KR20180041213A - 접착제 전사 방법에 의한 색상 변환 층의 제조 - Google Patents

접착제 전사 방법에 의한 색상 변환 층의 제조 Download PDF

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KR20180041213A
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phosphor film
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layered structure
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김상훈
정호균
조덕수
정수빈
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사빅 글로벌 테크놀러지스 비.브이.
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Abstract

복합 층상 구조 및 상기 복합 층상 구조를 사용하는 발광 디바이스가 개시되어 있다. 상기 복합 층상 구조는 기판과, 상기 기판 상에 배치된 한층 이상의 형광체 필름을 포함한다. 상기 형광체 필름은 수지 재료와 형광체 재료를 포함하고, 상기 형광체 재료는 1 ㎛ 내지 10 ㎛ 크기의 형광체 마이크로입자와 10 nm 내지 900 nm 크기의 형광체 나노입자를 포함한다.

Description

접착제 전사 방법에 의한 색상 변환 층의 제조
관련 출원
본 출원은 2015년 9월 11일자로 출원된 U.S. 특허 출원 제62/217,445호의 우선권 및 이익을 주장하며 상기 특허는 이의 전문이 본원에 참조로 포함된다.
기술 분야
본 발명은 형광체 필름 (phosphor film)에 관한 것으로, 더욱 특히, 발광 디바이스에서 색상 변환 층 (CCL: color conversion layer)으로서 사용되는 형광체 필름 및 이를 형성하는 방법에 관한 것이다.
오늘날, 발광 다이오드 (LED)는, 이들이 다른 기존 광원보다 저렴하고 보다 에너지 효율적이기 때문에 조명 적용분야에서 사용이 증가되고 있다. 최근에, 산업계는 백색광의 효율적인 생산에 대한 높은 요구 때문에 백색 LED의 개발에 크게 초점을 맞추어 왔다. 지금까지, 백색광을 생성하기 위해 개발되었던 세가지 상이한 유형의 유기 발광 디바이스 (OLED)가 있다. 한가지 유형의 백색 OLED는 백색광을 생성하는 단일 백색 발광층 구조를 갖는다. 이 구조에서 상기 단일 백색 발광층은 형광 및 인광 재료와 같은 상이한 종류의 발광 재료로 도핑된 단일 활성 유기층으로 구성된다. 폴리머의 블렌드를 사용하여 발광 스펙트럼을 확장하여 백색광을 달성할 수 있다. 단일 백색 발광층 구조의 제조 방법이 간단하고 저렴하지만, OLED의 효율을 크게 감소시키지 않으면서 우수한 연색성 (color rendering)을 달성하기 위해 다양한 제조 파라미터를 최적화하는 것은 매우 어렵다.
두 번째로 가장 널리 사용되는 백색 OLED는 개별 적색, 청색 및 녹색 발광층으로 구성된 다층 구조이다. 이 다층 구조는 각각의 적색, 청색 및 녹색 발광층으로부터 광의 동시 방출을 통해 백색광을 생성한다. 그러나, 이 다층 구조는 상이한 속도로 각 착색 층에서 방사체 (emitter)의 열화로 인해 색 안정성 문제를 겪는 경향이 있다. 상이한 방사체의 이러한 열화는 궁극적으로 시간 경과에 따라 백색광의 무결성을 변화시킨다. 또한, 원하는 품질의 백색광을 얻기 위해 다층의 최적화와 관련된 고유한 문제가 있다.
세 번째 유형의 백색 OLED는 하이브리드 OLED이며 백색광을 생성하기 위해 청색 발광층을 갖는 CCL을 사용하여 형성된다. 상기 하이브리드 OLED는 도 1에 나타낸다. 적색 및 녹색 발광층은 하이브리드 OLED에 사용되지 않으며 청색 발광층만이 기판에 도포된다. CCL은 청색 발광층으로부터 광의 일부를 산란시키는 형광체 재료를 함유한다. 형광체 재료로부터 발광된 광과 청색 발광층으로부터 흡수되지 않은 광의 조합은 백색광을 생성한다. 이 하이브리드 OLED가 하나의 발광층만을 사용하기 때문에, 제조 공정은 간단하고 개선된 색 안정성을 갖는다.
그러나, 하이브리드 OLED 디바이스는 또한 몇몇 단점을 갖는다. 하나의 주요한 단점은 OLED 상의 CCL 내의 형광체 재료가 디바이스가 오프-상태에 있을 때 종종 황색 또는 황색을 띤 착색된 외관을 생성한다는 것이다. 디바이스를 켜면, 상기 디바이스는 밝은 백색광을 생성한다. 그러나, 디바이스를 끄면 (즉, LED가 광을 발광하지 않으면), 디바이스는 주변 광 하에 황색으로 나타난다. 황색은 CCL에 사용되는 황색-발광 형광체 재료의 존재 때문이다.
이 현상은 OLED가 꺼져 있거나 청색 발광층이 CCL을 통해 어떠한 청색광도 발광하지 않을 때 백색 주변 광을 흡수하고 상기 광을 황색으로 변환시키는 형광체 재료의 고유한 성질 때문이다. 이 현상은 백색이 더 바람직하고 일반적으로 황색보다 더 매력적인 것으로 간주되기 때문에 미학적 관점에서 바람직하지 않다. 또한, 오프-상태의 하이브리드 OLED 디바이스의 황색 또는 비-백색 외관은 하이브리드 OLED가 켜져 있을 때 백색광을 발광하지 않는다고 실수로 생각할 수 있는 사용자들 사이에 혼동을 일으키는 경향이 있다.
하이브리드 OLED에 대한 또 다른 단점은 형광체 층을 기판에 도포하는 것과 관련된 어려움이다. 형광체 필름의 밀도와 두께는 생성된 광의 색상 품질을 보장하는데 중요하다. OLED 기판 상에 형광체 층을 형성하기 위해 현재 사용되는 용액 코팅, 압출, 및 주조와 같은 다수의 종래의 코팅 방법이 있다. 그러나, 이러한 방법을 사용하여 일관되고 높은 충진 밀도 (packing density)의 필름을 달성하는 것은 어렵다. 불규칙성 및 형광체 층 필름에 대한 손상 또한 이러한 방법을 사용하여 일반적이다.
따라서, 개선된 발광 디바이스, 및 상기 디바이스가 오프-상태에 있을 때 디바이스의 발광 효율과 백색광의 밝기를 여전히 유지하면서 백색을 제공하는 그러한 디바이스를 형성하는 방법이 필요한다. 형광체 재료를 기판에 도포하여 높은 충진 밀도 형광체 필름을 생성하는 개선된 방법 또한 필요하다. 따라서, 개시된 발광 디바이스 및 방법은 현재 구입 가능한 OLED에서 이러한 단점 중 하나 이상을 극복하기 위한 것이다.
요약
본 발명의 하나의 양태에 따르면, 복합 층상 구조가 개시되어 있다. 상기 복합 층상 구조는 기판과, 상기 기판 상에 배치된 한층 이상의 형광체 필름을 포함한다. 상기 형광체 필름은 수지 재료와 형광체 재료를 포함하고, 상기 형광체 재료는 1 마이크로미터 (㎛) 내지 10 ㎛ 크기의 형광체 마이크로입자와 10 나노미터 (nm) 내지 900 nm 크기의 형광체 나노입자를 포함한다.
본 발명의 하나의 양태에 따르면, 발광 디바이스가 개시되어 있다. 상기 발광 디바이스는 복합 층상 구조에 작동 가능하게 연결된 광원을 포함한다. 상기 복합 층상 구조는 기판과, 상기 기판 상에 배치된 한층 이상의 형광체 필름을 포함한다. 상기 형광체 필름은 수지 재료, 1 ㎛ 내지 10 ㎛ 크기의 형광체 마이크로입자 및 10 nm 내지 900 nm 크기의 형광체 나노입자를 포함하고, 상기 형광체 필름은 92 % 내지 97 % 범위의 표면 충진 밀도를 갖는다.
본 발명의 상기-언급되고 다른 특징 및 이점, 및 이들을 달성하는 방법은 첨부된 도면과 함께 본 발명의 한 양태의 하기 설명을 참조함으로써 명백해지고 더 잘 이해될 것이며, 여기서:
도 1은 본 발명의 한 양태에 따른 하이브리드 OLED의 측면 개략도이다.
도 2는 본 발명의 한 양태에 따른 CCL 제조의 개략도이다.
도 3은 상이한 형광체 코팅 방법을 사용하여 형성된 형광체 필름 층의 전계 방사형 주사 전자 현미경 (FE-SEM) 사진 평면도의 개략도를 나타낸다.
