KR20130062572A - 유기발광소자용 편광판 및 이를 포함하는 유기발광소자 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유기발광소자에 관한 것으로, 특히 유기발광소자의 외부광을 차단할 수 있는 편광판 및 이를 포함하는 유기발광소자에 관한 것이다.
본 발명의 특징은 유기발광소자용 원편광판의 선편광판을 편광층이 서로 다른 가시광선 흡수 파장영역을 갖는 이색성의 염료 각각을 별도의 층으로 적층하여 형성하는 것이다.
이를 통해, 유기발광소자의 외부광 반사를 최소화하여 콘트라스트를 향상시키는 동시에 염료 간의 염착속도 차이로 인한 편광특성이 저하되는 문제점이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 투과율이 향상되어 OLED의 휘도를 향상시키게 되며, 동일한 밝기를 구현하기 위한 소비전력을 낮출 수 있다.
그리고, 고온, 고습 등의 열악한 환경에서도 안정적인 특성을 가짐으로써, 신뢰성이 향상된다.

Description

유기발광소자용 편광판 및 이를 포함하는 유기발광소자{Polarizer plate and organic light emitting diodes including the same}

본 발명은 유기발광소자에 관한 것으로, 특히 유기발광소자의 외부광을 차단할 수 있는 편광판 및 이를 포함하는 유기발광소자에 관한 것이다.

최근까지, CRT(cathode ray tube)가 표시장치로서 주로 사용되었다. 그러나, 최근에 CRT를 대신할 수 있는, 플라즈마표시장치(plasma display panel : PDP), 액정표시장치(liquid crystal display device : LCD), 유기발광소자(organic light emitting diodes : OLED)와 같은 평판표시장치가 널리 연구되며 사용되고 있는 추세이다.

위와 같은 평판표시장치 중에서, 유기발광소자(이하, OLED라 함)는 자발광소자로서, 비발광소자인 액정표시장치에 사용되는 백라이트가 필요하지 않기 때문에 경량 박형이 가능하다.

그리고, 액정표시장치에 비해 시야각 및 대비비가 우수하며, 소비전력 측면에서도 유리하며, 직류 저전압 구동이 가능하고, 응답속도가 빠르며, 내부 구성요소가 고체이기 때문에 외부충격에 강하고, 사용 온도범위도 넓은 장점을 가지고 있다.

특히, 제조공정이 단순하기 때문에 생산원가를 기존의 액정표시장치 보다 많이 절감할 수 있는 장점이 있다.

이러한 특성을 갖는 OLED는 크게 패시브 매트릭스 타입(passive matrix type)과 액티브 매트릭스 타입(active matrix type)으로 나뉘어 지는데, 패시브 매트릭스 타입은 신호선을 교차하면서 매트릭스 형태로 소자를 구성하는 반면, 액티브 매트릭스 타입은 화소를 온/오프(on/off)하는 스위칭 소자인 박막트랜지스터가 화소 별로 위치하도록 한다.

최근, 패시브 매트릭스 타입은 해상도나 소비전력, 수명 등에 많은 제한적인 요소를 가지고 있어, 고해상도나 대화면을 구현할 수 있는 액티브 매트릭스 타입 OLED의 연구가 활발히 진행되고 있다.

또한, 이러한 OLED는 발광된 빛의 투과방향에 따라 상부 발광방식(top emission type)과 하부 발광방식(bottom emission type)으로 나뉘게 되는데, 하부 발광방식은 안정성 및 공정이 자유도가 높은 반면 개구율의 제한이 있어 고해상도 제품에 적용하기 어려운 문제점이 있다.

이에, 최근에는 고개구율 및 고해상도를 갖는 상부 발광방식에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다.

도 1은 일반적인 액티브 매트릭스 타입 OLED의 단면을 개략적으로 도시한 도면이며, OLED는 상부 발광방식이다.

도시한 바와 같이, OLED(10)는 제 1 기판(1)과, 제 1 기판(1)과 마주하는 제 2 기판(2)으로 구성되며, 제 1 및 제 2 기판(1, 2)은 접착성을 갖는 보호층(3)을 통해 서로 이격되어 합착된다.

이를 좀더 자세히 살펴보면, 제 1 기판(1)의 상부에는 각 화소영역(P) 별로 구동 박막트랜지스터(DTr)가 형성되어 있고, 각각의 구동 박막트랜지스터(DTr)와 연결되는 제 1 전극(11)과 제 1 전극(11)의 상부에 특정한 색의 빛을 발광하는 유기발광층(13)과, 유기발광층(13)의 상부에는 제 2 전극(15)이 구성된다.

유기발광층(13)은 적(R), 녹(G), 청(B)색을 표현하게 되는데, 일반적인 방법으로는 각 화소마다 적(R), 녹(G), 청(B)색을 발광하는 별도의 유기물질(13a, 13b, 13c)을 패턴하여 사용한다.

이들 제 1 및 제 2 전극(11, 15)과 그 사이에 형성된 유기발광층(13)은 발광다이오드를 이루게 된다. 이때, 이러한 구조를 갖는 OLED(10)는 제 1 전극(11)을 양극(anode)으로 제 2 전극(15)을 음극(cathode)으로 구성하게 된다.

한편, 제 2 기판(2)은 유연한 특성을 지니고 있는 OLED(10)를 제공하기 위하여 삭제 가능하다.

