정 수치에서부터 "약" 또 다른 특정 수치까지로 표현될 수 있다. 이러한 범위가 표현될 때, 또 다른 측면은 하나의 특정 수치에서부터 및/또는 다른 특정 수치까지를 포함한다. 이와 유사하게, 수치가 앞서 "약"의 사용에 의해 대략적으로 표현될 때, 이는 하나의 특정 수치가 또 다른 측면을 형성하는 것으로 이해될 것이다. 각 범위들의 종료점은 다른 종료점과 관련하여 그리고 다른 종료점과 독립적으로 모두 중요함이 더욱 이해될 것이다.
본원에서 사용되는 바에 따라, 성분의 "중량%" 또는 "중량 백분율" 또는 "중량에 의한 백분율"은 특별히 다르게 기재되지 않는 한, %로 표시되는, 그 성분이 포함되는 조성물의 총 중량에 대한 그 성분의 중량 비율을 언급한다.
"선택적" 또는 "선택적으로"는 발생할 수 있거나 또는 발생할 수 없는 결과 또는 상황을 실질적으로 기술하는 것을 의미하며, 이러한 기술은 결과 또는 상황이 발생하는 경우와 발생하지 않는 경우를 포함하는 것을 의미한다.
"굴절"은 하나의 매체에서 상이한 밀도를 갖는 또 다른 매체를 통과하는 광선의 방향 변화를 언급한다.
"굴절률"은 기술되는 물질 또는 성분의 속도에 대한 진공에서의 빛의 속도의 비를 언급하며 빛의 파장에 따라 변화될 수 있다.
"입사각"은 빛의 입사선과 수직 표면 사이에서 측정되는 각도를 언급하며, 수직의 양면 상의 각도를 포함할 수 있다.
"수직 표면" 또는 "수직"은 기판 평면과 직각을 이룬 것을 의미한다.
본원에서 사용되는 바에 따라, 코팅의 "광학 두께"는 특별히 다르게 언급되지 않는 한, 상기 코팅의 물리적 두께와 상기 코팅의 굴절률과의 곱이다.
도면을 참조하면, 도 1은 본 발명의 일 측면에 따른, 반사 방지 코팅(40)을 갖는 발광 디바이스(10)를 개략적으로 나타낸 것이다. 본 개략도는 본 발명의 일 측면을 설명하기 위한 것으로서, 다른 측면들을 제한하거나 또는 배제하도록 의도되지 않는다는 점이 이해되어야 한다. 또한, 상기 개략도는 비례적으로 도시된 것이 아니며 외형적인 변형이 존재할 수 있음이 주지되어야 한다.
상기에서 간략하게 소개한 바와 같이, 본 발명은 커버 기판(30)의 내(제1)표면(34)에 적용되는 반사 방지 물질(40), 공극(50), OLED와 같은 발광 필름(60), 및 지지 기판(70)을 갖는 발광 디바이스(10)를 제공한다. 본 발명의 반사 방지 물질(40)은 주변광(20)의 내부 반사를 감소시킴으로써 상 변화된 반사와 발광 필름(60)의 표면으로부터 반사되는 빛과의 재결합을 감소시키기 위하여 의도된다.
일 측면에서, 전면 발광의 세기가 반사 방지 코팅을 이용할 때 보존된다. 또 다른 측면에서, 발산된 이미지의 투명성이 반사 방지 코팅을 이용할 때 보존된다.
일 측면에서, 상기 반사 방지 코팅은 프릿 밀봉 공정 및 발광 디바이스용 조성물의 물질들과 상용성을 갖는다. 또 다른 측면에서, 상기 반사 방지 코팅은 프릿 페이스트와 프릿의 소결 및 밀봉 공정과 상용성을 갖는다. 또 다른 측면에서, 반사 방지 코팅은 상업적으로 이용가능하며 제조되어 비용 효율적인 방식으로 거대 스케일에서 커버 기판 물질에 적용될 수 있다.