도 4a는 상이한 형광체 코팅 방법을 사용하여 제조된 하이브리드 OLED의 외부 양자 효율 (EQE) 그래프를 나타낸다.
도 4b는 상이한 형광체 코팅 방법을 사용하여 제조된 하이브리드 OLED의 CIE 좌표를 나타낸다.
도 4c는 상이한 형광체 코팅 방법을 사용하여 제조된 하이브리드 OLED의 EL 스펙트럼을 나타낸다.
도 5는 접착제 전사 방법을 사용하여 형성된 종래의 형광체 입자로 구성된 형광체 필름 층의 확대 단면도 및 평면도의 FE-SEM 사진을 나타낸다.
도 6은 종래의 형광체 입자, 본 발명의 한 양태에 따른 형광체 마이크로입자 및 형광체 나노입자의 확대된 평면도의 FE-SEM 사진을 나타낸다.
도 7은 본 발명의 한 양태에 따른 형광체 마이크로입자와 나노입자의 혼합물의 확대된 단면도 및 확대된 평면도의 FE-SEM 사진을 보여준다.
도 8은 본 발명의 한 양태에 따른 형광체 필름 층의 수를 변화시킨 하이브리드 OLED의 전계발광 (EL) 스펙트럼을 나타낸다.
도 9는 본 발명의 한 양태에 따른 형광체 필름 층의 수를 변화시킨 하이브리드 OLED에 대한 CIE 1931 x,y 색도 다이아그램을 나타낸다.
본원에 개시된 복합 층상 구조는 기판과, 상기 기판 상에 배치된 한층 이상의 형광체 필름을 포함한다. 상기 형광체 필름은 수지 재료와, 1 ㎛ 내지 10 ㎛ 크기의 형광체 마이크로입자 및 10 nm 내지 900 nm 크기의 형광체 나노입자를 포함하는 형광체 재료를 포함한다. 형광체 필름의 층과 복합 층상 구조를 형성하기 위한 형광체 필름의 도포는 하기에 추가로 상세히 기술된다.
본 발명의 한 양태에서, 형광체 필름은 기판 표면 상에 배치되어 복합 층상 구조를 형성할 수 있다. 상기 기판은 일반적으로 형광체 필름을 포함하는 복합 층상 구조의 다양한 층을 지지하도록 구성된다. 기판의 두께는 특별히 제한되지 않는다. 한 양태에서, 기판의 두께는 40 ㎛ 이상이다. 또 다른 양태에서, 기판의 두께는 60 ㎛ 이상이다. 또 다른 양상에서, 기판의 두께는 바람직하게는 5000 ㎛ 이하, 보다 바람직하게는 3000 ㎛ 이하이다.
일부 양태에서, 기판은 가요성 기판일 수 있다. 다른 양상에서, 기판은 적어도 하나의 반사 표면을 가질 수 있다. 한 양태에서, 형광체 필름은 기판의 반사 표면 상에 배치될 수 있다.
일부 양태에서, 기판은 금속, 필름, 유리, 세라믹, 종이 또는 이들의 조합일 수 있다. 기판의 구체적인 예는 알루미늄 (알루미늄 합금 포함), 아연, 구리 및 철과 같은 금속 판 또는 포일; 셀룰로오스 아세테이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET), 폴리에틸렌, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리스티렌, 폴리프로필렌, 폴리카보네이트, 폴리비닐 아세탈, 아라미드 및 폴리페닐렌 설파이드와 같은 플라스틱으로 제조된 필름; 및 이 위에 적층된 플라스틱 (폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌 등)을 갖는 종이 또는 플라스틱 (폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌 등)으로 코팅된 종이, 이 위에 적층된 또는 이 위에 증착된 상기-언급된 금속을 갖는 종이 또는 플라스틱 필름을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다.
형광체 필름은 수지 재료와 형광체 재료를 포함한다. 상기 형광체 필름은 유리하게는 형광체 마이크로입자와 형광체 나노입자의 조합을 포함하는 형광체 재료를 포함한다. 상기 형광체 마이크로입자는 1 ㎛ 내지 10 ㎛ 크기일 수 있다. 상기 형광체 나노입자는 10 nm 내지 900 nm 크기일 수 있다.
본 발명의 한 양태에서, 형광체 재료는 LED와 같은 광원에 의해 발광된 광을 상이한 파장을 갖는 광으로 변환되도록 구성된다. 예를 들면, 상기 형광체 재료는 LED에 의해 발광된 광을 필요에 따라 더 높거나 더 낮은 파장으로 변환되도록 구성될 수 있다. 한 양태에서, 상기 형광체 재료는 발광 디바이스에서 CCL을 형성하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들면, LED가 450-490 nm의 청색 스펙트럼 범위에서 청색광을 발광하는 경우, CCL은 이 방사선의 일부를 상이한 스펙트럼 범위로 변환시키기 위한 형광체 재료의 층을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 상기 형광체 재료는 LED로부터 대부분 또는 모든 방사선을 원하는 스펙트럼 범위로 변환시키도록 구성된다. 이러한 목적에 적합한 형광체 재료는 일반적으로 당업계에 공지되어 있으며, 이트륨 알루미늄 가넷 (YAG) 형광체와 같은 무기 재료를 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다.
형광체 재료는 적색-발광 형광체, 녹색-발광 형광체, 및 황색-발광 형광체를 포함할 수 있다. 한 양태에서, 상기 형광체 재료는 적색-발광 형광체, 녹색-발광 형광체 및 황색-발광 형광체의 혼합물을 포함할 수 있다.
형광체 재료는 전형적으로 고체 분말 형태이다. 상기 형광체 분말은 형광체 입자, 형광체 마이크로입자, 형광체 나노입자 또는 이들의 조합의 혼합물로 구성될 수 있다. 상기 형광체 입자 또는 형광체 마이크로입자는 크기가 1 마이크론 내지 100 마이크론 범위인 평균 직경을 가질 수 있다. 본 발명의 한 양태에서, 상기 형광체 입자의 평균 직경은 50 마이크론 미만이다. 본 발명의 또 다른 양태에서, 상기 형광체 입자의 평균 직경은 20 마이크론 미만이다. 본 발명의 추가의 또 다른 양태에서, 상기 형광체 입자의 평균 직경은 10 마이크론 미만이다. 본 발명의 추가의 또 다른 양태에서, 형광체 분말에 사용된 상기 형광체 나노입자의 평균 직경은 10 nm 내지 900 nm의 범위이다. 상기 형광체 입자의 크기는 일반적으로 형광체 필름의 원하는 두께 및 복합 층상 구조 또는 발광 디바이스의 전체 두께를 기반으로 선택된다. 본원에 사용된 바와 같은 용어 "형광체 입자"는 나노입자 및 마이크로입자 뿐만 아니라 더 큰 크기의 입자를 포함하는, 형광체 재료로 구성된 임의의 크기 또는 치수의 입자를 포함한다.
본 발명의 일부 양태에서, 형광체 필름 내의 형광체 재료의 표면 충진 밀도는 90 % 내지 97 %의 범위일 수 있다. 하기에 추가로 상세히 설명된 바와 같이, 형광체 필름의 더 높은 표면 충진 밀도는 더 얇은 필름 층 및 개선된 색상 품질과 같은 특정 이점을 제공한다. 형광체 필름 내의 형광체 재료의 충진 밀도는 전형적으로 필름 층 내의 형광체 재료의 밀도, 평균 입자 크기, 입자 크기 분포 및 입자 형상을 포함하는 다수의 변수 때문이다.
본 발명의 일부 양태에서, 형광체 재료는 상기 형광체 필름의 총 중량을 기준으로 90 내지 99 중량%로 형광체 필름에 존재한다. 일부 양태에서, 상기 형광체 필름은 20 ㎛ 내지 40 ㎛ 범위의 두께를 갖는다.
형광체 필름은 수지 재료를 추가로 포함한다. 본 발명에 사용된 상기 수지 재료는 이에 형광체 재료를 함유하고 필름을 형성하기에 적합한 수지 재료이다. 따라서, 수지 재료로는, 형광체 재료를 이에 균일하게 분산되도록 하며 필름을 형성할 수 있는 것이라면, 어떠한 수지 재료도 사용될 수 있다. 수지 재료 및 형광체 필름 전체에서 형광체 분말의 균일한 분포는 일반적으로 발광 디바이스로부터 광의 일광된 색상 품질을 달성하는 것이 바람직하다. 일부 양태에서, 수지 재료는 상기 형광체 필름의 총 중량을 기준으로 1 내지 10 중량%로 형광체 필름에 존재한다.
