KR20190076090A - 발광표시패널 및 이를 포함하는 전자장치 - Google Patents

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Abstract

표시패널 상에 배치되는 상부 적층 구조물의 광학두께를 제어함으로써 전자장치로부터 방출되는 광의 Xr의 삼자극치값과 Yg의 삼자극치값을 주기적으로 제어할 수 있다. 광학두께는 상부 적층 구조물의 두께와 굴절률에 의해 결정된다. 이러한 제어는 Xr의 삼자극치값을 주기적으로 감소시키거나, Yg의 삼자극치값을 주기적을 증가시킬 수 있다. Xr의 삼자극치값을 주기적으로 감소시키는 동시에 Yg의 삼자극치값을 주기적을 증가시킬 수도 있다.

Description

발광표시패널 및 이를 포함하는 전자장치{LIGHT EMITTING DISPLAY PANEL AND ELECTRONIC DEVICE HAVING THE SAME}
본 발명은 발광표시패널 및 전자장치에 관한 것으로, 좀 더 상세히는 표시품질이 향상된 발광표시패널 및 전자장치에 관한 것이다.
스마트 폰, 테블릿, 노트북 컴퓨터, 네비게이션 및 스마트 텔레비젼 등과 같은 전자장치들이 개발되고 있다. 이러한 전자장치들은 정보제공을 위해 표시패널을 구비한다. 전자장치들은 표시패널 이외에 다양한 전자모듈들을 더 포함한다.
전자장치들은 각각의 사용 목적에 부합하는 표시품질 조건을 만족시켜야 된다. 발광소자로부터 생성된 광은 공진 현상, 간섭 현상 등 다양한 광학적 현상을 발생시키면서 전자장치의 외부로 방출된다. 이러한 광학적 현상이 표시되는 이미지의 품질에 영향을 미칠 수 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 표시품질이 향상된 표시패널을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 백색 이미지에 대한 적색화(REEDISH) 현상이 감소된 전자장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발광표시패널은 베이스층, 상기 베이스층 상에 배치된 제1 전극, 상기 제1 전극 상에 배치된 발광층, 및 상기 발광층 상에 배치된 제2 전극을 포함하는 발광소자 및 상기 발광소자 상에 배치되고, 복수개의 층들을 포함하는 적층 구조물을 포함한다.
상기 복수 개의 층 중 상기 제2 전극에 접촉하는 첫번째 층으로부터 q번째 층은 아래의 수학식 1 및 수학식 2 중 적어도 어느 하나를 만족한다.
[수학식 1]
Figure pat00001
[수학식 2]
Figure pat00002
상기 수학식 1 및 2에서 m은 0 및 자연수이고, n1,z 내지 nq,z는 상기 첫번째 층 내지 상기 q번째 층 각각의 두께방향의 굴절률이고, d1 내지 dq 는 상기 첫번째 층 내지 상기 q번째 층 각각의 두께이다. θair 는 20° 내지 40° 이다.
수학식 1의 λ는 610nm 이상 내지 645nm 이하이고, 수학식 2의 λ는 515nm 이상 내지 545nm 이하이다.
상기 수학식 1 및 2에서 Ф1,CE는 아래의 수학식 3이고,
[수학식 3]
Figure pat00003
상기 수학식 3에서 r1,CE는 상기 첫번째 층의 상기 발광소자에 대한 반사계수로 정의되고, Im(r1,CE)≥0 이면 0≤Ф1,CE≤π이고, Im(r1,CE)<0 이면 π<Ф1,CE<2π이다.
상기 수학식 1 및 2에서 Фq,q+1은 q번째 층의 굴절률이 q+1번째 층의 굴절률 보다 크면 π이고, q번째 층의 굴절률이 q+1번째 층의 굴절률 보다 작으면 0 이다.
상기 발광소자는 440nm 이상 내지 460nm 이하 범위에서 피크를 갖는 청색광을 생성하는 제1 발광소자, 515nm 이상 내지 545nm 이하 범위에서 피크를 갖는 녹색광을 생성하는 제2 발광소자, 및 610nm 이상 내지 645nm 이하 범위에서 피크를 갖는 적색광을 생성하는 제3 발광소자를 포함할 수 있다.
상기 적층 구조물의 상기 첫번째 층으로부터 상기 q번째 층은 아래의 수학식 4를 만족한다.
[수학식 4]
Figure pat00004
상기 수학식 4에서 q는 3 내지 5이다.
상기 적층 구조물은 순차적으로 적층된 제1 유기층, 제1 무기층, 제2 무기층, 제2 유기층, 및 제3 무기층을 포함할 수 있다.
상기 q번째층은 상기 제2 무기층일 수 있다.
상기 제1 유기층은 상기 발광소자의 유기재료와 동일한 유기재료를 포함하고, 상기 제1 유기층과 상기 제1 무기층의 두께는 300nm 이하일 수 있다.
상기 제1 무기층은 리튬 플로라이드를 포함할 수 있다.
제2 무기층 및 제3 무기층 각각은, 실리콘 나이트라이드, 실리콘 옥시 나이트라이드, 실리콘 옥사이드, 티타늄 옥사이드층, 및 알루미늄 옥사이드 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 제2 무기층의 굴절률은 1.5 내지 1.9일 수 있고, 상기 제2 무기층의 두께는 800nm 내지 2000nm일 수 있다.
상기 제2 유기층의 굴절률은 1.4 내지 1.8일 수 있고, 상기 제2 유기층의 두께는 1000nm 내지 12000nm일 수 있다.
상기 q번째층은 상기 제2 유기층일 수 있다.
상기 제2 유기층의 굴절률은 1.4 내지 1.8 일 수 있고, 상기 제2 유기층의 두께는 1000nm 내지 2500nm이고, 상기 제2 무기층의 굴절률은 1.5 내지 1.9일 수 있고, 상기 제2 무기층의 두께는 500nm 내지 1600nm일 수 있다.
상기 적층 구조물은 상기 발광소자 상에 직접 배치된 제1 유기층, 상기 제1 유기층 상에 직접 배치된 제1 무기층, 및 상기 제1 무기층 상에 배치된 유기층 및 무기층을 포함하고, 상기 q번째층은 상기 유기층 또는 무기층일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전자장치는 발광표시패널 및 상기 발광표시패널 상에 배치된 윈도우 유닛을 포함한다.
상기 발광표시패널이 백색의 단일 이미지를 표시할 때, 상기 윈도우 유닛으로부터 30㎝의 높이 및 20°내지 40°의 시야각에서 측정한 상기 백색의 단일 이미지의 광의 세기를 CIE 1931 색좌표에 표기한 그래프는 블랙 바디 커브의 좌측 및 상측에 배치된다.
상기 발광표시패널은, 적색광을 생성하는 제1 발광소자, 녹색광을 생성하는 제2 발광소자, 청색광을 생성하는 제3 발광소자 및 상기 제1 발광소자, 상기 제2 발광소자, 및 상기 제3 발광소자 상에 배치된 간섭층들을 포함할 수 있다. 상기 적색광은 상기 간섭층들에서 소멸간섭되고, 상기 청색광은 상기 간섭층들에서 보강간섭된다.
상기 간섭층들 중 상기 제1 발광소자, 상기 제2 발광소자, 및 상기 제3 발광소자에 접촉하는 첫번째 간섭층으로부터 q번째(여기서 q는 3 이상의 자연수) 간섭층은 아래의 수학식 1 및 수학식 2 중 적어도 어느 하나를 만족한다.
[수학식 1]
Figure pat00005
[수학식 2]
Figure pat00006
상기 수학식 1 및 2에서 m은 0 및 자연수이고, n1,z 내지 nq,z는 첫번째 간섭층 내지 q번째 간섭층 각각의 두께방향의 굴절률이고, d1 내지 dq 는 첫번째 간섭층 내지 q번째 간섭층 각각의 두께이다. θair 는 20° 내지 40° 이다.
수학식 1의 λ는 610nm 이상 내지 645nm 이하이고, 수학식 2의 λ는 515nm 이상 내지 545nm 이하이다. 상기 수학식 1 및 2에서 Ф1,CE는 아래의 수학식 3이다.
[수학식 3]
Figure pat00007
상기 수학식 3에서 r1,CE는 상기 첫번째 층의 상기 발광소자에 대한 반사계수로 정의되고, Im(r1,CE)≥0 이면 0≤Ф1,CE≤π이고, Im(r1,CE)<0 이면 π<Ф1,CE<2π이다.
상기 수학식 1 및 2에서 Фq,q+1은 q번째 간섭층의 굴절률이 바로 상측에 배치된 층의 굴절률 보다 크면 π이고, q번째 간섭층의 굴절률이 상기 바로 상측에 배치된 층의 굴절률 보다 작으면 0 이다.