또 다른 측면에서, 상기 반사 방지 코팅은 커버 기판의 외부(제2)(32) 및 내부(34)표면 모두에 적용된다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 상기 커버 기판의 제1표면 상에 다층의 반사 방지 코팅을 포함하는 발광 디바이스를 제공한다.
따라서, 일 측면에서, 본 발명의 반사 방지 코팅은 전면발광 발광 디스플레이 디바이스의 관찰자의 눈에 띄는 간섭무늬를 제거한다. 또 다른 측면에서, 본 발명의 반사 방지 코팅은 커버 기판의 내표면으로부터의 주변광의 반사를 감소시킴 으로써 전면발광 발광 디바이스의 관찰자의 눈에 띄는 뉴턴의 원무늬의 세기 또는 출현을 감소시킨다.
일 측면에서, 디바이스가 상기 커버 기판의 내표면으로부터의 주변광의 1% 미만의 반사율을 나타내는 것이 바람직하다. 상기 디바이스는 상기 커버 기판의 내표면으로부터의 주변광의 1% 훨씬 미만의 반사율, 예를 들어, 0 내지 약 0.2%의 반사율을 나타내는 것이 바람직하다. 일 측면에서, 상기 주변광의 세기는 460㎚ 내지 640㎚에서 측정될 수 있다. 또 다른 측면에서, 상기 주변광의 반사력은 형광 조명의 스펙트럼 피크 및 뉴턴의 원무늬의 출현에 일반적으로 기인하는, 546 나노미터에서 측정될 수 있다. 또 다른 측면에서, 상기 주변광의 반사력은 575 나노미터에서 측정될 수 있다. 또 다른 측면에서, 상기 커버 기판 밀봉의 기밀도 및 기계적 강도는 본 발명의 반사 방지 코팅에 의해 영향받지 않는다.
일 측면에서, 0 내지 약 30도, 바람직하게는 0 내지 약 45도의 입사각에서 뉴턴의 원무늬의 출현을 제거하거나 또는 감소시키는 것이 바람직하다. 45도의 입사각에서의 뉴턴의 원무늬의 제거는 주어진 디바이스에 대해 90도의 유용한 관찰 각도를 통상적으로 제공할 것이며, 예를 들어 수직 표면의 각 면에 대해 45도의 유용한 관찰 각도를 통상적으로 제공할 것이며, 이는 다수의 제품, 예를 들어, 휴대 전화기, 디지털 카메라, 포켓용 전자 및 오디오 디바이스에 허용가능하다. 일 측면에서, 상기 커버 기판의 내표면으로부터, 460㎚ 내지 640㎚ 범위 내의 주변광의 반사율은 0 내지 약 30도의 입사각으로부터 관찰될 때 1% 미만이다. 또 다른 측면에서, 상기 커버 기판의 내표면으로부터, 546㎚ 및 575㎚에서 주변광의 반사율은 0 내지 약 45도의 입사각으로부터 관찰될 때 1% 미만이다.
본 발명의 발광 디바이스는 전자 디스플레이, 예를 들어, 유기 발광 다이오드 디바이스로서 통상적으로 사용되는 모든 디바이스일 수 있다. 일 측면에서, 상기 발광 디바이스는 전면발광 디바이스이며, 여기서 발광은 투명한 커버 기판을 통해서 투과된다.
또 다른 측면에서, 상기 발광 디바이스의 커버 기판은 유리 물질을 포함한다. 상기 유기 물질은 디스플레이 디바이스에 사용되기에 적합한 모든 유리, 예를 들어, 실리카, 보로실리케이트, 소다라임, 광학 크라운, 스펙터클 크라운 또는 플린트유리일 수 있다. 또 다른 측면에서, 상기 커버 기판은 이글2000TM 유리이다. 또 다른 측면에서, 상기 커버 기판은 플라스틱 물질을 포함한다.