수지 재료의 구체적인 예는 실리콘 수지, 에폭시 수지, 폴리알릴레이트 수지, PET 개질된 폴리알릴레이트 수지, 폴리카보네이트 수지 (PC), 사이클릭 올레핀, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지 (PET), 폴리메틸메타크릴레이트 수지 (PMMA), 폴리프로필렌 수지 (PP), 개질된 아크릴 수지, 폴리스티렌 수지 (PE), 및 아크릴로니트릴-스티렌 코폴리머 수지 (AS)를 포함한다. 상기 수지 재료는 이들 및/또는 다른 적합한 재료의 조합 또는 혼합물을 포함할 수 있다. 예를 들면, 첨가제가 수지 재료에 첨가되어 필요에 따라 형광체 필름의 특정 성질을 개선 또는 변경할 수 있다.
본 발명의 일부 양태에서, 수지 재료는 투명 또는 반투명일 수 있다. 한 양태에서, 실리콘 수지 또는 에폭시 수지가 투명하기 때문에 수지 재료로서 이들이 바람직할 수 있다. 또한, 상기 실리콘 수지는 이의 내열성 때문에 수지 재료로서 특히 바람직할 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태에서, 수지 재료는 경화성일 수 있다. 예를 들면, 상기 수지 재료는 자외선 (UV)-경화성 또는 열 경화성 수지일 수 있다. 상기 수지 재료는 또한 일부 양태에서 이러한 목적을 위해 경화제를 포함할 수 있다. 당해 기술분야에 공지된 다른 적합한 필름 형성 방법이 형광체 필름을 형성하는데 사용될 수 있으며 본 발명은 이와 관련하여 제한되지 않는다. 이러한 방법은 성형, 주조 및 압출 기술을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 형광체 필름은 스프레이 증착, 방사, 전기영동에 의한 증착일 수 있거나 임의의 다른 기술에 의해 형성될 수 있다. 본 발명의 한 양태에서, 이러한 방법은 본원에 개시된 접착제 전사 방법과 함께 사용될 수 있다.
일부 양태에서, 한층 이상의 형광체 필름은 CCL로서 사용된다. CCL은 제1 색상의 광을 발광하는 LED를 가짐에 의해 백색광을 생성하고 상기 광을 제1 색을 갖는 광을 부분적으로 전환시킴으로써 생성된 제2 색의 광과 혼합하기에 유용한 것으로 공지되어 있다. 예를 들면, 도 2는 접착제 전사 방법에 의한 CCL의 제조를 개략적으로 도시한다. 하기에 추가로 상세히 설명된 바와 같이, 접착제 전사 방법은 한층 이상의 형광체 필름을 기판에 도포하는 것을 가능하게 한다.
본 발명의 한 양태에서, CCL은 단지 한층의 형광체 필름을 가질 수 있다. 또 다른 양태에서, CCL은 한층 이상의 형광체 필름을 가질 수 있다. 예를 들면, CCL은 2층의 형광체 필름 또는 3층의 형광체 필름을 가질 수 있다. 형광체 필름의 층수는 이와 관련하여 제한되지 않는다.
한 양태에서, CCL은 서로 상이한 다층의 형광체 필름으로 구성될 수 있다. 다시 말해서, 각 층의 형광체 필름은 상이한 조성을 가질 수 있거나 상이한 형광체 재료로 구성될 수있다. 예를 들면, 도 2는 제1 층, 제2 층 및 제3 층으로 구성된 CCL을 나타낸다. 상기 제1 층은 적색-발광 형광체 재료로 구성된다. 상기 제2 층은 녹색-발광 형광체 재료로 구성된다. 상기 제3 층은 황색-발광 형광체 재료로 구성된다. 추가의 또 다른 양태에서, CCL은 동일한 조성 및/또는 동일한 두께를 갖는 다층의 형광체 필름으로 구성될 수 있다.
형광체 필름의 층은 접착제 전사 방법을 사용하여 기판에 도포될 수 있다. 접착제 전사 방법에서, 형광체 필름은 초기에 형광체 필름 층의 전사에 사용되는 지지층 상에 제공된다. 상기 형광체 필름은 당해 기술분야에 공지된 임의의 수단을 사용하여 지지층 상에 제공될 수 있다. 예를 들면, 상기 형광체 필름은 코팅, 분무, 압출 등에 의해 지지층에 도포될 수 있다. 일부 양태에서, 접착제는 형광체 필름을 지지층에 부착하는데 사용될 수도 있다. 그러나, 상기 형광체 필름은 지지층에 약하게 부착되는 것이 일반적으로 바람직하다. 상기 형광체 필름의 지지층으로의 약한 부착은 나중에 전사 공정에서 지지층의 박리를 촉진시키는 반면, 형광체 필름 층과 지지층 사이의 강한 부착 또는 결합은 지지층으로부터 형광체 필름의 제거를 더 어렵게 할 수 있다.
지지층은 제한되지 않으며 지지층이 복합 층상 구조의 일부가 아니도록 형광체 필름으로부터 분리되도록 구성된다. 상기 지지층은 형광체 필름과도 직접 접촉하는 지지층의 표면 상에 이형층을 포함할 수 있다. 상기 이형층은 전사 공정 동안 지지층으로부터 형광체 필름의 분리를 돕고 이를 촉진시키 위해 존재할 수 있다. 이형층에 적합한 재료는 실리콘, 폴리카보네이트, 및 폴리아크릴레이트를 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 한 양태에서, 접착제 재료는 지지층에 대향하는 형광체 필름의 표면 상에 증착될 수 있다. 상기 접착제 재료는 복합 층상 구조가 형성되도록 기판으로 또는 다른 형광체 필름 층으로 형광체 필름의 전사를 촉진시키기 위해서만 제공된다. 상기 접착제 재료는 접착층 또는 코팅이 형성되도록 형광체 필름의 전체 표면적에 증착될 수 있다. 대안적으로, 상기 접착제 재료는 형광체 필름 표면의 일부에서만 증착될 수 있다. 상기 접착제 재료는 일반적으로 형광체 필름을 기판에 접착시키기 위해 필요에 따라 증착된다. 지지층으로부터 형광체 필름을 분리시키는 것을 더 어렵게 만들 수 있기 때문에, 접착제 재료를 형광체 필름과 지지층의 주변 가장자리에 증착시키지 않는 것이 일반적으로 바람직하다. 일부 양태에서, 상기 접착제 재료는 왁스, 수지, 또는 아교일 수 있다. 다른 양상에서, 상기 접착제 재료는 금속 또는 합금을 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 양태에서, 접착제 재료는 형광체 필름의 표면 이외에 기판의 표면 상에 증착될 수 있다. 본 발명의 추가의 다른 양태에서, 상기 접착제 재료는 형광체 필름의 표면 대신에 기판의 표면 상에 증착될 수 있다.
이어서 접착제 재료를 도포한 후에 형광체 필름을 기판에 전사하여 복합 층상 구조를 형성할 수 있다. 예를 들면, 전사될 형광체 필름의 표면을 기판의 표면과 접촉시킬 수 있다. 기판과 형광체 필름의 이들 표면 중 적어도 하나 또는 둘 다는 표면을 함께 결합하는 데 도움이 되는 일부 접착제 재료를 가질 것이다. 일부 양태에서, 2개 표면을 서로 직접 접촉하게 배치하면 형광체 필름이 기판에 접착될 수 있다. 다른 양상에서, 압력을 가하거나 열 처리가 필요할 수 있다. 결합을 위한 다른 기술이 또한 사용될 수 있다.
일단 결합되면, 형광체 필름 층은 지지층으로부터 분리되어 형광체 필름 층의 기판 또는 복합 층상 구조로의 전사를 완료할 수 있다. 형광체 필름 층으로부터 지지층의 분리는 나이프 블레이드와 같은 도구의 사용에 의해 또는 예를 들면 필요에 따라 화학적 처리 또는 열 처리를 사용함으로써 기계적으로 달성될 수 있다. 다른 기술이 또한 사용될 수 있다.
본원에 개시된 접착제 전사 방법 및 이 방법의 변형은 다층의 형광체 필름을 연속적으로 도포하기 위해 반복될 수 있다. 예를 들면, 제1 층의 형광체 필름은 기판에 도포될 수 있고, 이어서 제2 층의 형광체 필름은 제1 층의 형광체 필름에 도포될 수 있고, 제3 층의 형광체 필름은 제2 층의 형광체 필름에 도포될 수 있다. 각 층의 형광체 필름은 접착제 전사 방법을 사용하여 도포될 수 있다.