상기 윈도우 유닛 상에서 상기 백색의 단일 이미지가 표시되는 표시면은 제1 방향축과 제2 방향축에 의해 정의되고,
상기 표시면의 상기 제1 방향축에 따른 길이는 10㎝ 내지 20㎝일 수 있다.
상기 윈도우 유닛과 상기 발광표시패널 사이에 배치되는 입력감지유닛과 반사방지유닛 중 적어도 어느 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
상기 첫번째 간섭층으로부터 상기 q번째 간섭층은 아래의 수학식 4를 만족할 수 있다.
[수학식 4]
Figure pat00008
상술한 바에 따르면, 20° 내지 40°의 시야각에서 측정한 광의 특성을 색 좌표에 표시할 때 그 좌표가 블랙 바디 커브(black body curve)의 좌측 또는 상측에 배치된다. 전자장치로부터 방출된 광의 Xr의 삼자극치값을 감소시켜 백색 이미지의 적색화(REEDISH) 현상을 방지할 수 있다. 전자장치로부터 방출된 광의 Yg의 삼자극치값을 증가시켜 백색 이미지의 적색화(REEDISH) 현상을 방지할 수 있다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자장치의 사시도이다.
도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자장치의 측면도이다.
도 2는 비교예에 따른 전자장치의 광 특성을 도시한 그래프이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자장치의 광 특성을 도시한 그래프이다.
도 3b는 전자장치로부터 방출된 광의 시야각에 따른 Xr의 삼자극치값의 변화를 도시한 그래프이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자장치의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시패널의 평면도이다.
도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 화소의 등가회로도이다.
도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시패널의 단면도이다.
도 6c는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시패널로부터 생성된 광들의 발광 스펙트럼을 도시한 그래프들이다.
도 7a 내지 도 7d는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시패널들의 적층구조를 도시한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시패널의 광학거리에 따른 MPCD(Minimum Perceptible Color Difference) 변화를 도시한 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시패널로부터 생성된 광의 진행 경로를 도시한 단면도이다.
도 10a는 본 발명의 일 실시예에 따른 상부 적층 구조물의 일부분에 대한 광 간섭 경로를 도시한 단면도이다.
도 10b는 본 발명의 일 실시예에 따른 상부 적층 구조물의 층간 반사율을 나타낸 그래프이다.
도 10c는 본 발명의 일 실시예에 따른 상부 적층 구조물의 층간 위상 변화를 나타낸 그래프이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명한다. 본 명세서에서, 어떤 구성요소(또는 영역, 층, 부분 등)가 다른 구성요소 "상에 있다", "연결된다", 또는 "결합된다"고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 배치/연결/결합될 수 있거나 또는 그들 사이에 제3의 구성요소가 배치될 수도 있다는 것을 의미한다.
동일한 도면부호는 동일한 구성요소를 지칭한다. 또한, 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께, 비율, 및 치수는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. "및/또는"은 연관된 구성들이 정의할 수 있는 하나 이상의 조합을 모두 포함한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
또한, "아래에", "하측에", "위에", "상측에" 등의 용어는 도면에 도시된 구성들의 연관관계를 설명하기 위해 사용된다. 상기 용어들은 상대적인 개념으로, 도면에 표시된 방향을 기준으로 설명된다.
"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자장치(ED)의 사시도이다. 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자장치(ED)의 측면도이다. 도 2는 비교예에 따른 전자장치의 광 특성을 도시한 그래프이다. 도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자장치의 광 특성을 도시한 그래프이다. 도 3b는 전자장치로부터 방출된 광의 시야각에 따른 Xr의 삼자극치값의 변화를 도시한 그래프이다.
도 1a 및 도 1b에 도시된 것과 같이, 전자장치(ED)는 표시면(ED-IS)을 통해 이미지(IM)를 표시할 수 있다. 표시면(ED-IS)은 제1 방향축(DR1) 및 제2 방향축(DR2)이 정의하는 면과 평행한다. 표시면(ED-IS)의 법선 방향, 즉 전자장치(ED)의 두께 방향은 제3 방향축(DR3)이 지시한다.
이미지가 표시되는 방향을 상기 제3 방향축(DR3)과 동일하게 설정된 상태에서, 각 부재들 또는 유닛들의 상면(또는 전면)과 하면(또는 배면)이 제3 방향축(DR3)에 의해 구분된다. 이하, 제1 내지 제3 방향들은 제1 내지 제3 방향축들(DR1, DR2, DR3) 각각 이 지시하는 방향으로써 동일한 도면 부호를 참조한다.
본 발명의 일 실시예에서 평면형 표시면을 구비한 전자장치(ED)를 도시하였으나, 이에 제한되지 않는다. 전자장치(ED)는 곡면형 표시면을 더 포함할 수 있다. 전자장치(ED)는 입체형 표시면을 포함할 수도 있다. 입체형 표시면은 서로 다른 방향을 지시하는 복수 개의 표시영역들을 포함하고, 예컨대, 다각 기둥형 표시면을 포함할 수도 있다.
본 실시예에 따른 전자장치(ED)는 리지드 표시장치일 수 있다. 그러나 이에 제한되지 않고, 본 발명에 따른 전자장치(ED)는 펼쳐진 상태에서 도 1a의 형상을 갖는 플렉서블 전자장치(ED)일 수 있다. 본 실시예에서 휴대 단말기에 적용될 수 있는 전자장치(ED)를 예시적으로 도시하였다. 도시하지 않았으나, 메인보드에 실장된 전자모듈들, 카메라 모듈, 전원모듈 등이 전자장치(ED)과 함께 브라켓/케이스 등에 배치됨으로써 핸드폰 단말기를 구성할 수 있다.
도 1a 및 도 1b에 도시된 것과 같이, 표시면(ED-IS)은 이미지(IM)가 표시되는 표시영역(ED-DA) 및 표시영역(ED-DA)에 인접한 비표시영역(ED-NDA)을 포함한다. 비표시영역(ED-NDA)은 이미지가 표시되지 않는 영역이다. 도 1a에는 이미지(IM)의 일 예로 아이콘 이미지들을 도시하였다. 비표시영역(ED-NDA)은 통상적으로 전자장치의 베젤을 이룬다.
표시영역(ED-DA)은 사각형상일 수 있다. 비표시영역(ED-NDA)은 표시영역(ED-DA)을 에워싸을 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않고, 표시영역(ED-DA)의 형상과 비표시영역(ED-NDA)의 형상은 상대적으로 디자인될 수 있다. 예컨대, 제1 방향(DR1)에서 마주하는 영역에만 비표시영역(ED-NDA)이 배치될 수 있다.
도 1a 및 도 1b에 도시된 것과 같이, 사용자(UE)는 특정한 위치에서 전자장치(ED)의 서로 다른 위치들을 바라봄에 따라 시야각들(θ0, θ1, θ2)이 변화된다. 전자장치(ED)에서 표시된 백색 이미지를 바라본 시야각에 따라 백색 이미지는 사용자에게 다르게 느껴질 수 있다. 여기서, 백색 이미지는 배경 이미지 또는 표시영역(ED-DA) 전체에서 표시되는 단일 이미지일 수 있다.
표시패널(DP)에서 방사된 광들은 시야각들(θ0, θ1, θ2)에 따라 다르게 사용자에게 제공되기 때문이다. 방사된 광들 중 제1 시야각(θ0)에 대응하는 성분의 진행 경로와 제2 시야각(θ1)에 대응하는 성분의 진행 경로와 제3 시야각(θ2)에 대응하는 성분의 진행 경로는 서로 다르기 때문이다. 또한, 표시패널의 내부(예컨대 유기 발광층)에서 생성된 광은 복수 개의 층들을 통과하여 외부에 방출되는데, 복수 개의 층들에 의한 간섭 현상이 광의 진행 경로에 따라 달라지기 때문이다.
도 2 내지 도 3b를 참조하여 설명되는 그래프는 시야각에 따른 Xr의 삼자극치값(tristimulus values), Yg의 삼자극치값, 및 Zb의 삼자극치값에 기초한다. Xr은 광의 스펙트럼 중 적색 성분의 X 삼자극치값으로 정의되고, Yg은 광의 스펙트럼 중 녹색 성분의 Y 삼자극치값으로 정의되고, Zb은 광의 스펙트럼 중 청색 성분의 Z 삼자극치값으로 정의된다. 이하에서 설명되는 그래프는 CIE 1931 색좌표에 도시되었다.