반사 방지 물질
상기 디바이스의 제조 물질과 상용성을 갖는 코팅 물질이라면, 모든 반사 방지 코팅이 사용될 수 있다. 상기 반사 방지 코팅 물질은 무기질의 비-다공성이며 수분을 함유하지 않는 것이 바람직하다. 전술한 바와 같이, 수분은 일부 디스플레이 기술, 예를 들어, 유기 발광 다이오드에 악영향을 미칠 수 있으며, 유기질 또는 다공성 코팅 물질은 이러한 디바이스의 기밀 밀봉을 손상시킬 수 있다.
일 측면에서, 상기 반사 방지 코팅은 예를 들어, 마그네슘 플루오라이드와 같은 저 굴절률 물질의 단일층이거나, 또는 고 굴절률과 저 굴절률, 예를 들어 니오븀 옥사이드, 실리카 또는 이들의 혼합물의 다층 디자인일 수 있다. 또 다른 측 면에서, 상기 반사 방지 코팅은 다층의 디자인일 수 있다. 또 다른 측면에서, 이러한 다층 디자인을 예를 들어, 적어도 하나의 마그네슘 플루오라이드의 층 및 가시스펙트럼에 투과성인 적어도 하나의 금속 옥사이드의 층, 예를 들어, 티타니아, 탄탈라, 알루미나, 세륨 옥사이드, 지르코티아, 하프니아, 이트리아, 실리콘 모녹사이드, 틴 옥사이드, 스칸디아, 또는 반사 방지 코팅에 대해 적합한 굴절률, 투명도 및 물리적 성질을 나타내는 기타 물질의 층을 포함한다. 통상적인 반사 방지 코팅 물질이 상업적으로 이용가능하며, 당업계에 숙련된 자라면 상기 디바이스의 외표면으로부터의 주변광의 반사를 감소시키는데 사용되는 적합한 반사 방지 코팅 물질과 디자인을 용이하게 선택할 수 있을 것이다. 본 발명은 주변광의 내부 반사를 감소시키기 위하여 반사 방지 코팅 기술을 커버 기판의 내표면에 적용함으로써 뉴턴의 원무늬의 출현을 감소시킨다.
반사 방지 코팅의 적용
반사 방지 코팅은 증착 물질을 용융시키기 위하여 전자 총 또는 저항 가열을 이용한 물리적 증기로부터 통상적으로 진공 증착된다. 상기 증착 필름은 조밀하고 화학양론적인 필름을 생성하기 위하여 아르곤 및/또는 산소 이온으로, 또는 플라즈마 환경에서 증착 동안 충격이 가해질 수 있다. 선택적으로, 조밀한 필름이 진공 환경에서 스퍼터링될 수 있다. 이러한 기술 중 하나는 DC 스퍼터링으로서, 여기서 표적 물질은 상기 표적으로부터 원자 및 분자를 제거하기 위하여 DC 플라즈마에 의해 충격이 가해지며 진공을 통해서 시야 방식(sight fashin) 선에서 코팅될 기판으로 이송된다. 다층의 물질이 연속적인 공정 장비를 이용하여 제조될 수 있다. 렌 즈와 같은 제품 상의 반사 방지 코팅 및 증착 방법이 유리 산업에 잘 알려져 있다. 상술한 바와 같이, 본 발명은 뉴턴의 원무늬의 출현을 감소시키기 위하여 반사 방지 코팅을 발광 디바이스의 커버 기판의 내표면에 적용한다. 당업계의 숙련된 자라면 적합한 물질 또는 물질들의 혼합물을 용이하게 선택하여 발광 디바이스에 사용하기 위한 커버 기판 상에 상기 물질을 증착시킬 수 있을 것이다.
반사 방지층의 굴절률 및 두께
반사 방지 코팅의 성능, 즉, 특정 파장 또는 파장 범위에서 반사를 감소시키거나 제거하는 능력은 반사 방지 코팅의 두께와 상기 코팅 물질의 굴절률 모두에 의존하다. 일 측면에서, 상기 반사 방지 코팅의 두께는 0을 초과하며 약 200 나노미터 이하의 범위, 예를 들어, 1, 2, 10, 50, 100, 150 또는 200 나노미터일 수 있다.