그러나 이러한 OLED(10)는 외부광의 세기에 따라 콘트라스트가 크게 감소하는 단점이 있다. 따라서, 외부광에 의한 콘트라스트의 저하를 방지하기 위하여 외부광 반사 차단용 편광판(50)을 OLED(10)에 부착 형성한다.

즉, OLED(10)는 유기발광층(13)을 통해 발광된 빛의 투과방향에 외부로부터 입사되는 외부광을 차단하는 편광판(50)을 형성함으로써, 콘트라스트를 향상시키게 된다.

이러한 편광판(50)은 외부광을 차단하기 위한 원편광판으로, 제 2 기판(2)의 외면에 부착된 1/4λ 위상차판(20)과 선편광판(30)으로 구성된다. 여기서, 도 2를 참조하여 원편광판의 구조에 대해 좀더 자세히 살펴보도록 하겠다.

도 2는 원편광판의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.

도시한 바와 같이, 원편광판(50)은 1/4λ 위상차판(20) 그리고 1/4λ 위상차판(20) 상부의 선편광판(30)으로 이루어진다.

여기서, 선편광판(30)은 빛의 편광특성을 변화시키는 편광층(33)과, 편광층(33)의 양측면에 형성되어 편광층(33)을 보호 및 지지하는 제 1 및 제 2 TAC 필름(31a, 31b)으로 구성된다.

그리고, 제 2 TAC 필름(31b)의 일측에 표면처리층(40)을 더욱 포함하는데, 표면처리층(40)은 실리카비드(silica bead : 미도시)가 포함된 눈부심방지(anti-glare)층 이거나, 원편광판(50) 표면의 손상 방지를 위한 하드 코팅(hard coating)층 일 수 있다.

따라서, 외부로부터 OLED(도 1의 10)로 입사되는 외부광은 원편광판(50)의 선편광판(30)을 통과하는 과정에서 선편광 상태가 되고, 1/4λ 위상차판(20)을 통과하는 과정에서 원편광 상태가 된다.

이러한 원편광 상태의 외부광은 제 1 전극(도 1의 11)에 의해 반사되어 다시 1/4λ 위상차판(20)을 통과하는 과정에서 선편광판(30)의 투과축 방향과 직각방향의 선편광 상태가 된다. 따라서, 입사된 외부광은 원편광판(50)을 투과하지 못하게 되어 외부로 나오지 못하고 소멸 간섭을 일으키게 된다.

이로 인하여, 콘트라스트를 향상시키게 된다.

한편, 선편광판(30)은 일반적으로 요오드화합물이 흡착 배향된 요오드계 선편광판과 이색성 염료(dichroic dye)들이 흡착 배향된 염료계 선편광판으로 구분되는데, 요오드계 선편광판의 요오드는 가시광선 영역에서의 빛 흡수능력을 부여하기 위해 높은 이색성(dichroic)을 가지므로, 낮은 투과율을 갖게 된다.

즉, 요오드계 선편광판은 가시광선 영역에서 45%이하의 투과율을 가져, OLED 로부터 발산된 빛이 요오드계 선편광판을 통과하는 과정에서 55% 이상의 휘도가 손실되는 문제점을 야기하게 된다.

특히 청색영역인 단파장영역에서의 투과율이 다른 파장영역에 비해 낮다. 따라서, OLED의 휘도가 감소되는 문제점을 야기하게 되며, 소비전력을 줄이는데 한계가 있다.

또한, 요오드계 선편광판은 고온, 고습 등의 열악한 환경에서 쉽게 변질되며 고온에서 편광 특성이 저하되는 단점이 있다. 따라서 OLED(도 1의 10)가 강한 빛에 노출되거나 다른 광원으로부터 강한 빛이 조사되어 온도가 상승되면 편광특성이 저하되어 외부광의 반사가 증가하게 되는 문제점을 야기하게 된다.

이에, 최근에는 특정파장영역의 투과율을 조절할 수 있고, 고온, 고습 등의 열악한 환경에서도 신뢰성이 우수한 염료계 선편광판에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 편광특성이 향상되며, 고온, 고습에서도 신뢰성이 높은 염료계 선편광판을 포함하는 원편광판을 제공하고자 하는 것을 제 1 목적으로 한다.

이를 통해, 콘트라스트 및 휘도가 향상되며, 소비전력이 낮은 OLED를 제공하고자 하는 것을 제 2 목적으로 한다.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 위상차판과; 상기 위상차판 상부에 형성되며, 서로 다른 가시광선 파장 대역의 빛을 흡수하는 복수개의 편광층과, 상기 복수개의 편광층의 양측에 형성되는 복수개의 TAC 필름을 포함하는 염료계 선편광판을 포함하는 유기발광소자용 편광판을 제공한다.

그리고, 상기 복수개의 편광층은, 제 1 가시광선 파장대역의 빛을 흡수하는 제 1 편광층과; 상기 제 1 가시광선 파장대역과 다른 제 2 가시광선 파장대역의 빛을 흡수하는 제 2 편광층과; 상기 제 1 및 제 2 가시광선 파장대역과 다른 제 3 가시광선 파장대역의 빛을 흡수하는 제 3 편광층으로 이루어지며, 상기 제 1 내지 제 3 편광층은 동일한 방향으로 투과축이 형성되는 유기발광소자용 편광판을 제공한다.