복합 층상 구조는 한층 이상의 형광체 필름 위에 배치된 하나 이상의 백색화 (whitening) 층을 추가로 포함할 수 있다. 상기 백색화 층은 형광체 층 상에 직접 증착될 수 있거나 상기 백색화 층은 CCL로부터 이격될 수 있다. 예를 들면, 상기 백색화 층은 발광 디바이스에 존재하는 다른 재료 또는 성분에 의해 형광체 필름 층으로부터 분리될 수 있다.
백색화 층은 일반적으로 오프-상태의 발광 디바이스의 외관을 백색화되도록 구성된다. 상기 백색화 층은 형광체 층에 의한 주변 광의 흡수를 감소시켜 오프-상태의 디바이스에 대해 백색 외관을 생성한다. 한 양태에서, 하나의 백색화 층만이 오프-상태로 백색 외관을 제공하는데 필요할 수 있다. 또 다른 양태에서, 오프-상태의 디바이스에 대해 백색 외관을 달성하기 위해 다층이 필요할 수 있다.
백색화 층은 복수의 백색화 입자를 포함한다. 본 발명의 한 양태에서, 상기 백색화 입자는 Ti02, Al2O3, ZrO, ZnO, Zr02　또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 이들이 백색이거나 또는 주변 광 하에 발광 디바이스에 백색화 효과를 갖는 경우, 다른 재료가 백색화 입자로 사용될 수 있다. 형광체 필름을 사용하는 CCL을 갖는 발광 디바이스의 외관은 발광 디바이스가 꺼질 때 훨씬 백색으로 보일 것이다. 또한, 백색화 층을 형성하기 위해 사용되는 백색화 입자와 다른 재료는 발광 디바이스의 효율 또는 밝기에 악영향을 미치지 않도록 선택하는 것이 바람직하다.
백색화 입자는, 백색화 층의 총 중량을 기준으로 5 내지 50 중량% 이하의 양으로 백색화 층에 존재할 수 있다. 일반적으로, 백색화 입자의 양이 증가함에 따라, 발광 디바이스가 오프-상태일 때 백색 외관이 발생한다.
일부 양태에서, 백색화 입자는 마이크로입자와 나노입자의 혼합물일 수 있다. 상기 백색화 입자는 크기 1 마이크론 내지 100 마이크론 범위인 평균 직경을 가질 수 있다. 본 발명의 한 양태에서, 상기 백색화 입자의 평균 직경은 50 마이크론 미만이다. 본 발명의 또 다른 양태에서, 상기 백색화 입자의 평균 직경은 20 마이크론 미만이다. 본 발명의 추가의 또 다른 양태에서, 상기 백색화 입자의 평균 직경은 10 마이크론 미만이다. 본 발명의 추가의 또 다른 양태에서, 백색화 층에 사용된 백색화 입자의 평균 직경은 10 nm 내지 900 nm 범위이다. 일부 양태에서, 백색화 층 내의 백색화 입자의 크기와 백색화 입자의 밀도는 적어도 부분적으로 백색화 층의 두께 및/또는 백색화 성능을 결정할 수 있다.
백색화 입자는 수지 재료 및/또는 캡슐화제 (encapsulant)와 혼합될 수 있다. 형광체 필름 층에 사용된 수지 재료는 백색화 층에 사용된 동일한 수지 재료일 수 있다. 캡슐화제 재료는 디바이스를 열화로부터 보호하기 위해 발광 디바이스에 수분 및/또는 산소 장벽을 제공할 수 있다. 상기 캡슐화제는 유기 또는 무기 재료로 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 캡슐화제는 실리콘, 에폭시, 유리, 플라스틱 또는 다른 재료로 제조될 수 있다. 상기 캡슐화제는 바람직하게는 투명 또는 반투명이다. 상기 백색화 입자는 균일한 백색을 보장하기 위해 결합제 재료 및/또는 캡슐화제 전체에 균일하게 분포될 수 있다.
백색광을 생성하는 발광 디바이스, 특히 OLED가 본원에 기새되어 있다. 본 발명의 한 양태에서, 하이브리드 OLED, 또는 청색 발광층 및 CCL 함유 하나 이상의 형광체 필름 층을 사용하는 OLED가 본원에 개시되어 있다. 바람직한 구현예에 대한 논의는 OLED에 관한 것이지만, 당업자는 이 개시가 실제로 임의의 디바이스, 특히 발광 디바이스, 특히 백색광 발광 디바이스에 적용 가능하다는 것을 이해할 것이다.
발광 디바이스는 기판과, 상기 기판 상에 배치된 한층 이상의 형광체 필름을 포함하는 복합 층상 구조를 포함할 수 있다. 상기 발광 디바이스는 형광체 필름 층에 대향하여 기판 상에 배치된 LED를 추가로 포함한다. 상기 발광 디바이스는 적어도 하나의 백색화 층을 추가로 포함할 수 있다. 상기 백색화 층은 LED 및 한층 이상의 형광체 필름 위에 배치된다.
본 발명의 한 양태에서, 하나 이상의 백색화 층은, 디바이스가 오프-상태에 있을 때 발광 디바이스에 백색 외관을 제공하도록 구성된다. 상기 발광 디바이스는 디바이스가 광을 발광하는 온-상태 (on-state)와 디바이스가 어떠한 광도 발광하지 않는 오프-상태(off-state)를 가질 수 있다. 상기 발광 디바이스가 온-상태에 있을 때, LED는 켜진다. 반대로, 상기 발광 디바이스가 오프-상태에 있을 때, LED는 켜지지 않는다. 본 발명의 한 양태에서, 상기 발광 디바이스는 온-상태로 백색광을 발광한다. 또 다른 양태에서, 상기 발광 디바이스는 오프-상태로는 어떠한 광도 발광하지 않지만, 오프-상태로는 백색 외관을 갖는다. 상기 발광 디바이스는 당해 기술분야에 공지된 다양한 방법에 의해 전력공급될 수 있다. 예를 들면, LED는 LED에 전류를 공급하는 회로 또는 소자에 연결되어 디바이스가 켜져있을 때 LED는 켜질 수 있다.
한 양태에서, LED는 청색 LED 또는 청색 발광 다이오드이며, 또한 청색광 방사체로 언급되며 청색광을 발광하도록 구성된다. 예를 들면, LED는 대략 400-480 nm의 가시 스펙트럼의 청색 부분에서 광을 발광한다. 상기 언급된 바와 같이, 청색광의 발광은 백색광을 생성하는데 사용될 수 있다. 그러나, 본 발명은 적색, 녹색 또는 청색 LED의 어레이를 사용하는 형광 또는 LED와 같은 다양한 조명 공급원을 사용하여 구현될 수 있다. 본 발명의 한 양태에서, 발광 디바이스는 집합적으로 백색광을 생성하는 적색, 녹색, 및 청색 LED의 어레이를 사용할 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 양태는 임의의 색 방사체의 사용을 고려한다.
일부 양태에서, 발광 디바이스는 하나의 LED 또는 하나 이상의 LED를 포함할 수 있다. 당업계에 공지된 임의의 반도체 재료는 LED를 형성하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들면, 질화갈륨은 본 발명에 사용하기 위한 청색 LED를 형성하기 위해 사용될 수 있다. LED로부터 발광된 광의 색은 일반적으로 LED를 형성하기 위해 사용된 반도체 재료의 기능을 한다. LED는 다양한 구성으로 광을 발광할 수 있으며 본 발명은 이와 관련하여 제한되지 않는다. 예를 들면, LED는 하부-발광 LED, 상부-발광 LED, 측면-발광 LED 또는 이들의 조합일 수 있다.
실시예
실시예 1
상이한 형광체 코팅 기술을 사용하여 형성된 하이브리드 OLED
상이한 코팅 기술을 사용하여 도포된 형광체 필름으로 구성된 하이브리드 OLED의 성능을 비교하였다. 시험된 각각의 하이브리드 OLED는 YAG 형광체 재료 및 폴리(디메틸실록산) (PDMS) 수지 재료를 사용하여 형광체 필름 층을 형성하였다. 그러나, 상기 형광체 필름 층은 하기 코팅 기술을 사용하여 코팅되었다: (1) 접착제 전사, (2) 주조, (3) 슬롯 다이 및 (4) 입자 분산.