단일층의 반사 방지 코팅에서, 굴절률 곱하기 물리적 두께로서 정의되는 반사 방지 코팅의 광학 두께가 감소된 반사가 추구되는 빛의 파장의 1/4과 대략 같은 것이 바람직하다. 통상적으로, 감소된 반사가 추구되는 파장은 상기 다비이스 상에 입사하는 주변광의 스펙트럼의 피크이다. 반사 방지 코팅의 두께가 이러한 수치에 정확하게 매치될 필요는 없으나, 반사 방지 코팅의 성능은 상기 두께가 원하는 수치로부터 벗어남에 따라 감소될 것이라는 사실이 주지되어야 한다. 또한, 표적 두께는 공칭 물리적 두께의 5% 이내인 것이 바람직하다. 이러한 범위 내의 변화는 코팅의 성능 상에 거의 영향을 미치지 않을 것이며 제조 세팅에서 용이하게 달성가능할 것이다.
일 측면에서, 상기 반사 방지 코팅은 형광 빛의 반사율을 감소시킨다. 다수의 디스플레이 디바이스에서, 형광 조명으로부터의 반사는 예를 들어, 546 나노미터 및 577/579 나노미터의 일반적인 형광 주변광으로부터의 수은 발광 피크가 인간의 육안의 민감도 피크와 일치한다는 사실에 기인하여 자연광 또는 백열 조명으로부터의 반사에 비하여 좀 더 문제가 있다. 따라서, 약 560 나노미터의 표적 파장에 대해서, 단일층 반사 방지 코팅의 바람직한 광학 두께는 약 140 나노미터(560÷4)이다.
단일층 반사 방지 코팅의 굴절률은 또한 뉴턴의 원무늬를 감소시키거나 제거하기 위한 코텅 능력에 영향을 미칠 수 있다. 상기 반사 방지 코팅은 상기 커버 기판의 굴절률의 제곱근과 대략 동일한 굴절률을 갖는 것이 바람직하다. 만약 표적 굴절률을 갖는 코팅 물질이 이용가능하지 않다면, 근접하거나 또는 실질적으로 유사한 굴절률을 갖는 다른 코팅 물질이 대체될 수 있다. 따라서, 예를 들어, 약 1.5의 굴절률을 갖는 보로실리케이트 유리 기판에 대해서, 단일층 코팅 물질에 대한 표적 굴절률은 약 1.23이다. 적합한 물질은 예를 들어, 560 나노미터에서 약 1.38의 굴절률을 갖는, 마그네슘 플루오라이드이다. 따라서, 140 나노미터의 바람직한 광학 두께 및 1.38의 굴절률을 갖는 단일층 코팅에 대해서, 마그네슘 플루오라이드의 바람직한 물리적 두께는 약 ±5 나노미터의 오차를 갖는, 약 101 나노미터(140÷1.38)이다.
굴절률에서의 차이에 기인하여, 특정 제조물질, 예를 들어, 플라스틱, 플린 트유리, 또는 이글2000TM 유리가 주변광의 반사, 즉 뉴턴의 원무늬의 출현을 충분히 감소시키기에 충분한 상이한 굴절률의 반사 방지 코팅을 요구할 수 있다. 상술한 반사 방지 코팅의 두께에서, 상기 반사 방지 코팅 물질이 상기 커버 기판의 굴절률의 제곱근과 정확하게 동일한 굴절률을 나타낼 필요는 없다는 점이 주지되어야 한다. 바람직한 수치로부터의 편차는 여전히 발광 물질, 커버 기판의 편평도, 및 상기 커버 기판과 발광 물질 사이의 공극의 균일도에 따라 상기 커버 기판의 성질 및 조성물에 의존하여 뉴턴의 원무늬의 감소 또는 제거로 귀결될 수 있다. 일 측면에서, 상기 반사 방지 코팅의 굴절률은 상기 커버 기판의 굴절률의 제곱근과 같다. 또 다른 측면에서, 상기 반사 방지 코팅의 굴절률은 주변 가시광의 반사가 1% 미만이도록 상기 커버 기판의 굴절률의 제곱근과 대략 같다.