이때, 상기 제 1 내지 제 3 편광층은 각각 1종류의 염료로 이루어지거나, 동일 색상 계열의 적어도 2종류로 이루어지며, 상기 제 1 편광층은 적색(R)계열 염료로 이루어지며, 상기 제 1 가시광선 파장대역은 630 ~ 780nm이며, 상기 제 2 편광층은 녹색(G)계열 염료로 이루어지며, 상기 제 2 가시광선 파장대역은 510 ~ 540nm이며, 상기 제 3 편광층은 청색(B)계열 염료로 이루어지며, 상기 제 3 가시광선 파장대역은 450 ~ 480nm이다.

그리고, 상기 위상차판은 1/4 λ 지연층을 가지며, 상기 위상차판과 상기 제 1 편광층 사이로 제 1 TAC 필름이 위치하며, 상기 제 1 편광층과 상기 제 2 편광층 사이로 제 2 TAC 필름이 위치하며, 상기 제 2 편광층과 상기 제 3 편광층 사이로 제 3 TAC 필름이 위치하며, 상기 제 3 편광층 상부로 제 4 TAC 필름이 위치한다.

그리고, 상기 위상차판 상부로 제 1 편광층이 위치하며, 상기 제 1 편광층과 상기 제 2 편광층 사이로 제 1 TAC 필름이 위치하며, 상기 제 2 편광층과 상기 제 3 편광층 사이로 제 2 TAC 필름이 위치하며, 상기 제 3 편광층 상부로 제 3 TAC 필름이 위치한다.

또한, 본 발명은 구동 박막트랜지스터와 유기전계 발광다이오드가 형성된 제 1 기판과; 상기 구동 박막트랜지스터 및 유기전계 발광다이오드를 덮어 인캡슐레이션하는 보호필름과; 상기 유기전계 발광다이오드로부터 발광하는 빛의 투과방향에 위치하며, 위상차판과, 상기 위상차판 상부에 형성되며, 서로 다른 가시광선 파장 대역의 빛을 흡수하는 복수개의 편광층과, 상기 복수개의 편광층의 양측에 형성되는 복수개의 TAC 필름을 포함하는 염료계 선편광판을 포함하는 편광판을 포함하는 유기발광소자를 제공한다.

이때, 상기 구동 박막트랜지스터는 반도체층과, 게이트전극, 소스 및 드레인전극을 포함하며, 상기 유기전계 발광다이오드는 상기 구동 박막트랜지스터와 연결되는 제 1 전극과 유기발광층 그리고 제 2 전극을 포함한다.

위에 상술한 바와 같이, 본 발명에 따라 유기발광소자용 원편광판의 선편광판을 편광층이 서로 다른 가시광선 흡수 파장영역을 갖는 이색성의 염료 각각을 별도의 층으로 적층하여 형성함으로써, 이를 통해, 유기발광소자의 외부광 반사를 최소화하여 콘트라스트를 향상시키는 효과가 있는 동시에 염료 간의 염착속도 차이로 인한 편광특성이 저하되는 문제점이 발생하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 투과율이 향상되어 OLED의 휘도를 향상시키게 되며, 동일한 밝기를 구현하기 위한 소비전력을 낮출 수 있는 효과가 있다.

그리고, 고온, 고습 등의 열악한 환경에서도 안정적인 특성을 가짐으로써, 신뢰성이 향상되는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 액티브 매트릭스 타입 OLED의 단면을 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 원편광판의 구조를 개략적으로 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 OLED를 개략적으로 도시한 단면도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 원편광판의 구조를 개략적으로 도시한 단면도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 이색성 염료로 이루어지는 다수의 편광층이 적층되어 형성된 선편광판의 투과율과 이색성 염료를 혼합하여 형성한 선편광판의 투과율을 비교 측정한 실험결과.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 OLED를 개략적으로 도시한 단면도이다.

한편, OLED(100)는 발광된 빛의 투과방향에 따라 상부 발광방식(top emission type)과 하부 발광방식(bottom emission type)으로 나뉘게 되는데, 이하 본 발명에서는 상부 발광방식을 일예로 설명하도록 하겠다.

도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 OLED(100)는 구동 박막트랜지스터(DTr)와 발광다이오드(E)가 형성된 기판(101)이 보호필름(102)에 의해 인캡슐레이션(encapsulation)된다.

이에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 기판(101) 상의 화소영역(P)에는 반도체층(103)이 형성되는데, 반도체층(103)은 실리콘으로 이루어지며 그 중앙부는 채널을 이루는 액티브영역(103a) 그리고 액티브영역(103a) 양측면으로 고농도의 불순물이 도핑된 소스 및 드레인영역(103b, 103c)으로 구성된다.

이러한 반도체층(103) 상부로는 게이트절연막(105)이 형성되어 있다.

게이트절연막(105) 상부로는 반도체층(103)의 액티브영역(103a)에 대응하여 게이트전극(107)과 도면에 나타내지 않았지만 일방향으로 연장하는 게이트배선이 형성되어 있다.

또한, 게이트전극(107)과 게이트배선(미도시) 상부 전면에 제 1 층간절연막(109a)이 형성되어 있으며, 이때 제 1 층간절연막(109a)과 그 하부의 게이트절연막(105)은 액티브영역(103a) 양측면에 위치한 소스 및 드레인영역(103b, 103c)을 각각 노출시키는 제 1, 2 반도체층 콘택홀(116)을 구비한다.　

다음으로, 제 1, 2 반도체층 콘택홀(116)을 포함하는 제 1 층간절연막(109a) 상부로는 서로 이격하며 제 1, 2 반도체층 콘택홀(116)을 통해 노출된 소스 및 드레인영역(103b, 103c)과 각각 접촉하는 소스 및 드레인전극(110a, 110b)이 형성되어 있다.