형광체 필름 층의 두께는 형성된 각 디바이스에 대해 결정되었다. 코팅 기술로 형광체 필름 층의 두께가 16 um 내지 500 um 범위가 되었다. 접착제 전사로 36 um 두께를 갖는 형광체 필름 층이 제조되었다. 주조로 160 um 두께를 갖는 형광체 필름 층이 제조되었다. 슬롯 다이 기술로 500 um 두께를 갖는 형광체 필름 층이 제조되었다. 입자 분산 기술로 16 um 두께를 갖는 형광체 필름 층이 제조되었다.
상이한 코팅 기술을 사용하여 제조된 형광체 필름 층의 평면도와 단면도의 FE-SEM 이미지를 얻었다. 도 3은 (a) 접착제 전사, (b) 주조, (c) 슬롯 다이, 및 (d) 입자 분산 기술 뿐만 아니라 이들 각각의 두께 (t)에 의해 제조된 형광체 필름 층에 대한 이들 이미지의 개략도를 나타낸다. 도 3의 다이아그램에 나타낸 바와 같이, 접착 전사에 의해 제조된 형광체 필름은 다른 코팅 방법에 의해 제조된 형광체 필름과 비교하여 가장 높은 표면 충진 밀도를 나타냈다. 예를 들면, 접착제 전사 방법에 의해 형성된 형광체 필름의 표면 충진 밀도는 92 %였다. 표면 충진율 (fill factor) 값은 평면도 FE-SEM 이미지에 따라 유도되었다. 접착제 전사 형광체 필름 층에 대한 표면 충진율은 대략 90이었다. 주조에 의해 형성된 형광체 필름 층에 대한 표면 충진율은 대략 40이었다. 슬롯 다이에 의해 형성된 형광체 필름 층에 대한 표면 충진율은 0이었다. 입자 분산 형광체 필름 층에 대한 표면 충진율은 대략 20이었다.
형성된 디바이스를 색 및 효율에 대해 시험하였고 결과는 도 4a 내지 4c에 보고된다. 도 4a 내지 4c는 상이한 형광체 코팅 방법을 사용하여 형성된 하이브리드 OLED의 도 4a에서와 같은 EQE, 도 4b에서와 같은 CIE 좌표, 및 도 4c에서와 같은 EL 스펙트럼 간의 비교를 나타낸다. 도 4a에 나타낸 바와 같이, 외부 양자 효율은 접착제 전사 방법을 사용하여 형성된 하이브리드 OLED가 가장 높았다. 상이한 형광체 코팅 방법에 대한 CIE 값에는 유의미한 변화가 없었다. 도 4b. 상이한 디바이스 사이의 CIE 값에서의 약간의 변화는 형성된 필름에 존재하는 상이한 양의 형광체 때문인 것으로 여겨진다.
수득한 EL 스펙트럼 데이터는 접착제 전사 형광체 필름 층을 갖는 하이브리드 OLED에 대한 높은 상대적 강도 값을 나타낸다. 이 스펙트럼 데이터는 접착제 전사 방법이 가장 높은 표면 충진 밀도를 갖는 형광체 필름을 제공함으로써 더 우수한 효율성과 광 품질을 달성한다는 것을 추가로 입증한다.
색상 변환과 아웃-커플링 효율 (out-coupling efficiency) 또한 각 디바이스에 대해 계산되었다. 이들 결과는 하기 표 1에 제시된다.
Figure pct00001
접착제 전사 방법을 사용하는 하이브리드 OLED 디바이스에 대해 계산된 아웃-커플링 효율은 비교 디바이스보다 상당히 더 높았다. 예를 들면, 다른 형광체 코팅 방법을 사용하는 비교 디바이스는 아웃-커플링 효율이 43 % 내지 109 % 범위인 반면, 접착제 전사 방법을 사용하는 하이브리드 OLED 디바이스는 아웃-커플링 효율은 142 %였다. 다시, 이 결과는 접착제 전사 방법이 다른 형광체 코팅 방법에 비해 더 높은 표면 충진 밀도를 갖는 형광체 필름을 제조한다는 것을 확인시켜 준다.
그러나, 주조 방법을 사용하여 형성되는 디바이스는 26 %로 가장 높은 색상 변환 효율을 나타냈다. 접착제 전사 방법은 21 %의 색상 변환 효율을 갖는 디바이스를 제조하였다. 임의의 이론으로 결부시키지 않으면서, 주조 방법은 더 높은 형광체 함량을 갖는 형광체 필름을 수득하여 더 높은 색상 변환 효율을 갖는 디바이스를 제조하는 것으로 여겨진다.
색상 변환 효율은 하기 방정식 1을 사용하여 계산되었다. 380 nm 내지 510 nm의 파장 범위는 색상 변환 효율과 관련되는 반면, 510 nm 내지 750 nm의 파장 범위는 이 청색 파장 범위가 색상 변환에 영향을 미치는 것으로 알려졌기 때문에 아웃-커플링 효과로 인한 것으로 추정되었다.
Figure pct00002
실시예 2
상이한 크기의 형광체 입자를 사용하여 형성된 형광체 필름
생성된 필름의 표면 충진 밀도에 대한 형광체 입자의 크기의 영향을 조사하였다. 상기 기재된 바와 같이, 접착제 전사에 의해 형성된 형광체 필름은 37 ㎛의 두께 및 92 %의 표면 충진 밀도를 가졌다. 실시예 1의 접착제 전사된 형광체 필름 및 비교 형광체 필름은 크기가 10 ㎛ 내지 12 ㎛인 종래의 형광체 입자로 구성되었다. 이들 종래의 형광체 입자는 상업적으로 구입 가능하다. 도 5는 접착제 전사 방법을 사용하여 형성된 종래의 형광체 입자로 구성된 형광체 필름 층의 FE-SEM 사진의 확대된 단면도 및 평면도를 나타낸다. 형광체 필름의 두께는 37 ㎛로 나타난다.
형광체 필름 층은 형광체 마이크로입자와 형광체 나노입자의 혼합물을 사용하여 제조되었다. 상기 형광체 마이크로입자는 크기가 1 ㎛ 내지 10 ㎛였다. 상기 형광체 나노입자는 크기가 10 nm 내지 900 nm였다. 도 6은 종래 크기의 형광체 입자 및 형광체 마이크로입자와 나노입자의 혼합물 각각의 FE-SEM 사진의 확대된 평면도를 나타낸다. 종래의 형광체 입자 (상업용, 10 ㎛-12 ㎛)와 형광체 마이크로입자 및 나노입자 간의 상대적 크기 차이는 도 6에 나타낸다.
형광체 마이크로입자와 나노입자의 혼합물을 사용하여 형성된 형광체 필름은 97 %의 개선된 표면 충진 밀도를 가졌다. 또한, 형광체 필름의 두께는 증가된 충진 밀도로 인해 37 ㎛에서 21 ㎛로 감소하였다. 도 7은 형광체 마이크로입자와 나노입자의 혼합물로 구성된 형광체 필름 층의 FE-SEM 사진의 확대된 단면도 및 평면도를 나타낸다.
형광체 층의 증가된 표면 충진 밀도는 청색 발광층으로부터 백색광을 생성하는데 필요한 형광체 층의 수를 3개에서 2개의 형광체 필름 층으로 감소시켰다. 당업자는 하이브리드 OLED를 제조하는데 필요한 형광체 필름 층의 수를 감소시키는 것이 종래 기술에 비해 주요한 장점이라는 것을 쉽게 인식할 것이다.
접착제 전사에 의해 형성된 단일 형광체 필름 층에 대한 EL 스펙트럼 데이터는 2개의 형광체 필름 층과 3개의 형광체 필름 층에 대한 스펙트럼 데이터와 비교하였다. 각 형광체 층은 종래의 형광체 입자 대신에 형광체 마이크로입자와 나노입자의 동일한 혼합물을 사용하여 형성되었다. 각 형광체 필름 층의 표면 충진 밀도는 97 %였다. 수득한 스펙트럼 데이터는 도 8에 제시된다. 나타낸 바와 같이, 2층 형광체 필름과 3층 형광체 필름 사이의 EL 강도에는 유의적 차이는 없다. 그러나, 단일층의 형광체 필름은 2층의 형광체 필름과 비교하여 더 낮은 강도를 나타낸다. 따라서, 표면 충진 밀도가 97 %인 2층 형광체 필름을 사용하면 가장 높은 강도를 생성하기에 충분하다.