하기 실시예에서 설명되는 바에 따라, 단일층 반사 방지 코팅은 예를 들어 최대 약 30도까지 입사각의 관찰 한계 범위에 걸쳐 주변광의 반사를 감소시킬 수 있다. 하나를 초과하는 반사 방지 코팅층을 사용함으로써 적어도 약 45도로 관찰 범위를 확장하는 것이 바람직하다. 일 측면에서, 본 발명은 적어도 2층의 반사 방지 코팅을 포함하는 디바이스를 포함한다. 또 다른 측면에서, 본 발명은 적어도 3층, 적어도 4층, 적어도 5층, 또는 적어도 10층의 반사 방지 코팅을 포함하는 디바이스를 포함한다. 또 다른 측면에서, 본 발명은 2, 3, 4, 5, 10 또는 12층의 반사 방지 코팅을 포함하는 디바이스를 포함한다.
다층의 반사 방지 코팅은 이용가능한 특정 코팅 물질의 굴절률 및 실제 디자 인에 따라 다양한 디자인의 두께를 가질 수 있다. 다층 코팅의 층 두께 변화는 또한 특정 디자인에 좌우될 수 있으나 통상적으로 현대 제조 기술의 오차 내에 있다.
2층 반사 방지 코팅에서, 총 광학 필름 두께는 반파장(half-wave)이고, 각 층은 1/4 파장 광학 두께를 갖는 것이 바람직하다. 이러한 코팅 시스템에서 반사율은 상기 기판에 가장 인접한 층의 굴절률이 상기 제2층의 굴절률과 상기 기판의 굴절률의 제곱근과의 곱과 동일할 때 감소되거나 또는 제거될 수 있다. 보로실리케이트 기판 상의 2층 코팅에서, 예를 들어, 상기 제2층(상기 기판에 가장 인접한 층이 아님)이 마그네슘 플루오라이드인 2층 코팅에서, 상기 기판의 가장 인접한 층의 바람직한 굴절률은 약 1.68(1.38×
Figure 112007057558179-PAT00001
)이다. 이러한 실시예에서의 사용에 적합한 물질은 약 1.63의 굴절률을 갖는 알루미나이다. 상술한 이론을 이용하여, 알루미나 및 마그네슘 플루오라이드 층의 바람직한 물리적 두께는 각각 약 86 나노미터(140÷1.63) 및 101 나노미터(140÷1.38)이다.
통상적인 3층의 반사 방지 코팅은 복합 코팅이 완전 파장(full wave) 광학 두께가 되도록 1/4 파장 광학 두께의 제1층, 반파장 광학 두께의 제2층, 및 1/4 파장 광학 두께의 제3층을 갖는다. 3층을 초과하는 반사 방지 코팅에서, 광학 두께와 개별적인 층들의 굴절률에 대한 어떠한 바람직한 이론적 관계는 없으나, 코팅 시스템은 바람직한 굴절률을 특정하고, 바람직한 코팅 물질을 선택하고, 그리고 각 층의 바람직한 두께를 계산함으로써 모델링되고 개선될 수 있다. 3층 이상을 갖는 코팅 시스템에서, 단지 2개의 반사 방지 물질만을 이용하여 원하는 결과를 얻을 수 있다. 반사 방지 코팅 물질 및 단일 또는 다중 반사 방지 코팅 시스템의 디자인과 모델링이 반사 방지 코팅 분야의 숙련자에게 잘 알려져 있으며, 당업자는 본 발명에 적합한 반사 방지 코팅 시스템을 용이하게 선택할 수 있을 것이다.