그리고, 소스 및 드레인전극(110a, 110b)과 두 전극(110a, 110b) 사이로 노출된 제 1 층간절연막(109a) 상부로 드레인전극(110b)을 노출시키는 드레인콘택홀(117)을 갖는 제 2 층간절연막(109b)이 형성되어 있다.

이때, 소스 및 드레인전극(110a, 110b)과 이들 전극(110a, 110b)과 접촉하는 소스 및 드레인영역(103b, 103c)을 포함하는 반도체층(103)과 반도체층(103) 상부에 형성된 게이트절연막(105) 및 게이트전극(107)은 구동 박막트랜지스터(DTr)를 이루게 된다.

한편, 도면에 나타나지 않았지만, 게이트배선(미도시)과 교차하여 화소영역(P)을 정의하는 데이터배선(미도시)이 형성되어 있다. 그리고, 스위칭 박막트랜지스터(미도시)는 구동 박막트랜지스터(DTr)와 동일한 구조로, 구동 박막트랜지스터(DTr)와 연결된다.

그리고, 스위칭 박막트랜지스터(미도시) 및 구동 박막트랜지스터(DTr)는 도면에서는 반도체층(103)이 폴리실리콘 반도체층으로 이루어진 탑 게이트(top gate) 타입을 예로써 보이고 있으며, 이의 변형예로써 순수 및 불순물의 비정질질실리콘으로 이루어진 보텀 케이트(bottom gate) 타입으로 형성될 수도 있다.

또한, 구동 박막트랜지스터(DTr)의 드레인전극(110b)과 연결되며 제 2 층간절연막(109b) 상부로는 실질적으로 화상을 표시하는 영역에는 예를 들어 일함수 값이 비교적 높은 물질로 발광다이오드(E)를 구성하는 일 구성요소로서 양극(anode)을 이루는 제 1 전극(111)이 형성되어 있다.

이러한 제 1 전극(111)은 각 화소영역(P) 별로 형성되는데, 각 화소영역(P) 별로 형성된 제 1 전극(111) 사이에는 뱅크(bank : 119)가 위치한다.

즉, 뱅크(119)를 각 화소영역(P) 별 경계부로 하여 제 1 전극(111)이 화소영역(P) 별로 분리된 구조로 형성되어 있다.　

그리고 제 1 전극(111)의 상부에 유기발광층(113)이 형성되어 있다.

여기서, 유기발광층(113)은 발광물질로 이루어진 단일층으로 구성될 수도 있으며, 발광 효율을 높이기 위해 정공주입층(hole injection layer), 정공수송층(hole transport layer), 발광층(emitting material layer), 전자수송층(electron transport layer) 및 전자주입층(electron injection layer)의 다중층으로 구성될 수도 있다.

이러한 유기발광층(113)은 적(R), 녹(G), 청(B)의 색을 표현하게 되는데, 일반적인 방법으로는 각 화소영역(P) 마다 적(R), 녹(G), 청(B)색을 발광하는 별도의 유기물질(113a, 113b, 113c)을 패턴하여 사용한다.

그리고, 유기발광층(113)의 상부로는 전면에 음극(cathode)을 이루는 제 2 전극(115)이 형성되어 있다.

이때, 제 2 전극(115)은 이중층 구조로, 일함수가 낮은 금속 물질을 얇게 증착한 반투명 금속막을 포함한다. 이때, 제 2 전극은 반투명 금속막 상에 투명한 도전성 물질을 두껍게 증착된 이층 구조일 수도 있다.

따라서, 유기발광층(113)에서 발광된 빛은 제 2 전극(115)을 향해 방출되는 상부 발광방식으로 구동된다.

이러한 OLED(100)는 선택된 색 신호에 따라 제 1 전극(111)과 제 2 전극(115)으로 소정의 전압이 인가되면, 제 1 전극(111)으로부터 주입된 정공과 제 2 전극(115)으로부터 제공된 전자가 유기발광층(113)으로 수송되어 엑시톤(exciton)을 이루고, 이러한 엑시톤이 여기상태에서 기저상태로 천이 될 때 빛이 발생되어 가시광선의 형태로 방출된다.

이때, 발광된 빛은 투명한 제 2 전극(115)을 통과하여 외부로 나가게 되므로, OLED(100)는 임의의 화상을 구현하게 된다.

그리고, 이러한 구동 박막트랜지스터(DTr)와 발광다이오드(E) 상부에는 얇은 박막필름 형태인 보호필름(102)이 형성되어, 본 발명의 실시예에 따른 OLED(100)는 보호필름(102)을 통해 인캡슐레이션(encapsulation)된다.

보호필름(102)은 외부 산소 및 수분이 OLED(100) 내부로 침투하는 것을 방지하기 위하여, 유기보호필름과 무기보호필름을 서로 교대로 적층하여 사용하는 것이 바람직하다.

그리고, 본 발명의 OLED(100)는 빛의 투과방향인 보호필름(102)의 상부로 외부광에 의한 콘트라스트의 저하를 방지하기 위하여 외부광 반사 차단용 편광판(200)을 부착 형성한다.

즉, OLED(100)는 유기발광층(113)을 통해 발광된 빛의 투과방향에 외부로부터 입사되는 외부광을 차단하는 편광판(200)을 형성함으로써, 콘트라스트를 향상시키게 된다.