CIE 색 좌표 (x,y)는 접착제 전사에 의해 형성된 단일 형광체 필름 층, 2층 형광체 필름 구조 및 3층 형광체 필름 구조에 대해서도 결정되었다. 이들 구조의 색 좌표는 도 9에 나타낸다. 도 9에서, 적색 곡선은 97 % 표면 충진 밀도를 나타내고 흑색 곡선은 92 % 표면 충진 밀도를 나타낸다. 나타낸 바와 같이, 97 % 표면 충진 밀도를 갖는 2개의 형광체 필름 층은 92 % 표면 충진 밀도를 갖는 3개의 형광체 필름 층과 동일한 색상 품질을 입증한다. 이것은 형광체 입자의 충진 밀도를 증가시키는 것이 색상 품질을 희생시키지 않고도 요구되는 형광체 층의 수를 감소시킬 수 있음을 확인시켜 준다.
전술한 설명은 개시된 시스템 및 기술의 예를 제공하는 것을 인식할 것이다. 그러나, 본 발명의 다른 구현이 상기 예와 상세히는 다를 수 있다는 점이 고려된다. 개시내용 또는 이의 예에 대한 모든 언급은 그 시점에서 논의된 특정 예를 언급하기 위한 것이며, 더 일반적으로는 본 발명의 범위에 대한 어떠한 제한도 암시하려는 것은 아니다. 달리 명시하지 않는 한, 특정 특징과 관련하여 모든 구별 및 비방 언어는 그러한 특징에 대한 선호가 없음을 나타내려는 것이지, 그러한 개시내용 범위 전체로부터 배제하는 것은 아니다.
정의
본원에서 사용된 용어는 특정 양태만을 설명하기 위한 것이며 제한하려는 것은 아님을 이해해야 한다. 명세서와 청구항에 사용된 바와 같은 용어 "포함하는"은 "구성된" 및 "본질적으로 구성된"의 구현예를 포함할 수 있다. 달리 정의되지 않는 한, 본원에 사용된 모든 기술 및 과학 용어들은 본 발명이 속하는 당업자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 본 명세서와 하기 청구항에서, 본원에 정의되는 다수의 용어들이 참조될 것이다.
본 명세서와 첨부된 청구항에서 사용된 바와 ƒˆ은 단수 형태 ("a", "an" 및 "the")는 맥락상 명백히 달리 나타내지 않는 한 복수의 등가물을 포함한다. 따라서, 예를 들면, "폴리카보네이트 폴리머"에 대한 언급은 2종 이상의 폴리카보네이트 폴리머의 혼합물을 포함한다.
본원에 사용된 바와 같은 용어 "조합"은 블렌드, 혼합물, 합금, 반응 생성물 등을 포함한다.
범위는 본원에서 하나의 특정 값에서 또 다른 특정 값으로 표현될 수 있다. 그러한 범위가 표현될 때, 또 다른 양상은 하나의 특정 값에서 및/또는 다른 특정 값까지 포함한다. 유사하게는, 값이 근사치로 표현될 때, '약'이라는 전제를 사용하면 특정 값이 또 다른 양태를 형성하는 것으로 이해될 것이다. 각 범위의 종점 (endpoint)이 다른 종점과 관련하여, 그리고 다른 종점과는 독립적으로 중요하다는 것이 추가로 이해될 것이다. 또한 본원에 다수의 값이 개시되어 있으며, 각 값은 또한 값 그 자체 이외에 특정 값에 대해 "약"으로 본원에 개시되는 것으로 이해된다. 예를 들면, 값 "10"이 개시된다면 "약 10"도 개시된다. 또한 2개의 특정 유닛 사이의 각 유닛도 개시되는 것으로 이해된다. 예를 들면, 10과 15가 개시되면 11, 12, 13, 14도 개시된다.
본원에 사용된 바와 같은 용어 "약" 및 "에서 (at) 또는 약"은 해당 양 또는 값이 대략적으로 또는 약 동일한 어떤 다른 값으로 지정된 값일 수 있음을 의미한다. 일반적으로 본원에 사용된 바와 같이, 달리 나타내거나 추론되지 않는 한 그것은 ± 5 % 편차로 표시된 명목 값으로 이해된다. 상기 용어는 유사한 값이 청구항에 인용된 것과 동등한 결과 또는 효과를 촉진하는 것을 나타내려는 것으로 의도된다. 즉, 양, 크기, 제형, 파라미터 및 다른 양 및 특성은 정확하지 않거나 정확할 필요가 없으며, 필요에 따라 허용오차, 환산 계수, 반올림, 측정 오차 등 및 당업자에게 공지된 다른 인자를 반영하여 근사치 및/또는 더 크거나 작을 수 있는 것으로 이해된다. 일반적으로, 양, 크기, 제형, 파라미터 또는 다른 양 또는 특징은, 이러한 것으로 명확하게 언급되었든 아니든, "약" 또는 "근사치"이다. 정량적 값 앞에 "약"이 사용되는 경우, 달리 구체적으로 언급되지 않는 한, 파라미터는 또한, 특정 정량적 값 자체를 포함하는 것으로 이해된다.
본 발명의 조성물 뿐만 아니라 본원에 개시된 방법 내에 사용되는 조성물 자체를 제조하기 위해 사용되는 성분이 개시되어 있다. 이들 및 다른 물질은 본원에 개시되어 있으며, 이들 물질의 조합, 서브세트, 상호작용, 그룹 등이 개시될 때 이들 화합물 각각의 다양한 개별적이고 집단적인 조합 및 순열의 특정 언급이 명시적으로 개시될 수는 없지만, 각각이 본원에 구체적으로 고려되고 기술되는 것으로 이해된다. 예를 들면, 특정 화합물이 개시되고 논의되고 상기 화합물을 포함하는 다수의 분자로 제조될 수 있는 다수의 변형이 논의된다면, 화합물 각각의 그리고 모든 조합 및 순열과 가능한 변형이, 구체적으로 반대로 나타내지 않는 한, 구체적으로 고려된다. 따라서, 분자 A, B, 및 C의 부류가 개시될 뿐만 아니라 분자 D, E, 및 F의 부류 및 조합 분자 A-D의 예가 개시되어 있는 경우, 각각이 개별적으로 인용되지 않더라도 각각이 개별적으로 그리고 조합 A-E, A-F, B-D, B-E, B-F, C-D, C-E, 및 C-F를 의미하는 집합적으로 고려된 것이 개시된 것으로 고려된다. 마찬가지로, 이들의 임의의 서브세트 또는 조합 또한 개시된다. 따라서, 예를 들면, A-E, B-F 및 C-E의 하위그룹이 개시된 것으로 고려된다. 이 개념은 본 발명의 조성물을 제조하고 사용하는 방법에서의 단계를 포함하지만 이에 제한되지 않는 본원의 모든 양태에 적용된다. 따라서, 수행될 수 있는 다양한 추가 단계가 있다면, 이들 추가 단계 각각은 본 발명의 방법의 임의의 특정 양태 또는 양태들의 조합으로 수행될 수 있음이 이해된다.
본원에 사용된 바와 같은 용어 "광"은 자외선, 가시선 또는 적외선을 포함하는 전자기 방사선을 의미한다.
본원에 사용된 바와 같은 용어 "투명"은 개시된 조성물에 대한 투과율 수준이 50 % 초과임을 의미한다. 일부 구현예에서, 투과율은 적어도 60 %, 70 %, 80 %, 85 %, 90 %, 또는 95 %, 또는 상기 예시된 값으로부터 유래된 임의의 범위의 투과율 값일 수 있다. "투명"의 정의에서, 용어 "투과율"은 3.2 밀리미터의 두께에서 ASTM D1003에 따라 측정된 샘플을 통과하는 입사광의 양을 언급한다. 본원에 달리 언급되지 않는 한, 모든 시험 표준은 본 출원의 출원 시점에서 유효한 최신 표준이다.
양태
본 발명은 적어도 하기 양태들을 포함한다.
양태 1. 기판과, 상기 기판 상에 배치된 한층 이상의 형광체 필름을 포함하는 복합 층상 구조로서, 상기 형광체 필름은 수지 재료와 형광체 재료를 포함하고, 상기 형광체 재료는 1 ㎛ 내지 10 ㎛ 크기의 형광체 마이크로입자 및 10 nm 내지 900 nm 크기의 형광체 나노입자를 포함하는, 복합 층상 구조.
양태 2. 양태 1에 이어서, 상기 형광체 필름은 92 % 내지 97 % 범위의 표면 충진 밀도를 갖는, 복합 층상 구조.
양태 3. 양태 1 또는 2에 있어서, 상기 형광체 마이크로입자 또는 상기 형광체 나노입자는 무기 형광체를 포함하는, 복합 층상 구조.