도 2에 도시된 그래프는 전자장치(ED)로부터 표시된 백색 이미지의 시야각에 따른 색감 변화를 나타낸다. 백색 이미지의 색감변화에 영향을 미치는 인자들을 확인한 결과, 적색 파장범위에 대하여 Xr의 삼자극치값, 청색 파장범위에 대하여 Yg의 삼자극치값, 청색 파장범위에 대하여 Zb의 삼자극치값이 큰 영향을 주었다. 이러한 결과를 관계식으로 표현하면 아래와 같다.
WΔx = - 0.0227 + 0.0934Xr + 0.0196Yg - 0.0917Zb
WΔy = - 0.00777 + 0.0337Xr + 0.142Yg - 0.167Zb
상기 관계식은 적색 파장범위, 청색 파장범위, 청색 파장범위의 휘도 변화가 백색 이미지의 색감 변화에 영향을 준다는 것을 의미한다. 시야각에 따라 적색 파장범위, 청색 파장범위, 청색 파장범위의 휘도 변화를 제어할 수 있다면, 백색 이미지의 시야각에 따른 색감 변화를 제어할 수 있다.
전자장치(ED)로부터 30㎝ 높이(H1)에서 서로 다른 시야각에서 측정된 광의 스펙트럼들에 근거하여 시야각에 따른 삼자극치값을 산출한다. 컬러매칭 함수를 이용하여 광의 스펙트럼으로부터 삼자극치값을 산출하고, 삼자극치값을 노멀라이즈하여 시야각에 따른 색좌표 값을 산출한다.
전자장치(ED)로부터 30㎝의 높이(H1, 도 1b 참고)에서 방출된 광의 스펙트럼을 측정한 것은 휴대 단말기를 사용하는 사용자의 형태를 고려한 것이다.
도 2에 도시된 블랙 바디 커브(BBC, black body curve)는 백색에 대응한다. 시야각 0°(도 1의 제1 시야각(θ0))에서 측정된 광의 스펙트럼을 기준값으로 설정하였다. 기준값에 해당하는 광의 스펙트럼은 (0,0)의 색좌표로 표시할 수 있다.
제1 그래프(GH-R)는 비교예에 따른 전자장치로부터 방출된 광의 스펙트럼을 분석한 것이다. 제1 그래프(GH-R)에 따르면, 시야각 20°내지 40°에 대응하는 색좌표는 블랙 바디 커브(black body curve)의 하측 또는 우측에 배치된다. 따라서 시야각 20°내지 40°의 지점을 바라볼 때 백색 이미지는 사용자에게 적색화된 백색(reddish-white)으로 느껴진다. 시야각 20°내지 40°에 대응하게 측정된 광의 스펙트럼은 블랙 바디 커브(black body curve) 대비 Xr의 삼자극치값(tristimulus values)이 크거나 Yg의 삼자극치값이 작다.
길이(L1, 도 1b 참고)가 10㎝ 내지 20㎝인 전자장치(ED, 도 1b 참조)에서 표시한 백색 이미지에 대하여, 30㎝ 높이(H1)에서 전자장치(ED)의 일측을 0°의 시야각으로 주시하였을 때 백색으로 인지된 것과 달리, 타측을 20°내지 40°의 시야각으로 주시하였을 때 적색화된 백색으로 느껴진다.
도 3a의 제2 그래프(GH-S)는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자장치로부터 방출된 광의 스펙트럼을 분석한 것이다. 제2 그래프(GH-S)에 따르면 시야각 20°내지 40°에 대응하는 색좌표가 블랙 바디 커브(black body curve)의 상측 또는 좌측에 배치된다. 따라서 시야각 20°내지 40°의 지점을 바라볼 때 백색 이미지는 사용자에게 적색화되지 않는다.
여기서, 제2 그래프(GH-S)의 20°내지 40°범위 밖의 색좌표는 제1 그래프(GH-S) 대비 크게 변화되지 않는 것을 알 수 있다. 이는 후술하는 것과 같이, 소정 두께 이상의 광학거리를 갖는 층을 제어하되, 소정 두께 이하의 광학거리를 갖는 층은 일정한 두께로 고정시키기 때문이다.
도 3b에 도시된 제1 그래프(GH-RR)은 비교예에 따른 전자장치의 시야각에 따른 Xr의 삼자극치값 변화를 나타낸다. 도 3b에 도시된 제2 그래프(GH-SR)은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자장치의 시야각에 따른 Xr의 삼자극치값 변화를 나타낸다. 전자장치로부터 방출된 광의 스펙트럼을 시야각에 따라 측정하고, 측정된 스펙트럼으로부터 Xr의 삼자극치값을 산출한 것이다. 본 실시예에 따르면 시야각 20°내지 40°에 있어서 Xr의 삼자극치값이 비교예 대비 감소된 것을 알 수 있다. 또한, 제2 그래프(GH-SR)의 시야각 20°내지 40°범위 밖의 Xr의 삼자극치값은 제1 그래프(GH-RR) 대비 크게 변화되지 않은 것을 알 수 있다. 본 실시예와 같이, Xr의 삼자극치값을 감소시켜 백색 이미지의 적색화를 방지할 수 있다.
도 3a 및 도 3b를 참조하여 설명한 실시예와 달리, 본 발명의 일 실시예에 있어서 Yg의 삼자극치값을 증가시켜 백색 이미지의 적색화를 방지할 수도 있다. 한편, Zb의 삼자극치값은 블랙 바디 커브(black body curve)를 따라 증감하기 때문에 백색 이미지의 적색화에 미치는 영향이 낮다.
본 발명에 따르면, 표시패널에 배치되는 상부 적층 구조물의 물질과 두께를 제어함으로써 전자장치로부터 방출되는 광의 Xr의 삼자극치값과 Yg의 삼자극치값을 주기적으로 제어할 수 있다. 이러한 제어는 Xr의 삼자극치값을 주기적으로 감소시키거나, Yg의 삼자극치값을 주기적을 증가시킬 수 있다. Xr의 삼자극치값을 주기적으로 감소시키는 동시에 Yg의 삼자극치값을 주기적을 증가시킬 수도 있다. 이하, 도 4a 내지 도 10을 참조하여 상부 적층 구조물 및 광학거리에 대해 좀 더 상세히 설명한다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자장치(ED)의 단면도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시패널(DP)의 평면도이다. 도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 화소(PX)의 등가회로도이다. 도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시패널(DP)의 단면도이다. 도 6c는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시패널(DP)로부터 생성된 광들의 발광 스펙트럼을 도시한 그래프들이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전자장치(ED)는 표시패널(DP), 입력감지유닛(ISU), 반사방지유닛(RPU), 및 윈도우유닛(WU)을 포함할 수 있다. 표시패널(DP)은 이미지를 생성하고, 입력감지유닛(ISU)은 외부입력(예컨대, 터치 이벤트)의 좌표정보를 획득한다. 반사방지유닛(RPU)은 외부에서 입사된 광의 반사율을 감소시키고, 윈도우유닛(WU)은 표시면(ED-IS)을 제공한다. 표시패널(DP), 입력감지유닛(ISU), 반사방지유닛(RPU), 및 윈도우유닛(WU) 중 적어도 일부의 구성들은 연속공정에 의해 형성되거나, 적어도 일부의 구성들은 접착부재를 통해 서로 결합될 수 있다.
도 4a 및 도 4b에는 접착부재로써 감압접착필름(PSA, Pressure Sensitive Adhesive film)이 예시적으로 도시되었다. 이하에서 설명되는 접착부재는 통상의 접착제 또는 점착제를 포함할 수 있고 특별히 제한되지 않는다. 본 발명의 일 실시예에서 반사방지유닛(RPU)은 다른 구성으로 대체되거나 생략될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서 입력감지유닛(ISU)은 생략될 수 있다.
도 4a를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시패널(DP)은 발광형 표시패널일 수 있다. 예컨대, 표시패널(DP)은 유기발광 표시패널 또는 퀀텀닷 발광 표시패널일 수 있다. 유기발광 표시패널의 발광층은 유기발광물질을 포함할 수 있다. 퀀텀닷 발광 표시패널의 발광층은 퀀텀닷, 및 퀀텀로드 등을 포함할 수 있다. 이하, 표시패널(DP)은 유기발광 표시패널로 설명된다.
입력감지유닛(ISU)은 적어도 하나의 도전층과 적어도 하나의 절연층을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 도전층은 복수 개의 센서전극들을 포함할 수 있다. 입력감지유닛(ISU)은 정전용량식 터치패널과 같이 복수 개의 센서전극들을 포함할 수 있다.