편광판(200)은 외부광을 차단하기 위한 원편광판으로, 보호필름(102)의 외면에 부착된 1/4λ 위상차판(210)과 선편광판(220)으로 구성된다.

이때, 선편광판(220)과 1/4λ 위상차판(210)의 적층 순서는 외부광의 입사방향에 가깝도록 선편광판(220)을 배치시키고 그 안쪽으로 1/4λ 위상차판(210)을 배치시키는 구조가 바람직하다.

따라서, OLED(100)가 외부광의 세기에 따라 콘트라스트가 크게 감소할 수 있는데, 본 발명은 1/4λ 위상차판(210)과 선편광판(220)에 의해 외부로부터 입사되는 외부광의 반사를 최소화함으로써, 콘트라스트의 저하를 방지하고 향상시키게 된다.

즉, 외부로부터 입사되는 외부광은 선편광판(220)의 흡수축에 따른 방향의 성분이 흡수되고 투과축에 따른 방향의 성분이 투과된다. 이 투과축에 따른 방향의 성분은 1/4λ 위상차판(210)을 지나면서 일방향으로 회전되는 원편광으로 변환된 후, 발광다이오드(E)의 제 1 전극(111)에 의해 반사된다.

반사될 때 일방향으로 회전하는 원편광은 타방향으로 회전하는 원편광이 되고, 1/4λ 위상차판(210)을 지나면서 처음의 투과축에 직교하는 방향의 직선 편광으로 변환된다. 따라서, 이 직선 편광은 선편광판(220)의 흡수축에 의해 흡수되어 외부로 나오지 못하고 소멸 간섭을 일으키게 된다.

따라서, 외부광 반사가 최소화되고, 콘트라스트가 더욱 향상되게 된다.

특히, 본 발명의 원편광판(200)의 선편광판(220)은 염료계 선편광판인 것을 특징으로 한다.

이러한 염료계 선편광판(220)은 요오드계 선편광판과 동일한 외부광 반사 차단효율을 갖는 동시에 요오드계 선편광판에 비해서 높은 투과율을 갖는다.

여기서, 염료계 선편광판(220)에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 염료계 선편광판(220)은 적색(R)과 청색(B)의 가시광선 파장영역의 투과율이 요오드계 선편광판에 비해 높은 특징을 가진다.

아래 요오드계 선편광판과 본 발명의 실시예에 따른 염료계 선편광판(220)의 색좌표 및 색재현율을 비교한 표 1을 참조하여 좀더 자세히 살펴보도록 하겠다.

	요오드계 선편광판		염료계 선편광판
	x	Y	X	y
청색(Blue)	0.132	0.0751	0.1344	0.0654
녹색(Green)	0.2126	0.699	0.2073	0.695
적색(Red)	0.6738	0.3238	0.6775	0.3197
색재현율(%)	100.5(x, y)	104.5(u', v')	102.2(x, y)	111.4(u', v')

표(1)을 참조하면, 요오드계 선편광판을 투과한 빛과 본 발명의 실시예에 따른 염료계 선편광판(220)을 투과한 광은 유사한 색좌표를 갖는 것을 확인할 수 있다.

특히, 염료계 선편광판(220)은 요오드계 선편광판에 비해 색재현율이 x, y 는 1.7% 그리고 u', v'은 6.9% 이상 증가하게 되는 효과를 갖게 된다.

따라서, OLED(100)에 외부광 반사 차단을 위해 요오드계 선편광판 외에 염료계 선편광판(220)을 사용하여도, OLED(100)로부터 출사되는 빛의 색감에 영향을 미치지 않으며, 색재현율 또한 향상됨을 알 수 있다.

그리고, 염료계 선편광판(220)은 가시광선 파장영역인 380 ~ 780nm에서 주흡수 파장영역이 500 ~ 600nm로, 염료계 선편광판(220)은 주로 녹색(G)의 파장영역을 흡수하여, 630 ~ 780nm의 적색(R)의 파장영역과 450 ~ 480nm의 청색(B)의 파장영역에서는 높은 투과율을 갖는다.

따라서, 녹색(G) 파장영역과 적색(R) 파장영역에 비해 상대적으로 광효율이 낮은 청색(B) 파장영역의 투과율이 높아지게 됨으로써, 염료형 선편광판(220)은 약 53 ~ 59%의 투과율을 갖게 된다.

이는 45%의 투과율을 갖는 요오드계 선편광판에 비해 투과율이 약 8 ~ 14% 이상 향상됨을 알 수 있다.

이를 통해, OLED(100)의 유기발광층(113)에서 발하는 빛은 외부로 많이 방출되게 할 수 있어, OLED(100) 전체적인 휘도를 향상시키게 되는 효과를 갖게 된다.

이렇게 OLED(100)의 휘도를 향상시키게 됨으로써, 동일한 밝기를 구현하기 위한 소비전력을 낮출 수 있다.

또한, 이러한 염료계 선편광판(220)은 요오드계 선편광판에 비해 고온, 고습 등의 열악한 환경에서도 안정적인 특성을 가짐으로써, 주변 환경에 따라 편광특성이 달라지는 요오드계 선편광판에 비해 신뢰성이 높다.

특히, 본 발명의 실시예에 따른 염료계 선편광판(220)은 편광특성이 향상되어, 요오드계 선편광판과 유사한 외부광 반사 차단효과를 갖게 된다. 이에 대해 도 4를 참조하여 좀더 자세히 살펴보도록 하겠다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 원편광판의 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.