양태 4. 양태 1 내지 3 중 어느 하나에 있어서, 상기 형광체 마이크로입자 및 형광체 나노입자는 무기 형광체를 포함하는, 복합 층상 구조.
양태 5. 양태 1 내지 4 중 어느 하나에 있어서, 상기 형광체 마이크로입자 및 형광체 나노입자는 이트륨 알루미늄 산화물 가넷 형광체를 포함하는, 복합 층상 구조.
양태 6. 양태 1 내지 5 중 어느 하나에 있어서, 상기 수지 재료는 실리콘을 포함하는, 복합 층상 구조.
양태 7. 양태 1 내지 6 중 어느 하나에 있어서, 상기 형광체 필름 내 상기 수지 재료의 함량은 1 내지 10 wt%인, 복합 층상 구조.
양태 8. 양태 1 내지 7 중 어느 하나에 있어서, 상기 형광체 필름은 21 ㎛ 내지 37 ㎛ 범위의 두께를 갖는, 복합 층상 구조.
양태 9. 양태 1 내지 8 중 어느 하나에 있어서, 상기 한층 이상의 형광체 필름은 상기 기판과 직접 접촉하는, 복합 층상 구조.
양태 10. 양태 1 내지 9 중 어느 하나에 있어서, 상기 한층 이상의 형광체 필름은 접착제 전사 방법을 사용하여 상기 기판에 배치되는, 복합 층상 구조.
양태 11. 양태 10에 있어서, 상기 접착제 전사 방법은 (a) 지지층 상에 형광체 필름의 층을 제공하는 단계; (b) 상기 형광체 필름의 층과 상기 기판 사이에 결합을 형성함으로써 상기 형광체 필름의 층을 상기 기판에 전사하는 단계; 및 (c) 상기 형광체 필름의 층으로부터 상기 지지층을 분리하는 단계를 포함하는, 복합 층상 구조.
양태 12. 양태 11에 있어서, 상기 형광체 필름의 층을 상기 기판에 전사하는 단계는 상기 기판 상에 접착제 재료를 증착시키는 단계를 추가로 포함하는, 복합 층상 구조.
양태 13. 양태 11에 있어서, 상기 형광체 필름의 층을 상기 기판에 전사하는 단계는 상기 형광체 필름의 상기 표면 상에 접착제 재료를 증착시키는 단계를 추가로 포함하는, 복합 층상 구조.
양태 14. 양태 11에 있어서, 상기 형광체 필름의 층을 상기 기판에 전사하는 단계는 상기 기판의 표면 상에 그리고 상기 형광체 필름의 층의 표면 상에 접착제 재료를 증착시키는 단계를 추가로 포함하는, 복합 층상 구조.
양태 15. 양태 11 내지 14 중 어느 하나에 있어서, 상기 접착제 재료는 아교, 수지, 왁스, 금속 또는 합금을 포함하는, 복합 층상 구조.
양태 16. 양태 11에 있어서, 상기 접착제 전사 방법은 상기 지지층을 상기 형광체 필름의 층으로부터 분리하기 전에 상기 접착제 재료를 열 처리하는 단계를 추가로 포함하는, 복합 층상 구조.
양태 17. 양태 1 내지 16 중 어느 하나에 있어서, 상기 한층 이상의 형광체 필름은 연속적으로 적용되는, 복합 층상 구조.
양태 18. 양태 1 내지 17 중 어느 하나에 있어서, 상기 한층 이상의 형광체 필름은 적색-발광 형광체를 포함하는, 복합 층상 구조.
양태 19. 양태 1 내지 18 중 어느 하나에 있어서, 상기 한층 이상의 형광체 필름은 녹색-발광 형광체를 포함하는, 복합 층상 구조.
양태 20. 양태 1 내지 19 중 어느 하나에 있어서, 상기 한층 이상의 형광체 필름은 황색-발광 형광체를 포함하는, 복합 층상 구조.
양태 21. 양태 1 내지 20 중 어느 하나에 있어서, 상기 기판은 가요성인, 복합 층상 구조.
양태 22. 양태 1 내지 21 중 어느 하나에 있어서, 상기 기판은 유리, PC, PET, PES, PEN, PMMA 또는 이들의 조합을 포함하는, 복합 층상 구조.
양태 23. 양태 1 내지 22 중 어느 하나에 있어서, 상기 기판은 반사 표면을 가지며 상기 한층 이상의 형광체 필름은 상기 기판의 상기 반사 표면 상에 배치되는, 복합 층상 구조.
양태 24. 양태 1 내지 23 중 어느 하나에 있어서, 상기 한층 이상의 형광체 필름 상에 배치된 캡슐화 층을 추가로 포함하는, 복합 층상 구조.
양태 25. 양태 24에 있어서, 상기 캡슐화 층이 실리콘, 폴리우레탄, 에폭시, 폴리카보네이트, 폴리(메틸메타크릴레이트) 또는 이들의 조합을 포함하는, 복합 층상 구조.
양태 26. 양태 1 내지 25 중 어느 하나에 있어서, 상기 한층 이상의 형광체 필름은 상기 기판의 표면 상에 배치된 제1 층의 형광체 필름 및 상기 기판에 대향하는 상기 제1 층의 형광체 필름 상에 배치된 제2 층의 형광체 필름을 포함하는, 복합 층상 구조.
양태 27. 양태 26에 있어서, 상기 제1 층의 형광체 필름은 접착제 전사 방법을 사용하여 상기 기판 상에 배치되고, 상기 제2 층의 형광체 필름은 접착제 전사 방법을 사용하여 상기 제1 층의 형광체 필름 상에 배치되는, 복합 층상 구조.
양태 28. 양태 26 또는 27에 있어서, 상기 제1 층의 형광체 필름의 조성과 상기 제2 층의 형광체 필름의 조성은 동일하지 않은, 복합 층상 구조.
양태 29. 양태 26 또는 27에 있어서, 상기 제1 층의 형광체 필름의 조성과 상기 제2 층의 형광체 필름의 조성이 동일한, 복합 층상 구조.
양태 30. 양태 26 또는 27에 있어서, 상기 제1 층의 형광체 필름과 상기 제2 층의 형광체 필름은 동일한 두께를 갖는, 복합 층상 구조.
양태 31. 양태 26 또는 27에 있어서, 상기 제1 층의 형광체 필름과 상기 제2 층의 형광체 필름은 각각 21 ㎛ 이하인 두께와 적어도 97 %인 충진 밀도를 갖는, 복합 층상 구조.
양태 32. 양태 1 내지 31 중 어느 하나에 있어서, 백색화 입자를 포함하는 하나 이상의 백색화 층을 추가로 포함하고, 여기서, 상기 하나 이상의 백색화 층은 상기 기판에 대향하는 상기 한층 이상의 형광체 필름 상에 배치되고 상기 복합 층상 구조의 외관을 주변 광 하에 백색화되도록 구성되는, 복합 층상 구조.
양태 33. 양태 32에 있어서, 상기 백색화 입자는 Ti02, Al2O3, ZrO, ZnO 또는 이들의 혼합물을 포함하는 금속 산화물을 포함하는, 복합 층상 구조.
양태 34. 양태 32 또는 33에 있어서, 상기 하나 이상의 백색화 층은 1 ㎛ 내지 10 ㎛ 크기의 백색화 마이크로입자와 10 nm 내지 900 nm 크기의 백색화 나노입자를 포함하는, 복합 층상 구조.
양태 35. 양태 32 내지 34 중 어느 하나에 있어서, 상기 하나 이상의 백색화 층은 접착제 전사 방법을 사용하여 상기 한층 이상의 형광체 필름에 도포되는, 복합 층상 구조.
양태 36. 양태 32 내지 35 중 어느 하나에 있어서, 상기 하나 이상의 백색화 층을 둘러싸는 캡슐화 층을 추가로 포함하는, 복합 층상 구조.
양태 37. 양태 36에 있어서, 상기 캡슐화 층은 실리콘, 폴리우레탄, 에폭시, 폴리카보네이트, 폴리(디메틸 실록산), 폴리(메틸메타크릴레이트) 또는 이들의 조합을 포함하는, 복합 층상 구조.
양태 38. 양태 1 내지 37 중 어느 하나의 복합 층상 구조에 작동 가능하게 연결된 광원을 포함하는, 발광 디바이스.
양태 39. 양태 38에 있어서, 상기 광원은 발광 다이오드를 포함하는, 발광 디바이스.