반사방지유닛(RPU)은 윈도우유닛(WU)의 상측으로부터 입사되는 자연광(또는 태양광)의 반사율을 감소시킨다. 본 발명의 일 실시예에 따른 반사방지유닛(RPU)은 위상지연자(retarder) 및 편광자(polarizer)를 포함할 수 있다. 위상지연자는 필름타입 또는 액정 코팅타입일 수 있고, λ/2 위상지연자 및/또는 λ/4 위상지연자를 포함할 수 있다. 편광자 역시 필름타입 또는 액정 코팅타입일 수 있다. 필름타입은 연신형 합성수지 필름을 포함하고, 액정 코팅타입은 소정의 배열로 배열된 액정들을 포함할 수 있다. 위상지연자 및 편광자는 보호필름을 더 포함할 수 있다. 위상지연자(retarder) 및 편광자(polarizer) 자체 또는 보호필름이 반사방지유닛(RPU)의 베이스층으로 정의될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 반사방지유닛(RPU)은 컬러필터들을 포함할 수 있다. 컬러필터들은 소정의 배열을 갖는다. 표시패널(DP)에 포함된 화소들의 발광컬러들을 고려하여 컬러필터들의 배열이 결정될 수 있다. 반사방지유닛(RPU)은 컬러필터들에 인접한 블랙매트릭스를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우유닛(WU)은 베이스층(WP-BS) 및 차광 패턴(WP-BZ)을 포함한다. 베이스층(WP-BS)는 유리 기판 및/또는 합성수지 필름 등을 포함할 수 있다. 베이스층(WP-BS)은 단층으로 제한되지 않는다. 베이스층(WP-BS)은 접착부재로 결합된 2 이상의 필름들을 포함할 수 있다.
차광 패턴(WP-BZ)은 베이스층(WP-BS)에 부분적으로 중첩한다. 차광 패턴(WP-BZ)은 베이스층(WP-BS)의 배면에 배치되어 표시장치(DD)의 베젤영역 즉, 비표시영역(DD-NDA, 도 1a 참조)을 정의할 수 있다.
차광 패턴(WP-BZ)은 유색의 유기막으로써 예컨대, 코팅 방식으로 형성될 수 있다. 별도로 도시하지는 않았으나, 윈도우유닛(WU)은 베이스층(WP-BS)의 전면에 배치된 기능성 코팅층을 더 포함할 수 있다. 기능성 코팅층은 지문 방지층, 반사 방지층, 및 하드 코팅층 등을 포함할 수 있다.
도 4a에 도시된 입력감지유닛(ISU), 반사방지유닛(RPU), 및 윈도우유닛(WU)은 "패널형" 유닛으로 다른 구성과 접착부재를 통해 결합된다. 즉 패널형 유닛은 베이스층, 예컨대 합성수지 필름, 복합재료 필름, 유리 기판 등을 포함한다. 본 발명에 따르면, 입력감지유닛(ISU), 반사방지유닛(RPU), 및 윈도우유닛(WU)은 "패널형" 유닛으로 제한되지 않는다. 본 발명의 일 실시예에 따른 입력감지유닛(ISU), 반사방지유닛(RPU), 및 윈도우유닛(WU)은 "층형" 유닛일 수 있다.
"층형" 유닛은 다른 구성과 연속공정을 통해 형성된다. 다시 말해, "층형" 유닛의 최저층은 다른 유닛 또는 표시패널(DP)이 제공하는 베이스면 상에 배치된다. 도 4b에는 입력감지층(ISL)을 포함하는 전자장치를 예시적으로 도시하였다. 표시패널(DP)의 최상층(베이스면)에는 입력감지층(ISL)의 최저층, 예컨대, 절연층 또는 도전층이 직접 배치될 수 있다.
도 5a에 도시된 것과 같이, 표시패널(DP)은 구동회로(GDC), 복수 개의 신호라인들(SGL, 이하 신호라인들), 복수 개의 신호패드들(DP-PD, 이하 신호패드들) 및 복수 개의 화소들(PX-R, PX-G, PX-B, 이하 화소들)을 포함할 수 있다. 구동회로(GDC)는 주사 구동회로를 포함할 수 있다. 신호라인들(SGL)은 주사 라인들(GL), 데이터 라인들(DL), 전원 라인(PL), 및 제어신호 라인(CSL)을 포함할 수 있다. 제어신호 라인(CSL)은 주사 구동회로에 제어신호들을 제공할 수 있다. 신호패드들(DP-PD)은 신호라인들(SGL) 중 대응하는 신호라인에 연결된다. 신호패드들(DP-PD)은 미 도시된 회로기판에 연결될 수 있다.
표시패널(DP)은 평면상에서 화소영역(DP-PX)과 주변영역(DP-SA)을 포함할 수 있다. 화소영역(DP-PX)은 화소들(PX-R, PX-G, PX-B 이 배치된 영역이고, 주변영역(DP-SA)은 화소들(PX-R, PX-G, PX-B)이 미배치된 영역일 수 있다. 화소영역(DP-PX)과 주변영역(DP-SA)은 도 1a에 도시된 표시영역(ED-DA)과 비표시영역(ED-NDA)에 대응하되, 이들과 반드시 일치하는 것으로 제한되지는 않는다.
화소들(PX-R, PX-G, PX-B) 각각은 유기발광 다이오드와 그에 연결된 화소 구동회로를 포함한다. 화소들(PX-R, PX-G, PX-B)은 발광하는 컬러에 따라 복수 개의 그룹으로 구분될 수도 있다. 화소들(PX-R, PX-G, PX-B)은 예컨대, 적색 화소들(PX-R), 청색 화소들(PX-R), 블루 화소들(PX-B)을 포함할 수 있다. 화소들(PX-R, PX-G, PX-B)은 서로 다른 물질의 유기 발광층을 포함할 수 있다.
도 6a에는 도 5에 도시된 화소들(PX-R, PX-G, PX-B) 중 어느 하나의 화소(PX)를 도시하였다. 유기발광 다이오드(OLED)는 전면 발광형 다이오드이거나, 배면 발광형 다이오드일 수 있다. 화소(PX)는 유기발광 다이오드(OLED)를 구동하기 위한 화소 구동회로로써 제1 트랜지스터(T1, 또는 스위칭 트랜지스터), 제2 트랜지스터(T2, 또는 구동 트랜지스터), 및 커패시터(Cst)를 포함한다. 제1 전원 전압(ELVDD)은 제2 트랜지스터(T2)에 제공되고, 제2 전원 전압(ELVSS)은 유기발광 다이오드(OLED)에 제공된다. 제2 전원 전압(ELVSS)은 제1 전원 전압(ELVDD) 보다 낮은 전압일 수 있다.
제1 트랜지스터(T1)는 주사 라인(GL)에 인가된 주사 신호에 응답하여 데이터 라인(DL)에 인가된 데이터 신호를 출력한다. 커패시터(Cst)는 제1 트랜지스터(T1)로부터 수신한 데이터 신호에 대응하는 전압을 충전한다. 제2 트랜지스터(T2)는 유기발광 다이오드(OLED)에 연결된다. 제2 트랜지스터(T2)는 커패시터(Cst)에 저장된 전하량에 대응하여 유기발광 다이오드(OLED)에 흐르는 구동전류를 제어한다.
등가회로는 하나의 일 실시예에 불과하며 이에 제한되지 않는다. 화소(PX)는 복수 개의 트랜지스터들을 더 포함할 수 있고, 더 많은 개수의 커패시터들을 포함할 수 있다. 유기발광 다이오드(OLED)는 전원 라인(PL)과 제2 트랜지스터(T2) 사이에 접속될 수도 있다.
도 6b에 도시된 것과 같이, 베이스 기판(DS-G) 상에 회로 소자층(DS-CL) 및 표시 소자층(DS-OLED)이 순차적으로 배치된다. 본 실시예에서 회로 소자층(DS-CL)은 복수 개의 절연층을 포함할 수 있다. 복수 개의 절연층은 버퍼막(BFL), 제1 무기막(10), 제2 무기막(20) 및 유기막(30)을 포함할 수 있다. 무기막 및 유기막의 재료는 특별히 제한되지 않고, 본 발명의 일 실시예에서 버퍼막(BFL)은 선택적으로 배치/생략될 수 있다.
버퍼막(BFL) 상에 제1 트랜지스터(T1) 및 제2 트랜지스터(T2)이 배치될 수 있다. 한편, 본 발명의 다른 실시예에서 제1 트랜지스터(T1) 및 제2 트랜지스터(T2) 중 적어도 일부는 바텀 게이트 구조로 변형되어 실시될 수 있다.