도시한 바와 같이, 원편광판(200)은 1/4λ 위상차판(210) 그리고 1/4λ 위상차판(210) 상부의 선편광판(220)으로 이루어진다.

여기서, 1/4λ 위상차판(210)은 1/4λ 위상차판(210)의 광축에 평행하며, 서로 수직인 두 편광성분에 1/4λ만큼의 위상차를 부여하여, 원편광을 선편광으로 또는 선편광을 원편광으로 바꾸게 된다.

이러한, 1/4λ 위상차판(210)은 액정코팅을 통해 특정 파장대에서 위상이 1/4λ만큼 지연될 수 있도록 배향성을 줌으로써 형성될 수 있다.

1/4λ 위상차판(210)은 폴리에테르 술폰(polyether sulfone : PES) 또는 사이클로 올레핀 폴리머(cycloolefin polymer : COP) 계열의 필름타입으로 이루어지도록 하는 것이 바람직하며, PES와 COP는 고온 고습에서 신뢰성이 우수하고, 용융법에 의해 생산이 가능한 특징을 가진다.

이러한 1/4λ 위상차판(210) 상부로 선편광판(220)이 위치하는데, 선편광판(220)은 1/4λ 위상차판(210)을 통과한 빛의 방향을 정렬하여, 입사광을 서로 직교하는 두 가지 편광성분으로 나누고 그 한 성분만을 통과시키고 나머지 성분은 흡수시킬 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 선편광판(220)은 제 1 내지 제 3 편광층(223a, 223b, 223c)을 포함하며, 제 1 내지 제 3 편광층(223a, 223b, 223c)의 양측면에는 제 1 내지 제 3 편광층(223a, 223b, 223c)을 보호 및 지지하는 제 1 내지 제 4 TAC 필름(221a, 221b, 221c, 221d)이 위치한다.

제 1 내지 제 4 TAC 필름(221a, 221b, 221c, 221d)은 트리아세틸셀룰로오스(tri-acetatecellulose)로 이루어져, 제 1 내지 제 3 편광층(130)의 연신상태를 유지시키는 역할을 한다.

이에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 1/4λ 위상차판(210) 상부로 제 1 TAC 필름(221a)이 위치하며, 제 1 TAC 필름(221a) 상부로 제 1 편광층(223a)이 위치한다.

그리고, 제 1 편광층(223a) 상부로 제 2 TAC 필름(221b)이 위치하며, 제 2 TAC 필름(221b) 상부로 제 2 편광층(223b)이 위치하며, 제 2 편광층(223b) 상부로 제 3 TAC 필름(221c)이 위치하는 것이다. 그리고, 제 3 TAC 필름(221c) 상부로 제 3 편광층(223c)이 위치하며, 제 3 편광층(223c) 상부로 제 4 TAC 필름(221d)이 위치하여, 본 발명의 실시예에 따른 선편광판(220)을 이루게 된다.

이때, 제 1 TAC 필름(221a)을 삭제하고, 1/4λ 위상차판(210)이 위상지연 효과와 동시에 제 1 TAC 필름(221a)의 역할을 하도록 하는 것도 가능하다.

그리고, 제 4 TAC 필름(221d)의 일측에 표면처리층(230)을 더욱 포함하는데, 표면처리층(230)은 실리카비드(silica bead : 미도시)가 포함된 눈부심방지(anti-glare)층 이거나, 원편광판(200) 표면의 손상 방지를 위한 하드 코팅(hard coating)층 일 수 있다.

이때, 원편광판(200)의 하부에는 원편광판(200)을 OLED(도 1의 100)에 부착하기 위한 접착층(미도시)이 구비될 수 있으며, 접착층(미도시)의 하부로는 별도의 보호층(미도시)이 포함될 수 있다.

보호층(미도시)은 원편광판(200) 부착공정에서 탈착되어 접착층(미도시)을 노출시키며, 운반 및 이송 등의 과정에서 접착층(미도시)이 오염되지 않도록 보호하는 역할을 한다.

여기서, 제 1 내지 제 3 편광층(223a, 223b, 223c)은 서로 다른 가시광선 흡수 파장영역을 갖는 이색성 염료(dichroic dye)로 각각 이루어지며, 분자구조에 의해 다른 광 흡수 특성을 지니는 이색성 염료(Dichroic Dye)를 염착한 각각의 편광층(223a, 223b, 223c)에서 기재의 연신에 의해 서로 동일한 방향으로 배향시킴으로써, 편광성을 나타내게 된다.

즉, 제 1 내지 제 3 편광층(223a, 223b, 223c)의 투과축은 동일한 방향으로 형성되며, 제 1 편광층(223a)은 적색(R)계열의 염료로 이루어져 630 ~ 780nm 파장대의 가시광선 중 제 1 편광층(223a)의 투과축과 동일한 선편광만이 제 1 편광층(223a)을 흡수하게 되고, 이외의 가시광선을 통과시키게 된다.

그리고, 제 2 편광층(223b)은 녹색(G)계열의 염료로 이루어져 510 ~ 540nm 파장대의 가시광선 중 제 2 편광층(223b)의 투과축과 동일한 선편광만이 제 2 편광층(223b)을 흡수하게 되고, 이외의 가시광선은 통과시키게 되며, 제 3 편광층(223c)은 청색(B)계열의 염료로 이루어져 450 ~ 480nm 파장대의 가시광선 중 제 3 편광층(223c)의 투과축과 동일한 선편광만이 제 3 편광층(223c)을 흡수하게 되고, 이외의 가시광선을 통과시키게 된다.