실시예
본 발명의 원리를 더욱 설명하기 위하여, 당업계의 숙련된 자에게 뉴턴의 원무늬를 제거하기 위한 발광 디바이스와 방법이 어떻게 만들어지고 평가되는지에 대한 완전한 기재와 설명을 제공하기 위하여 다음의 실시예들이 기술된다. 이들은 단순히 본 발명을 예시적으로 나타낸 것으로서, 본 발명자들이 발명으로서 여기는 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 수치(예를 들어, 두께, 굴절률, 등)와 관련하여 정확성을 기하기 위하여 노력하였으나, 일부 에러 및 편차가 고려되어야 한다. 디바이스의 성능을 최적화하기 위하여 사용될 수 있는 코팅 성분, 각 성분의 굴절 성질, 및 증착 기술과 같은 다수의 변화 및 조합이 있다. 단지 타당성 있고 일상적인 실험만이 이러한 공정 조건을 최적화시키기 위해 요구될 것이다.
개시된 실시예의 모든 발광 디바이스는 예를 들어, 0, 30 및 60도와 같은 다양한 입사각에서 주변광의 반사를 결정하기 위하여 모델링되었다. 여기에 포함된 모든 수치들은 이론적 모델에 기초한다. 이처럼, 개시된 모든 특정 수치는 근사치를 부여하기 위한 것으로서, 다른 디바이스 및 실험 조건에 따라 변화될 수 있다. 모든 실시예에서, 코팅의 증착방법은 산업계에 알려져 있으며, 관련 분야의 숙련된 자라면 적합한 코팅 증착 기술을 용이하게 선택할 수 있을 것이다.
실시예 1 - 단일층 MgF 2 코팅
제1실시예에서, 단일층 마그네슘 플루오라이드 코팅이 하나의 이글2000TM 유리의 일 표면 상에 모델링되었으며, 발광 디바이스 커버 기판의 내표면을 모사하였다. 본 실시예에서의 이글2000TM 유리의 굴절률은 589.3 나노미터에서 1.507이며, 상술한 이론에 따라 반사 방지 코팅은 1.23의 표적 굴절률과 147 나노미터의 광학 두께를 갖는다. 단일층 마그네슘 플루오라이드 코팅은 1.38의 굴절률을 가지며, 따라서 물리적 두께는 약 107 나노미터이다.
도 2는 단일층 마그네슘 플루오라이드 코팅에 대해서 다양한 입사각에서의 빛의 모델링된 반사율을 나타낸다. 546 나노미터의 파장에서, 0 내지 30도의 입사각으로 관찰될 때 굴절률은 대략 1.4%이다. 45도의 입사각에서 상기 반사율은 약 2%를 초과하며, 60도의 입사각에서 상기 굴절률은 5%를 초과한다.
실시예 2 - 다층 코팅
제2실시예에서, 다층 반사 방지 코팅으로 코팅된 커버 기판에 대해 주변광의 반사율을 결정하기 위하여 일련의 모델이 수행되었다. 3층 및 12층의 반사 방지 코팅이 다양한 입사각에서 모델링되었다. 상기 3층 코팅 모델은 이글2000TM 유리 기판 상의 통상적인 반사 방지 코팅 디자인을 나타낸다. 상기 3층의 각 층의 굴절률 및 물리적 두께는 각각 1.62 및 83 나노미터; 2.32 및 116 나노미터; 및 1.38 및 98 나노미터였다. 상기 12층 코팅은 좀 더 복잡하여 실질적으로 좀 더 얇은 층을 요구하며, 따라서 최적화는 다수의 변수를 조절하기 위하여 컴퓨터로 수해되었다.
도 3은 3층 및 12층의 반사 방지 코팅 모두에 대해서 0도의 입사각에서 모델링된 빛의 반사를 나타낸다. 양 코팅에서, 반사율은 본 발명에 따라 546 나노미터에서 1%에 훨씬 못미쳤다.
도 4는 3층 및 12층의 반사 방지 코팅 모두에 대해서 30도의 입사각에서 모델링된 빛의 반사를 나타낸다. 양 코팅에서, 반사율은 본 발명에 따라 546 나노미터에서 1%에 훨씬 못미쳤다. 상기 3층 코팅은 실시예 1의 단일층 마그네슘 플루오라이드 코팅에서의 대략 1.4%에 비하여 약 0.3%의 반사율을 갖는다.