유기막(30) 상에는 화소 정의막(PDL) 및 유기발광 다이오드(OLED)가 배치될 수 있다. 화소 정의막(PDL)은 유기물질을 포함할 수 있다. 유기막(30) 상에 제1 전극(AE)이 배치된다. 제1 전극(AE)은 유기막(30)을 관통하는 관통홀을 통해 제2 트랜지스터(T2)의 출력전극에 연결된다. 화소 정의막(PDL)에는 개구부(OP)가 정의된다. 화소 정의막(PDL)의 개구부(OP)는 제1 전극(AE)의 적어도 일부분을 노출시킨다. 본 발명의 일 실시예에서 화소 정의막(PDL)은 생략될 수도 있다.
제1 전극(AE) 상에 정공 제어층(HCL), 발광층(EML), 전자 제어층(ECL) 및 제2 전극(CE)이 순차적으로 배치될 수 있다. 정공 제어층(HCL)은 정공 수송층을 포함할 수 있다. 정공 제어층(HCL)은 정공 수송층과 제1 전극(AE) 사이에 배치된 정공 주입층을 더 포함할 수 있다. 전자 제어층(ECL)은 전자 수송층을 포함할 수 있다. 전자 제어층(ECL)은 전자 수송층과 제2 전극(CE) 사이에 배치된 전자 주입층을 더 포함할 수 있다. 제2 전극(CE)은 은(Ag), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 니켈(Ni) 포함할 수 있다.
제2 전극(CE) 상에 상부 적층 구조물(UIL)이 배치된다. 상부 적층 구조물(UIL)은 복수 개의 절연층들을 포함한다. 복수 개의 절연층들은 그 기능에 따라 복수 개의 그룹으로 구분될 수 있다. 상부 적층 구조물(UIL)에 대한 상세한 설명은 후술한다.
도 6c에는 적색 화소(PX-R), 청색 화소(PX-G), 블루 화소(PX-B)의 유기발광 다이오드들로부터 생성된 광들의 발광 스펙트럼들을 도시하였다. Y축은 발광 강도(Emission intensity)을 나타내며 제1 그래프(L-B), 제2 그래프(L-G), 및 제3 그래프(L-R)의 발광 강도는 서로 연관되지 않는다.
제1 그래프(L-B)에 도시된 것과 같이, 블루 화소(PX-B)에서 생성된 제1 광은 제1 중심 파장범위에서 피크를 갖는다. 여기서 중심 파장범위는 피크 파장이 배치될 수 있는 범위로 정의된다. 제1 광은 적어도 410nm 이상 내지 480nm 이하의 파장을 갖고, 제1 중심 파장범위는 440nm 이상 내지 460nm 이하일 수 있다. 제2 그래프(L-G)에 도시된 것과 같이, 청색 화소(PX-G)에서 생성된 제2 광은 제2 중심 파장범위에서 피크를 갖는다. 제2 광은 적어도 500nm 이상 내지 570nm 이하의 파장을 갖고, 제2 중심 파장범위는 515nm 이상 내지 545nm 이하일 수 있다. 제3 그래프(L-B)에 도시된 것과 같이, 적색 화소(PX-R)에서 생성된 제3 광은 제3 중심 파장범위에서 피크를 갖는다. 제3 광은 적어도 580nm 이상 내지 675nm 이하의 파장을 갖고, 제3 중심 파장범위는 610nm 이상 내지 645nm 이하일 수 있다.
도 7a 내지 도 7d는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시패널들(DP)의 적층구조를 도시한 단면도이다. 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시패널의 광학거리에 따른 MPCD(Minimum Perceptible Color Difference) 변화를 도시한 그래프이다. 도 7a 내지 도 7d에는 유기발광 다이오드(OLED) 및 유기발광 다이오드(OLED) 상에 배치된 상부 적층 구조물(UIL)을 단순화하여 도시하였다.
도 7a 내지 도 7d에 도시된 것과 같이, 상부 적층 구조물(UIL)은 복수 개의 층들(layers)을 포함한다. 상부 적층 구조물(UIL)의 층들은 유기발광 다이오드(OLED) 상에 인접하게 배치되어, 유기발광 다이오드(OLED)로부터 방출된 광에 간섭현상을 일으킨다. 도 3a의 제2 그래프(GH-S)와 같이 시야각 20°내지 40°에서 측정된 색좌표가 블랙 바디 커브(black body curve)의 상측 또는 좌측에 배치된 것은 상부 적층 구조물(UIL)이 후술하는 특정한 조건을 만족하기 때문이다.
"특정한 조건"은 제2 전극(CE)으로부터 복수 개의 층들 중 기준층 사이에 배치된 층들(이하, 간섭층들로 명명됨)의 광학거리에 의해 결정될 수 있다. 단일층의 광학거리는 단일층의 굴절률과 단일층의 두께의 곱으로 정의된다. 복수개의 층들을 포함하는 구조물의 광학거리는 복수개의 층들의 광학거리들의 합으로 정의된다.
도 8에 도시된 것과 같이, 제2 전극(CE)의 상면으로부터 광학거리 4000nm보다 멀리 배치된 층들은 유기발광 다이오드(OLED)의 가 간섭 거리보다 멀리 배치되기 때문에 간섭효과가 낮아져서 삼자극치값의 변화에 영향을 미치지 못한다. 따라서, 기준층은 제2 전극(CE)의 상면으로부터 광학거리 4000nm 내에 상면이 배치되는 층으로 상술한 간섭층들 중 최상측에 배치된 간섭층으로 결정될 수 있다.
즉, 간섭층들은 아래의 수식을 만족한다. n1,z은 피크파장에 대한 첫번째 간섭층의 두께방향의 굴절률이다. d1은 첫번째 간섭층의 두께이다. nq,z은 피크파장에 대한 기준층의 두께방향의 굴절률이다. dq은 기준층의 두께이다.
Figure pat00009
도 7a 내지 도 7d에 도시된 것과 같이, 상부 적층 구조물(UIL)은 제1 보호층(CPL), 제2 보호층(PCL), 봉지층(TFE)을 포함할 수 있다. 상부 적층 구조물(UIL)은 상기 층들 이외의 다른 층들을 더 포함하거나, 상기 층들 중 일부가 생략될 수도 있다.
제1 보호층(CPL)은 후속 공정, 예컨대 플라즈마 공정으로부터 제2 전극(CE)이 손상되는 것을 방지한다. 제1 보호층(CPL)은 유기물질을 포함할 수 있다. 제1 보호층(CPL)은 예컨대, HT01이라는 명명되는 정공 수송 재료를 포함할 수 있다. 그밖에 제1 보호층(CPL)은 도 6b를 참조하여 설명한 유기발광 다이오드(OLED)에 사용되는 다른 유기재료를 포함할 수 잇다. 제1 보호층(CPL)의 굴절률은 1.5 내지 2.2일 수 있고, 두께는 45nm 내지 120nm 일 수 있다.
제2 보호층(PCL)은 후속되는 무기물의 화학적 기상 증착공정으로부터 유기층인 제1 보호층(CPL)이 손상되는 것을 방지한다. 제2 보호층(PCL)은 물리적 기상 증착 방식인 스퍼터링 방식에 의해 형성될 수 있다. 제2 보호층(PCL)은 예컨대, LIF를 포함할 수 있다. 제2 보호층(PCL)의 굴절률은 1.3 내지 2.2일 수 있고, 두께는 10nm 내지 50nm 일 수 있다.
봉지층(TFE)은 유기발광 다이오드(OLED)를 밀봉한다. 봉지층(TFE)은 적어도 하나의 무기막(이하, 봉지 무기막)과 적어도 하나의 유기막(이하, 봉지 유기막)을 포함할 수 있다.
봉지 무기막은 수분/산소로부터 유기발광 다이오드(OLED)을 보호하고, 봉지 유기막은 먼지 입자와 같은 이물질로부터 유기발광 다이오드(OLED)을 보호한다. 봉지 무기막은 실리콘 나이트라이드층, 실리콘 옥시 나이트라이드층, 실리콘 옥사이드층, 티타늄옥사이드층, 또는 알루미늄옥사이드층 등을 포함할 수 있고, 이에 특별히 제한되지 않는다. 봉지 유기막은 아크릴 계열 유기막을 포함할 수 있고, 특별히 제한되지 않는다. 봉지 무기막과 봉지 유기막은 증착방식에 의해 형성될 수 있고, 특히 봉지 유기막은 아크릴계 모노머를 증착하여 형성될 수 있다.
도 7a에는 제1 봉지 무기막(IOL1), 봉지 유기막(OL), 제2 봉지 무기막(IOL2)이 순차적으로 적층된 봉지층(TFE), 도 7b에는 봉지 유기막(OL)과 봉지 무기막(IOL2) 이 순차적으로 적층된 봉지층(TFE), 도 7c 및 도 7d에는 봉지 무기막(IOL2)과 봉지 유기막(OL)이 순차적으로 적층된 봉지층(TFE)을 예시적으로 도시하였다.