여기서, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 다양한 가시광선 흡수 파장대를 갖는 이색성 염료들이 사용될 수 있다.

이와 같이 가시광선 흡수 파장대가 서로 다른 이색성 염료를 사용함으로써 400 내지 700㎚의 가시광선 영역 전부에 걸쳐 광을 선형으로 고르게 편광시킬 수 있다.

이때, 본 발명의 실시예에 따른 염료계 선편광판(220)의 최대 편광 효율 값은, OLED(도 1의 100)의 최대 시감값에 상응하는 가시광선 영역에 맞추거나 최대 외부광 강도값에 상응하는 가시광선 영역에 맞출 수 있다.

이는 선편광판(220)의 제 1 내지 제 3 편광층(223a, 223b, 223c)의 염료의 염착정도에 따라 주흡수 파장영역, 주흡수 파장영역의 투과율, 주흡수 파장영역의 편광도, 특정 파장영역의 투과율, 특정 파장영역의 편광도 등을 조절할 수 있기 때문이다.

즉, 본 발명의 실시예에 따른 염료계 선편광판(220)을 제 1 내지 제 3 편광층(223a, 223b, 223c)의 염료의 염착정도를 조절함으로써, 적색(R)과 청색(B)에 대한 투과율이 약 60% 이상을 갖도록 하고, 녹색(G)에 대한 투과율은 약 45 ~ 50%를 갖도록 형성하여, 요오드계 선편광판에 비해 높은 투과율을 갖도록 형성할 수 있는 것이다.

이와 같은 조건에 따르면, 본 발명의 실시예에 따른 염료계 선편광판(220)은, 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 별로 다른 편광효율 또는 다른 투과율을 갖도록 염료를 염착을 할 수 있으며, 적색(R)과 청색(B)에 대한 파장영역에서는 투과율을 높이고 편광효율은 낮출 수 있도록 염착할 수도 있음을 알 수 있다.

그리고, 본 발명의 선편광판(220)은 세 개의 편광층(223a, 223b, 223c)으로 구성되어 있는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 이러한 편광층(223a, 223b, 223c)은 두 개의 층으로 구성될 수도 있고, 네 개 층 이상으로 구성될 수도 있다.

이때, 각 편광층(223a, 223b, 223c)은 각각 1종류의 염료로 이루어지거나, 또는 서로 유사한 염착속도를 갖는 적어도 2종류 이상의 염료가 혼합되어 이루어지도록 하는 것이 바람직하다.

여기서, 유사한 염착속도를 갖는 염료는 동일한 색상 계열의 염료로서, 동일한 가시광선 파장대역을 갖는다.

즉, 적색(R)계열 염료는 적색(red)과, 주황색(orange) 등을 포함하며, 녹색(G)계열 염료는 녹색(green)과, 연녹색(light green) 등을 포함하며, 청색(B)계열 염료는 청색(blue)과 하늘색(skyblue) 등을 포함한다.

이를 통해, 본 발명의 선편광판(220)은 염료 간의 염착속도의 차이로 인하여 편광특성이 저하되는 문제점을 방지할 수 있다.

이에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 이색성 염료를 혼합하여 편광층(223a, 223b, 223c)을 형성할 경우, 이색성 염료의 서로 다른 염착속도로 인하여 편광층(223a, 223b, 223c)의 기재필름(미도시)에 염착되는 염료의 양들이 달라지게 됨으로써, 편광특성이 낮아지게 된다.

즉, 이색성 염료(dichroic dye)가 혼합된 혼합염료를 기재필름(미도시) 상에 염착시키는 과정에서, 일예로 적색(R)염료와 녹색(G)염료의 염착속도에 비해 청색(B)염료의 염착속도가 낮을 경우, 기재필름(미도시) 상에는 적색(R)염료와 녹색(G)염료가 청색(B)염료에 비해 많은 양이 염착되게 된다. 따라서, 이러한 선편광판은 적색(R)과 녹색(G)에 비해 청색(B)의 편광특성이 낮아지게 되는 것이다.

이러한 특정색에 대한 편광특성이 저하됨에 따라, 선편광판 자체의 편광특성이 낮아지게 되는 것이다.

이에 반해, 본 발명의 선편광판(220)은 서로 다른 염료로 이루어지는 다수의 편광층(223a, 223b, 223c)이 적층되도록 형성하고, 각 편광층(223a, 223b, 223c)이 1종류의 염료 또는 유사한 염착속도를 갖는 적어도 2종류의 염료로 형성되도록 함으로써, 가시광선 영역의 전 파장을 고르게 평형되게 흡수할 수 있는 동시에 염료 간의 염착속도의 차이에 의해 편광특성이 저하되는 문제점을 방지할 수 있다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따라 이색성 염료로 이루어지는 다수의 편광층이 적층되어 형성된 선편광판의 투과율과 이색성 염료를 혼합하여 형성한 선편광판의 투과율을 비교 측정한 실험결과이다.

설명에 앞서, Sample 1은 적(R), 녹(G), 청색(B)의 염료를 혼합하여 기재필름 상에 염착시킨 선편광판의 투과율을 파장 별로 나타낸 실험결과이며, Sample 2는 본 발명의 실시예에 따라 적색(R)계열의 염료가 염착된 제 1 편광층과 녹색(G)계열의 염료가 염착된 제 2 편광층 그리고 청색(B)계열의 염료가 염착된 제 3 편광층을 포함하는 선편광판의 투과율을 파장 별로 나타낸 실험결과이다.