도 5는 3층 및 12층의 반사 방지 코팅 모두에 대해서 45도의 입사각에서 모델링된 빛의 반사를 나타낸다. 양 코팅에서, 반사율은 본 발명에 따라 546 나노미터에서 1% 미만이었다.
도 6은 3층 및 12층의 반사 방지 코팅 모두에 대해서 60도의 입사각에서 모델링된 빛의 반사를 나타낸다. 양 코팅에서, 반사율은 약 3 내지 약 4% 사이였다. 일부 적용에서 뉴턴의 원무늬가 눈에 띌 수 있는 한편, 본 실시예의 코팅에 대한 주변광의 굴절률은 도 2에 나타낸 단일층 마그네슘 플루오라이드 코팅의 굴절률에 비해 상당히 감소되어 있다. 계산된 모델에 따르면, 3을 초과하는 층들은 뉴턴의 원무늬를 감소시키는데 필요하지 않을 수 있다.
실시예 3 - 4층의 반사 방지 코팅
제3실시예에서, 이글2000TM 커버 기판 상에 4층의 반사 방지 코팅이 모델링되 었다. 상기 4층 코팅은 12 나노미터의 니오븀 옥사이드, 약 36 나노미터의 실리카, 약 110 나노미터의 니오븀 옥사이드, 및 90 나노미터 실리카의 전면 층을 포함한다.
도 7에 나타낸 바에 따라, 45도까지의 입사각에서 모델링된 굴절률은 630 나노미터 미만의 가시 파장에 대해 1% 미만이다. 본 모델은 상기 코팅 조성물이 약 45도까지의 입사각에서 뉴턴의 원무늬를 관찰을 감소시키기에 충분하다는 것을 제안하다.
이러한 적용 전반에 걸쳐, 다양한 문헌들이 참조된다. 이러한 문헌들의 기재는 본원에 기술된 화합물, 조성물 및 방법을 보다 충분하게 기술하기 위하여 본 출원에 참고문헌으로서 그 전체로서 포함된다.
본 발명은 특정 실례 및 특정 측면에 대해서 상세하게 기술하였으나, 이에 한정되지 않으며, 첨부된 청구범위에 정의된 본 발명의 브로드한 사상을 벗어나지 않고 다수의 변형이 가능함이 이해되어야 한다.
본 명세서에 포함되어 그 일부를 구성하는, 첨부된 도면은 제한 없이 본 발명의 원리를 설명하기 위하여 설명과 함께 본 발명의 특정 측면들을 기술한다.
도 1은 본 발명의 일 측면에 따른, 반사 방지 코팅을 갖는 발광 디바이스를 개략적으로 나타낸 다이어그램이다.
도 2는 본 발명의 일 측면에 따른 단일 마그네슘 플루오라이드 반사 방지 코팅에 대한 반사율 및 파장을 도시한 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 측면에 따른, 0도의 입사각에 대해 3 및 12층의 반사 방지 코팅에 대한 반사율 및 파장을 도시한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 측면에 따른, 30도의 입사각에 대해 3 및 12층의 반사 방지 코팅에 대한 반사율 및 파장을 도시한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 측면에 따른, 45도의 입사각에 대해 3 및 12층의 반사 방지 코팅에 대한 반사율 및 파장을 도시한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 측면에 따른, 60도의 입사각에 대해 3 및 12층의 반사 방지 코팅에 대한 반사율 및 파장을 도시한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일 측면에 따른, 니오븀 옥사이드 및 실리카를 포함하는 다층의 반사 방지 코팅을 도시한 그래프이다.