도 7a에 도시된 상부 적층 구조물(UIL)에 있어서, 기준층(RL)은 제1 봉지 무기막(IOL1)일 수 있다. 여기서 제1 봉지 무기막(IOL1)의 굴절률은 1.5 내지 1.9일 수 있고, 두께는 800nm 내지 2000nm일 수 있다. 봉지 유기막(OL)의 굴절률은 1.4 내지 1.8 일 수 있고, 두께는 1000nm 내지 12000nm일 수 있다. 제2 봉지 무기막(IOL2)의 굴절률은 1.5 내지 1.9 일 수 있고, 두께는 800nm 내지 2000nm일 수 있다.
제1 보호층(CPL)과 제2 보호층(PCL)의 두께는 상대적으로 얇기 때문에 봉지층(TFE)의 적층구조에 의해 기준층(RL)이 결정된다. 도 7a에 있어서 2 전극(CE)의 상면으로부터 광학거리 4000nm에 상면이 배치된 제1 봉지 무기막(IOL1)이 기준층(RL)으로 결정된다.
도 7b에 도시된 상부 적층 구조물(UIL)에 있어서, 기준층(RL)은 봉지 유기막(OL)일 수 있다. 봉지 유기막(OL)의 굴절률은 1.4 내지 1.8 일 수 있고, 두께는 1000nm 내지 3000nm일 수 있다. 봉지 무기막(IOL)은 도 7a의 제2 봉지 무기막(IOL2)과 실질적으로 동일한 조건으로 형성될 수 있다.
도 7c에 도시된 상부 적층 구조물(UIL)에 있어서, 기준층(RL)은 봉지 유기막(OL)일 수 있다. 봉지 유기막(OL)의 굴절률은 1.4 내지 1.8 일 수 있고, 두께는 1000nm 내지 2500nm일 수 있다. 이때, 봉지 무기막(IOL)은 굴절률은 1.5 내지 1.9일 수 있고, 두께는 500nm 내지 1600nm일 수 있다.
도 7b 및 도 7c에서 봉지 유기막(OL)이 기준층(RL)인 상부 적층 구조물(UIL)을 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 일 실시예에서 봉지 무기막(IOL)이 기준층(RL)일 수 있다. 이때, 봉지 유기막(OL)은 싱대적으로 얇은 두께를 갖고, 봉지 무기막(IOL)은 상대적으로 큰 두께를 갖는다.
도 7d에 도시된 상부 적층 구조물(UIL)에 있어서, 기준층(RL)은 봉지 유기막(OL)일 수 있다. 봉지 유기막(OL)의 굴절률은 1.4 내지 1.8 일 수 있고, 두께는 1000nm 내지 2000nm일 수 있다. 이때, 제1 봉지 무기막(IOL1)은 도 7a의 제1 봉지 무기막(IOL1)보다 얇을 수 있다. 제1 봉지 무기막(IOL1)의 굴절률은 1.5 내지 1.9일 수 있고, 두께는 500nm 내지 1600nm일 수 있다. 제2 봉지 무기막(IOL2)은 은 도 7a의 제2 봉지 무기막(IOL2)과 동일한 조건으로 형성될 수 있다. 제2 봉지 무기막(IOL2)의 굴절률은 1.5 내지 1.9 일 수 있고, 두께는 800nm 내지 2000nm일 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시패널(DP)로부터 생성된 광의 진행 경로를 도시한 단면도이다. 도 10a는 본 발명의 일 실시예에 따른 상부 적층 구조물(UIL)의 일부분에 대한 광 간섭 경로를 도시한 단면도이다. 도 10b는 본 발명의 일 실시예에 따른 상부 적층 구조물(UIL)의 층간 반사율을 나타낸 그래프이다. 도 10c는 본 발명의 일 실시예에 따른 상부 적층 구조물(UIL)의 층간 위상 변화를 나타낸 그래프이다. 이하, 도 9 내지 도 10c를 참조하여 제2 전극(CE)으로부터 기준층까지의 간섭층들이 시야각 20°내지 40°에서 측정된 광의 삼자극치값에 미치는 영향에 대해 좀 더 상세히 설명한다.
도 9는 발광층(EML)에서 생성된 광이 전자장치(ED)로부터 방출되기 까지의 경로를 도시하였다. 도 4a에 도시된 전자장치(ED)를 일예로 도시하였다. 본 실시예에 따르면, 전자장치(ED)는 패널형 입력감지유닛(ISU)을 포함하고, 윈도우유닛(WU)의 베이스층(WP-BS)의 상면을 전자장치(ED)의 최상면으로 정의한다. 또한, 입력감지유닛(ISU)은 하나의 무기층(IOL-I)과 하나의 도전층(CP-I)를 포함한다. 본 실시예는 도 7a에 도시된 상부 적층 구조물(UIL)을 포함하는 전자장치(ED)를 기준으로 설명한다. 제1 보호층(CPL), 제2 보호층(PCL), 및 제1 봉지 무기막(IOL1)은 도 8에 있어서 제4 층(CPL), 제5 층(PCL), 및 제6 층(IOL1)으로 표현되었다.
수학식 1 내지 3에 따르면 분광강도(Le,Ω,λ)값이 증가할수록 Xr의 삼자극치값, Yg의 삼자극치값, Zb의 삼자극치값은 증가하는 것으로 볼 수 있다.
수학식 1
Figure pat00010
수학식 2
Figure pat00011
수학식 3
Figure pat00012
아래의 논문 "Simulation of light emission from thin-film microcavities", Kristiaan A. Neyts, J. Opt. Soc. Am. A/Vol. 15, No. 4/April 1998 에 따르면, 복수 개의 층들을 통과한 광의 세기(intensity) K 값은 아래의 수학식 4에 의해 결정될 수 있다. 수학식 4의 K값은 수학식 1 내지 3의 Le,Ω,λ 값과 실질적으로 동일할 수 있다.
수학식 4
Figure pat00013
수학식 4로 표현된 n개(여기서 n은 3 이상의 자연수)의 층들을 통과한 광의 세기(intensity)는 도 9에 있어서 전자장치(ED)로부터 방출되는 광(ED-L, 이하 외부 방출광)의 세기에 적용할 수 있다. 발광층(EML-L)에서 생성된 광(EML-L, 이하 소스광)이 복수 개의 층들을, 즉 정공 제어층(HCL) 내지 베이스층(WP-BS), 통과하기 때문이다.
상기 수학식 4는 n개의 층들 중 i번째 층 내지 n번째 층의 간섭 효과를 확인하기 위해 아래의 수학식 5처럼 분리할 수 있다.
한편, 본 명세서에서 설명되는 수학식들은 TM 편광(transverse-magnetic polarization) 조건하에서 계산된다. TM 편광 조건은 아래의 관계식을 만족시킨다.
Figure pat00014
수학식 5에서 K'는 i번째 층으로 입사되는 광의 세기를 나타낸다. 여기서 발광층은 첫번째 층(i=1)이다.
수학식 5
Figure pat00015
수학식 6은 수학식 5의 i=4에 대응시켜 정리한 결과이다.
수학식 6
Figure pat00016
수학식 6에서 d4 내지 d6, 및 dn은 각층의 두께를 나타낸다. r(i,i+1)는 i번째 층과 i+1번째 층 사이의 반사계수를 의미한다. r(i,t)는 i번째 층과 i번째 층 아래에 배치된 층들 사이의 반사계수를 의미한다.
수학식 6의 분모인자는 아래의 수학식 7와 같다.
수학식 7
Figure pat00017
분모는 중괄호 인자들의 곱으로 해석될 수 있다. 중괄호 인자들은 복수 개의 층들에 각각 관련된다. 제4 층(CPL) 내지 제6 층(IOL1)이 외부 방출광의 세기 K에 미치는 영향은 수학식 8과 같이 표현될 수 있다.
수학식 8
Figure pat00018
수학식 8을 풀어내면 아래의 수학식9와 같다. 아래의 관계식을 이용하여 수학식 8을 전계하였다.
Figure pat00019
수학식 9
Figure pat00020
수학식 9에서 1을 제외한 6개 인자는 도 10a에 도시된 것과 같이 제4 층(CPL) 내지 제6 층(IOL1)에서 발생하는 6개의 간섭현상을 나타낸다. 6개 인자 중 첫번째 인자는 도 10a의 제1 간섭경로(LP4)에 대응하고, 두번째 인자는 도 10a의 제2 간섭경로(LP5)에 대응하고, 세번째 인자는 도 10a의 제3 간섭경로(LP6)에 대응하고, 네번째 인자는 도 10a의 제4 간섭경로(LP4-5)에 대응하고, 다섯번째 인자는 도 10a의 제5 간섭경로(LP5-6)에 대응하고, 여섯번째 인자는 도 10a의 제6 간섭경로(LP4-6)에 대응한다.