양태 40. 양태 38 또는 39에 있어서, 상기 광원은 제1 색상에서 광을 발광하도록 구성되고 상기 하나 이상의 형광체 층은 상기 제1 색상의 적어도 일부분이 제2 색상으로 변환되도록 구성되는, 발광 디바이스.
양태 41. 양태 40에 있어서, 상기 제1 색상은 백색이 아니고 상기 제2 색상은 백색인, 발광 디바이스.
양태 42. 양태 41에 있어서, 상기 광원이 청색광을 발광하도록 구성된 LED인, 발광 디바이스.
양태 43. 양태 38 내지 42 중 어느 하나에서, 상기 디바이스가 오프-상태에 있을 때 상기 디바이스가 백색 외관을 갖도록 구성되는, 발광 디바이스.
양태 44. 양태 38 내지 43 중 어느 하나에 있어서, 상기 한층 이상의 형광체 필름은 접착제 전사 방법을 사용하여 상기 기판 상에 배치되는, 발광 디바이스.
양태 45. 양태 44에 있어서, 상기 접착제 전사 방법은 (a) 지지층 상에 형광체 필름의 층을 제공하는 단계; (b) 상기 형광체 필름의 층과 상기 기판 사이에 결합을 형성함으로써 상기 형광체 필름의 층을 상기 기판에 전사하는 단계; 및 (c) 상기 형광체 필름의 층으로부터 상기 지지층을 분리하는 단계를 포함하는, 발광 디바이스.
양태 46. 양태 44에 있어서, 상기 형광체 필름의 층을 상기 기판에 전사하는 단계는 상기 기판 상에 접착제 재료를 증착시키는 단계를 추가로 포함하는, 발광 디바이스.
양태 47. 양태 44에 있어서, 상기 형광체 필름의 층을 상기 기판에 전사하는 단계는 상기 형광체 필름의 상기 표면 상에 접착제 재료를 증착시키는 단계를 추가로 포함하는, 발광 디바이스.
양태 48. 양태 44에 있어서, 상기 형광체 필름의 층을 상기 기판에 전사하는 단계는 상기 기판의 표면 상에 그리고 상기 형광체 필름의 층의 표면 상에 접착제 재료를 증착시키는 단계를 추가로 포함하는, 발광 디바이스.
양태 49. 기판과, 상기 기판 상에 배치된 한층 이상의 형광체 필름을 포함하는 복합 층상 구조에 작동 가능하게 연결된 광원을 포함하는 발광 디바이스로서, 여기서, 상기 형광체 필름은 수지 재료, 1 ㎛ 내지 10 ㎛ 크기의 형광체 마이크로입자 및 10 nm 내지 900 nm 크기의 형광체 나노입자를 포함하고, 상기 한층 이상의 형광체 필름은 92 % 내지 97 % 범위의 표면 충진 밀도를 갖는, 발광 디바이스.

Claims (20)

  1. 기판과, 상기 기판 상에 배치된 한층 이상의 형광체 필름 (phosphor film)을 포함하는 복합 층상 구조로서, 상기 형광체 필름은 수지 재료와 형광체 재료를 포함하고, 상기 형광체 재료는 1 ㎛ 내지 10 ㎛ 크기의 형광체 마이크로입자와 10 nm 내지 900 nm 크기의 형광체 나노입자를 포함하는, 복합 층상 구조.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 형광체 필름은 92 % 내지 97 % 범위의 표면 충진 밀도 (packing density)를 갖는, 복합 층상 구조.
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서, 상기 형광체 마이크로입자 및 형광체 나노입자는 이트륨 알루미늄 산화물 가넷 형광체를 포함하는, 복합 층상 구조.
  4. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 형광체 필름은 20 ㎛ 내지 40 ㎛ 범위의 두께를 갖는, 복합 층상 구조.
  5. 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서, 상기 한층 이상의 형광체 필름은 상기 기판과 직접 접촉하는, 복합 층상 구조.
  6. 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 있어서, 상기 한층 이상의 형광체 필름은 접착제 전사 방법을 사용하여 상기 기판에 배치되는, 복합 층상 구조.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 접착제 전사 방법은
    (a) 지지층 상에 형광체 필름의 층을 제공하는 단계;
    (b) 상기 형광체 필름의 층과 상기 기판 사이에 결합을 형성함으로써 상기 형광체 필름의 층을 상기 기판에 전사하는 단계; 및
    (c) 상기 형광체 필름의 층으로부터 상기 지지층을 분리하는 단계를 포함하는, 복합 층상 구조.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 형광체 필름의 층을 상기 기판에 전사하는 단계는 상기 기판의 표면 상에 또는 상기 형광체 필름의 층의 표면 상에 접착제 재료를 증착시키는 단계를 추가로 포함하는, 복합 층상 구조.
  9. 청구항 1 내지 8 중 어느 한 항에 있어서, 상기 한층 이상의 형광체 필름은 연속적으로 도포되는, 복합 층상 구조.
  10. 청구항 1 내지 9 중 어느 한 항에 있어서, 상기 한층 이상의 형광체 필름은 상기 기판의 표면 상에 배치된 제1 층의 형광체 필름 및 상기 기판에 대향하는 상기 제1 층의 형광체 필름 상에 배치된 제2 층의 형광체 필름을 포함하는, 복합 층상 구조.
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 제1 층의 형광체 필름은 접착제 전사 방법을 사용하여 상기 기판 상에 배치되고, 상기 제2 층의 형광체 필름은 접착제 전사 방법을 사용하여 상기 제1 층의 형광체 필름 상에 배치되는, 복합 층상 구조.
  12. 청구항 11에 있어서, 상기 제1 층의 형광체 필름과 상기 제2 층의 형광체 필름은 각각 21 ㎛ 이하인 두께와 적어도 97 %인 충진 밀도를 갖는, 복합 층상 구조.
  13. 청구항 1 내지 12 중 어느 한 항에 있어서, 백색화 (whitening) 입자를 포함하는 하나 이상의 백색화 층을 추가로 포함하고, 여기서, 상기 하나 이상의 백색화 층은 상기 기판에 대향하는 상기 한층 이상의 형광체 필름 상에 배치되고 상기 복합 층상 구조의 외관을 주변 광 하에 백색화되도록 구성되는, 복합 층상 구조.
  14. 청구항 13에 있어서, 상기 백색화 입자는 Ti02, Al2O3, ZrO, ZnO 또는 이들의 혼합물을 포함하는 금속 산화물을 포함하는, 복합 층상 구조.
  15. 청구항 13 또는 14에 있어서, 상기 하나 이상의 백색화 층은 1 ㎛ 내지 10 ㎛ 크기의 백색화 마이크로입자와 10 nm 내지 900 nm 크기의 백색화 나노입자를 포함하는, 복합 층상 구조.
  16. 청구항 13 내지 15 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 백색화 층은 접착제 전사 방법을 사용하여 상기 한층 이상의 형광체 필름에 도포되는, 복합 층상 구조.
  17. 청구항 1 내지 16 중 어느 한 항의 복합 층상 구조에 작동 가능하게 연결된 광원을 포함하는 발광 디바이스로서, 상기 광원은 발광 다이오드를 포함하고 제1 색상에서 광을 발광하도록 구성되고 상기 하나 이상의 형광체 층은 상기 제1 색상의 적어도 일부분이 제2 색상으로 변환되도록 구성되는, 발광 디바이스.
  18. 청구항 17에 있어서, 상기 제1 색상은 백색이 아니고 상기 제2 색상은 백색인, 발광 디바이스.
  19. 청구항 17 또는 18에 있어서, 상기 한층 이상의 형광체 필름은,
    (a) 지지층 상에 형광체 필름의 층을 제공하는 단계;
    (b) 상기 형광체 필름의 층과 상기 기판 사이에 결합을 형성함으로써 상기 형광체 필름의 층을 상기 기판에 전사하는 단계; 및
    (c) 상기 형광체 필름의 층으로부터 상기 지지층을 분리하는 단계를 포함하는 접착제 전사 방법을 사용하여 상기 기판 상에 배치되는, 발광 디바이스.
  20. 기판과, 상기 기판 상에 배치된 한층 이상의 형광체 필름을 포함하는 복합 층상 구조에 작동 가능하게 연결된 광원을 포함하는 발광 디바이스로서, 여기서, 상기 형광체 필름은 수지 재료, 1 ㎛ 내지 10 ㎛ 크기의 형광체 마이크로입자 및 10 nm 내지 900 nm 크기의 형광체 나노입자를 포함하고, 상기 한층 이상의 형광체 필름은 92 % 내지 97 % 범위의 표면 충진 밀도를 갖는, 발광 디바이스.
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