Claims (20)

  1. 제1표면 및 상기 제1표면의 반대편에 배치된 제2표면을 가지며 투광이 가능한 커버 기판;
    지지 기판; 및
    상기 커버 기판과 상기 지지 기판 사이에 위치된 발광층;
    을 포함하며, 여기서, 상기 발광층은 상기 커버 기판의 제1표면 방향으로 발광하며, 상기 커버 기판의 제1표면은 반사 방지 물질로 코팅된 것을 특징으로 하는 발광 디바이스.
  2. 제1항에 있어서, 상기 반사 방지 물질은 상기 커버 기판의 굴절률의 제곱근과 같은 굴절률을 갖는 것을 특징으로 하는 발광 디바이스.
  3. 제1항에 있어서, 상기 반사 방지 물질 코팅의 광학 두께는 발광 파장을 4로 나눈 값과 같은 것을 특징으로 하는 발광 디바이스.
  4. 제1항에 있어서, 상기 커버 기판의 제1표면 및 제2표면 모두는 반사 방지 물질로 코팅된 것을 특징으로 하는 발광 디바이스.
  5. 제1항에 있어서, 상기 커버 기판의 제1표면으로부터의 460㎚ 내지 640㎚ 입 사광의 반사율은 0 내지 30도의 입사각에서 관찰될 때 1% 미만인 것을 특징으로 하는 발광 디바이스.
  6. 제1항에 있어서, 상기 커버 기판의 제1표면으로부터의 546㎚ 및 575㎚ 입사광의 반사율은 0 내지 45도의 입사각에서 관찰될 때 1% 미만인 것을 특징으로 하는 발광 디바이스.
  7. 제1항에 있어서, 상기 발광층은 유기 발광 다이오드인 것을 특징으로 하는 발광 디바이스.
  8. 제1항에 있어서, 상기 발광층은 상기 커버 기판을 통해 발광하는 전면(top) 발광 다이오드인 것을 특징으로 하는 발광 디바이스.
  9. 제1항에 있어서, 상기 반사 방지 물질은 무기 물질인 것을 특징으로 하는 발광 디바이스.
  10. 제1항에 있어서, 상기 반사 방지 물질은 마그네슘 플루오라이드, 니오븀 옥사이드, 실리카, 실리콘 모녹사이드, 탄탈라, 지르코니아, 티타니아, 알루미나, 이트리아, 하프니아, 스칸디아, 틴 옥사이드, 세륨 옥사이드, 또는 이들의 혼합물 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 디바이스.
  11. 제1항에 있어서, 상기 반사 방지 물질의 코팅은 적어도 2개의 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 디바이스.
  12. 제1항에 있어서, 상기 반사 방지 물질의 코팅은 적어도 3개의 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 디바이스.
  13. 제1항에 있어서, 상기 반사 방지 물질의 코팅은 4개의 층인 것을 특징으로 하는 발광 디바이스.
  14. 제1항에 있어서, 상기 커버 기판은 유리를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 디바이스.
  15. 제1항에 있어서, 상기 커버 기판은 플라스틱을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 디바이스.
  16. (1) 제1표면 및 상기 제1표면의 반대편에 배치된 제2표면을 가지며 투광이 가능한 커버 기판, 여기서 상기 제1표면은 반사 방지 물질로 코팅됨,
    (2) 지지 기판, 및
    (3) 발광층
    을 준비하는 단계; 및
    상기 발광층이 상기 커버 기판의 제1표면 방향으로 발광하도록 상기 커버 기판과 상기 지지 기판의 사이에 발광층을 위치시키는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 디바이스의 제조방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 커버 기판의 제1표면 및 제2표면 모두는 반사 방지 물질로 코팅되는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제16항에 있어서, 상기 발광층은 유기 발광 다이오드인 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제16항에 있어서, 상기 반사 방지 물질은 적어도 2개의 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제1항의 디바이스를 준비하는 단계; 및
    상기 발광층 상의 주변광을 수용하는 단계;
    를 포함하며, 상기 단계들에 의해 상기 내부로 반사된 적어도 일부의 주변광이 상기 커버 기판을 횡단하는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 디바이스의 뉴턴의 원무늬 형성을 감소시키는 방법.
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