6개 인자를 제어하여 수학식 6의 분모값을 조절할 수 있다. 수학식 6의 분모값이 감소되면 외부 방출광의 세기 K가 증가되고, 분모값이 증가되면 외부 방출광의 세기값 K가 감소된다.
여섯개의 간섭경로들 중 제6 간섭경로(LP4-6)가 주요인자로 설정된다. 제2 간섭경로(LP5), 제3 간섭경로(LP6), 및 제5 간섭경로(LP5-6)는 인접하는 층 들 사이의 반사계수가 작아서 공진이 약하게 발생하므로 간섭효과를 무시할 수 있다.
도 10b에 있어서, 제1 그래프(G34)는 제3 층(CE)과 제4 층(CPL) 사이의 반사율을 나타내고, 제2 그래프(G45)는 제 4층(CPL)과 제5 층(PCL) 사이의 반사율을 나타내고, 제3 그래프(G56)는 제5 층(PCL)과 제6 층(IOL1) 사이의 반사율을 나타내고, 제4 그래프(G67)는 제6 층(IOL1)과 제7 층(OL) 사이의 반사율을 나타낸다.
제1 간섭경로(LP4), 제4 간섭경로(LP4-5)에 있어서 인접하는 층 들 사이의 반사계수는 상대적으로 크다. 그러나, 제6 층(IOL1)의 두께 대비 얇은 제4 층(CPL) 및 제5 층(PCL)은 변화시키지 않는다. 제4 층(CPL) 및 제5 층(PCL)의 두께를 변경하면 광효율과 45도 광특성이 변화되기 때문이다. 예를 들면, 도 3a에 도시된 제2 그래프(GH-S)에 있어서 시야각 20°내지 40°범위 밖의 색좌표를 크게 변화시키지 않기 위해 제1 간섭경로(LP4) 및 제4 간섭경로(LP4-5)에 대응하는 인자들은 고정시키고, 제6 간섭경로(LP4-6)에 대응하는 여섯번째 인자만을 조절하여 외부 방출광의 세기 K를 제어한다.
여기서, 제4 층(CPL) 및 제5 층(PCL)의 상대적으로 얇은 두께 범위는 300nm이하일 수 있다. 한편, 제4 층(CPL) 및 제5 층(PCL)은 10nm이상의 두께를 갖는다. 상기 수학식 9의 6번째 인자는 아래의 수학식 10과 같이 표현될 수 있다.
수학식 10
Figure pat00021
수학식 10은 간섭에 영향을 주는 인자인 위상을 별도로 분리하여 표현하였다. 도 10c에 있어서, 제1 그래프(G34)는 제3 층(CE)과 제4 층(CPL)의 계면을 반사하는 광의 위상 변화를 나타내고, 제2 그래프(G45)는 제4 층(CPL)과 제5 층(PCL)의 계면을 반사하는 광의 위상 변화를 나타내고, 제3 그래프(G56)는 제5 층(PCL)과 제6 층(IOL1)의 계면을 반사하는 광의 위상 변화를 나타내고, 제4 그래프(G67)는 제6 층(IOL1)과 제7 층(OL)의 계면을 반사하는 광의 위상 변화를 나타낸다. 제1 그래프(G34)와 같이, 제3 층(CE)과 제4 층(CPL)의 계면을 통과하는 광의 위상은 광의 파장에 따라 다르게 변화된다.
결과적으로 수학식 6은 수학식 11과 같이 표현될 수 있다.
수학식 11
Figure pat00022
수학식 11을 cosine 값으로 변화하고, 절대값을 풀어내면, 수학식 12와 같다.
수학식 12
Figure pat00023
수학식 12에 있어서, 분모의 cos 함수는 아래와 같다.
Figure pat00024
cos 함수의 괄호 인자에 의해 수학식 12로 표현되는 외부 방출광의 세기 K 값이 증가하거나 감소할 수 있다. 즉, cos 함수의 괄호 인자에 의해 Xr의 삼자극치값, Yg의 삼자극치값, Zb의 삼자극치값이 증가하거나 감소할 수 있다.
상기 cos 함수는 아래의 수학식 13과 같이 일반화될 수 있다.
수학식 13
Figure pat00025
수학식 12에서 제4 층(CPL)은 수학식 13에서 첫번째 층으로 표현되고, 첫번째 층은 제2 전극(CE)의 상면에 접촉하는 층이다. 첫번째 층부터 q번째 층까지 연속적으로 복수 개의 층들이 적층된다. q번째 층은 상술한 기준층에 해당한다.
수학식 13,
Figure pat00026
의 값이 0, 2π, 4π ... 이면, 수학식 12로 표현되는 외부 방출광의 세기 K 값이 증가한다. 즉, 첫번째 층부터 q번째 층까지의 적층 구조물에서 보강간섭이 발생한다.
수학식 13,
Figure pat00027
의 값이 π, 3π ... 이면, 수학식 12로 표현되는 외부 방출광의 세기 K 값이 감소된다. 즉, 첫번째 층부터 q번째 층까지의 적층 구조물에서 소멸간섭이 발생한다.
도 3a에 도시된 것과 같이, 제1 그래프(GH-R)가 제2 그래프(GH-S)와 같이 변화되기 위해서는 Xr의 삼자극치값을 감소시키거나, Yg의 삼자극치값을 증가시켜야 된다. 또는 2가지 조건을 모두 만족해야한다.
Xr의 삼자극치값을 감소시키기 위해서는 외부 방출광의 세기, K 값이 감소되어야 되고, 수학식 13의 괄호인자가 아래의 수학식 14을 만족해야 한다.
수학식 14
Figure pat00028
여기서, m은 0,1,2 ... 일 수 있다. d1 내지 dp는 각층의 두께인자이고, 예컨대 d1는 첫번째 층의 두께이다. 수학식 14에서 ki,z는 아래의 수학식 15와 같다.
수학식 15
Figure pat00029
수학식 15를 이용하여 수학식 14를 수학식 16과 같이 표현할 수 있다.
수학식 16
Figure pat00030
θair는 도 9에 도시된 외부 방출광(ED-L)의 출사각(θ)일 수 있고, 이는 도 1b에 도시된 시야각일 수 있다. θair 는 20° 내지 40°이다. 특히 θair 는 30°일 수 있다. λ는 첫번째 층에 입사되는 광의 피크파장이다. 여기서 n1,z은 피크파장에 대한 첫번째 층의 두께방향의 굴절률이다.
수학식 14 및 16에서 Ф1,CE는 아래의 수학식 17과 같다.
수학식 17
Figure pat00031
여기서, r1,CE는 첫번째 층, 즉 제2 전극(CE)의 상면에 접촉하는 층의 유기발광 다이오드(OLED)에 대한 반사계수를 나타낸다. 다시 말해, 제2 전극(CE)의 상면에 접촉하는 층의 제1 전극(AE)으로부터 제2 전극(CE)까지의 구조물에 대한 반사계수를 나타낸다. 따라서, Ф1,CE는 제2 전극(CE), 제1 전극(AE)의 굴절률 그리고, 제2 전극(CE), 제1 전극(AE) 사이에 배치된 층들의 두께 및 굴절률에 따라 결정될 수 있다. r1,CE는 허수값과 실수값을 포함할 수 있다. Im(r1,CE)≥0 이면 0≤Ф1,CE≤π의 조건을 만족하고, Im(r1,CE)<0 이면 π<Ф1,CE<2π의 조건을 만족한다.
Фq,q+1은 q번째 층(또는 기준층)의 굴절률이 q+1번째 층의 굴절률 보다 크면 π이고, q번째 층(또는 기준층)의 굴절률이 q+1번째 층의 굴절률 보다 작으면 0 이다.
Xr의 삼자극치값은 적색 화소(PX-R)로부터 생성된 광을 소멸 간섭시킴으로써 감소될 수 있다. 따라서, λ는 610nm 이상 내지 645nm 이하 일수 있다.
Yg의 삼자극치값을 감소시키기 위해서는 외부 방출광의 세기, K 값이 증가되어야 되고, 수학식 18을 만족해야 한다. 수학식 18의 인자들은 수학식 16과 동일하다.
수학식 18
Figure pat00032
Yg의 삼자극치값은 청색 화소(PX-R)로부터 생성된 광을 보강 간섭시킴으로써 증가될 수 있다. 따라서, λ는 515nm 이상 내지 545nm 이하 일수 있다.