도 5를 참조하면, Sample 1과 Sample 2의 투과율이 유사한 것을 확인할 수 있다.

즉, 본 발명의 실시예에 따른 선편광판은 이색성 염료 각각을 별도의 층으로 적층하여 형성하여도, 이색성의 염료를 혼합하여 형성하는 선편광판과 유사한 투과율을 갖는 동시에 이색성의 염료 간의 염착속도 차이로 인하여 특정색에 대한 편광특성이 저하되는 문제점이 발생하는 것을 방지할 수 있음을 알 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 유기발광소자용 원편광판은 선편광판의 편광층이 서로 다른 가시광선 흡수 파장영역을 갖는 이색성의 염료 각각을 별도의 층으로 적층하여 형성함으로써, 외부광 반사를 최소화하여 콘트라스트를 향상시키는 동시에 염료 간의 염착속도 차이로 인한 편광특성이 저하되는 문제점이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 투과율이 향상되어 OLED(100)의 휘도를 향상시키게 되며, 동일한 밝기를 구현하기 위한 소비전력을 낮출 수 있다.

그리고, 고온, 고습 등의 열악한 환경에서도 안정적인 특성을 가짐으로써, 신뢰성이 향상된다.

본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.

200 : 원편광판
210 : 1/4λ 위상차판
220 : 선편광판(221a, 221b, 2221c, 221d : 제 1 내지 제 4 TAC 필름, 223a, 223b, 223c : 제 1 내지 제 3 편광층)
230 : 표면처리층

Claims (10)

1. 위상차판과;
   상기 위상차판 상부에 형성되며, 서로 다른 가시광선 파장 대역의 빛을 흡수하는 복수개의 편광층과, 상기 복수개의 편광층의 양측에 형성되는 복수개의 TAC 필름을 포함하는 염료계 선편광판
   을 포함하는 유기발광소자용 편광판.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 복수개의 편광층은,
   제 1 가시광선 파장대역의 빛을 흡수하는 제 1 편광층과;
   상기 제 1 가시광선 파장대역과 다른 제 2 가시광선 파장대역의 빛을 흡수하는 제 2 편광층과;
   상기 제 1 및 제 2 가시광선 파장대역과 다른 제 3 가시광선 파장대역의 빛을 흡수하는 제 3 편광층으로 이루어지며, 상기 제 1 내지 제 3 편광층은 동일한 방향으로 투과축이 형성되는 유기발광소자용 편광판.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 제 1 내지 제 3 편광층은 각각 1종류의 염료로 이루어지거나, 동일 색상 계열의 적어도 2종류로 이루어지는 유기발광소자용 편광판.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 제 1 편광층은 적색(R)계열 염료로 이루어지며, 상기 제 1 가시광선 파장대역은 630 ~ 780nm이고, 상기 제 2 편광층은 녹색(G)계열 염료로 이루어지며, 상기 제 2 가시광선 파장대역은 510 ~ 540nm이고, 상기 제 3 편광층은 청색(B)계열 염료로 이루어지며, 상기 제 3 가시광선 파장대역은 450 ~ 480nm인 유기발광소자용 편광판.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 위상차판은 1/4 λ 지연층을 갖는 유기발광소자용 편광판.
   
6. 제 2 항에 있어서,
   상기 위상차판과 상기 제 1 편광층 사이로 제 1 TAC 필름이 위치하며, 상기 제 1 편광층과 상기 제 2 편광층 사이로 제 2 TAC 필름이 위치하며, 상기 제 2 편광층과 상기 제 3 편광층 사이로 제 3 TAC 필름이 위치하며, 상기 제 3 편광층 상부로 제 4 TAC 필름이 위치하는 유기발광소자용 편광판.
   
7. 제 2 항에 있어서,
   상기 위상차판 상부로 제 1 편광층이 위치하며, 상기 제 1 편광층과 상기 제 2 편광층 사이로 제 1 TAC 필름이 위치하며, 상기 제 2 편광층과 상기 제 3 편광층 사이로 제 2 TAC 필름이 위치하며, 상기 제 3 편광층 상부로 제 3 TAC 필름이 위치하는 유기발광소자용 편광판.
   
8. 구동 박막트랜지스터와 유기전계 발광다이오드가 형성된 제 1 기판과;
   상기 구동 박막트랜지스터 및 유기전계 발광다이오드를 덮어 인캡슐레이션하는 보호필름과;
   상기 유기전계 발광다이오드로부터 발광하는 빛의 투과방향에 위치하며, 위상차판과, 상기 위상차판 상부에 형성되며, 서로 다른 가시광선 파장 대역의 빛을 흡수하는 복수개의 편광층과, 상기 복수개의 편광층의 양측에 형성되는 복수개의 TAC 필름을 포함하는 염료계 선편광판을 포함하는 편광판
   을 포함하는 유기발광소자.
   
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 구동 박막트랜지스터는 반도체층과, 게이트전극, 소스 및 드레인전극을 포함하는 유기발광소자.
   
10. 제 8 항에 있어서,
    상기 유기전계 발광다이오드는 상기 구동 박막트랜지스터와 연결되는 제 1 전극과 유기발광층 그리고 제 2 전극을 포함하는 유기발광소자.

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