Xr의 삼자극치값을 감소시키고, Yg의 삼자극치값을 증가시키기 위해 수학식 16와 18을 모두 만족시킬 수 있다. 이와 같이, 전자장치로부터 방출된 광의 Xr의 삼자극치값을 감소시켜 백색 이미지의 적색화(REEDISH) 현상을 방지할 수 있다. 전자장치로부터 방출된 광의 Yg의 삼자극치값을 증가시켜 백색 이미지의 적색화(REEDISH) 현상을 방지할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
ED: 전자장치 DM: 표시모듈
EM: 전자모듈 PM: 전원공급 모듈
ADP1, ADP2, ADP3: 접착부재 ARU: 반사방지유닛

Claims (20)

  1. 베이스층;
    상기 베이스층 상에 배치된 제1 전극, 상기 제1 전극 상에 배치된 발광층, 및 상기 발광층 상에 배치된 제2 전극을 포함하는 발광소자; 및
    상기 발광소자 상에 배치되고, 복수개의 층들을 포함하는 적층 구조물을 포함하고,
    상기 복수 개의 층 중 상기 제2 전극에 접촉하는 첫번째 층으로부터 q번째 층은 아래의 수학식 1 및 수학식 2 중 적어도 어느 하나를 만족하는 발광표시패널.
    [수학식 1]
    Figure pat00033

    [수학식 2]
    Figure pat00034

    상기 수학식 1 및 2에서 m은 0 및 자연수이고, n1,z 내지 nq,z는 상기 첫번째 층 내지 상기 q번째 층 각각의 두께방향의 굴절률이고, d1 내지 dq 는 상기 첫번째 층 내지 상기 q번째 층 각각의 두께이고,
    θair 는 20° 내지 40° 이고,
    수학식 1의 λ는 610nm 이상 내지 645nm 이하이고, 수학식 2의 λ는 515nm 이상 내지 545nm 이하이다.
    상기 수학식 1 및 2에서 Ф1,CE는 아래의 수학식 3이고,
    [수학식 3]
    Figure pat00035

    상기 수학식 3에서 r1,CE는 상기 첫번째 층의 상기 발광소자에 대한 반사계수로 정의되고, Im(r1,CE)≥0 이면 0≤Ф1,CE≤π이고, Im(r1,CE)<0 이면 π<Ф1,CE<2π이며,
    상기 수학식 1 및 2에서 Фq,q+1은 q번째 층의 굴절률이 q+1번째 층의 굴절률 보다 크면 π이고, q번째 층의 굴절률이 q+1번째 층의 굴절률 보다 작으면 0 이다.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 발광소자는 440nm 이상 내지 460nm 이하 범위에서 피크를 갖는 청색광을 생성하는 제1 발광소자, 515nm 이상 내지 545nm 이하 범위에서 피크를 갖는 녹색광을 생성하는 제2 발광소자, 및 610nm 이상 내지 645nm 이하 범위에서 피크를 갖는 적색광을 생성하는 제3 발광소자를 포함하는 발광표시패널.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 적층 구조물의 상기 첫번째 층으로부터 상기 q번째 층은 아래의 수학식 4를 만족하는 발광표시패널.
    [수학식 4]
    Figure pat00036
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 수학식 4에서 q는 3 내지 5인 발광표시패널.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 적층 구조물은 순차적으로 적층된 제1 유기층, 제1 무기층, 제2 무기층, 제2 유기층, 및 제3 무기층을 포함하는 발광표시패널.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 q번째층은 상기 제2 무기층인 것을 특징으로 하는 발광표시패널.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 제1 유기층은 상기 발광소자의 유기재료와 동일한 유기재료를 포함하고,
    상기 제1 유기층과 상기 제1 무기층의 두께는 300nm 이하인 발광표시패널.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 제1 무기층은 리튬 플로라이드를 포함하는 발광표시패널.
  9. 제6 항에 있어서,
    제2 무기층 및 제3 무기층 각각은, 실리콘 나이트라이드, 실리콘 옥시 나이트라이드, 실리콘 옥사이드, 티타늄 옥사이드층, 및 알루미늄 옥사이드 중 적어도 어느 하나를 포함하는 발광표시패널.
  10. 제6 항에 있어서,
    상기 제2 무기층의 굴절률은 1.5 내지 1.9일 수 있고, 상기 제2 무기층의 두께는 800nm 내지 2000nm인 발광표시패널.
  11. 제6 항에 있어서,
    상기 제2 유기층의 굴절률은 1.4 내지 1.8일 수 있고, 상기 제2 유기층의 두께는 1000nm 내지 12000nm인 발광표시패널.
  12. 제5 항에 있어서,
    상기 q번째층은 상기 제2 유기층인 것을 특징으로 하는 발광표시패널.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 제2 유기층의 굴절률은 1.4 내지 1.8 일 수 있고, 상기 제2 유기층의 두께는 1000nm 내지 2500nm이고,
    상기 제2 무기층의 굴절률은 1.5 내지 1.9일 수 있고, 상기 제2 무기층의 두께는 500nm 내지 1600nm인 발광표시패널.
  14. 제1 항에 있어서,
    상기 적층 구조물은 상기 발광소자 상에 직접 배치된 제1 유기층, 상기 제1 유기층 상에 직접 배치된 제1 무기층, 및 상기 제1 무기층 상에 배치된 유기층 및 무기층을 포함하고,
    상기 q번째층은 상기 유기층 또는 무기층인 것을 특징으로 하는 발광표시패널.
  15. 발광표시패널; 및
    상기 발광표시패널 상에 배치된 윈도우 유닛을 포함하고,
    상기 발광표시패널이 백색의 단일 이미지를 표시할 때,
    상기 윈도우 유닛으로부터 30㎝의 높이 및 20°내지 40°의 시야각에서 측정한 상기 백색의 단일 이미지의 광의 세기를 CIE 1931 색좌표에 표기한 그래프는 블랙 바디 커브의 좌측 및 상측에 배치된 전자장치.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 발광표시패널은,
    적색광을 생성하는 제1 발광소자;
    녹색광을 생성하는 제2 발광소자;
    청색광을 생성하는 제3 발광소자; 및
    상기 제1 발광소자, 상기 제2 발광소자, 및 상기 제3 발광소자 상에 배치된 간섭층들을 포함하고,
    상기 적색광은 상기 간섭층들에서 소멸간섭되고, 상기 청색광은 상기 간섭층들에서 보강간섭되는 전자장치.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 간섭층들 중 상기 제1 발광소자, 상기 제2 발광소자, 및 상기 제3 발광소자에 접촉하는 첫번째 간섭층으로부터 q번째(여기서 q는 3 이상의 자연수) 간섭층은 아래의 수학식 1 및 수학식 2 중 적어도 어느 하나를 만족하는 전자장치.
    [수학식 1]
    Figure pat00037

    [수학식 2]
    Figure pat00038

    상기 수학식 1 및 2에서 m은 0 및 자연수이고, n1,z 내지 nq,z는 첫번째 간섭층 내지 q번째 간섭층 각각의 두께방향의 굴절률이고, d1 내지 dq 는 첫번째 간섭층 내지 q번째 간섭층 각각의 두께이고,
    θair 는 20° 내지 40° 이고,
    수학식 1의 λ는 610nm 이상 내지 645nm 이하이고, 수학식 2의 λ는 515nm 이상 내지 545nm 이하이며,
    상기 수학식 1 및 2에서 Ф1,CE는 아래의 수학식 3이고,
    [수학식 3]
    Figure pat00039

    상기 수학식 3에서 r1,CE는 상기 첫번째 층의 상기 발광소자에 대한 반사계수로 정의되고, Im(r1,CE)≥0 이면 0≤Ф1,CE≤π이고, Im(r1,CE)<0 이면 π<Ф1,CE<2π이며,
    상기 수학식 1 및 2에서 Фq,q+1은 q번째 간섭층의 굴절률이 바로 상측에 배치된 층의 굴절률 보다 크면 π이고, q번째 간섭층의 굴절률이 상기 바로 상측에 배치된 층의 굴절률 보다 작으면 0 이다.
  18. 제15 항에 있어서,
    상기 윈도우 유닛 상에서 상기 백색의 단일 이미지가 표시되는 표시면은 제1 방향축과 제2 방향축에 의해 정의되고,
    상기 표시면의 상기 제1 방향축에 따른 길이는 10㎝ 내지 20㎝인 전자장치.
  19. 제15 항에 있어서,
    상기 윈도우 유닛과 상기 발광표시패널 사이에 배치되는 입력감지유닛과 반사방지유닛 중 적어도 어느 하나 이상을 더 포함하는 전자장치.
  20. 제15 항에 있어서,
    상기 첫번째 간섭층으로부터 상기 q번째 간섭층은 아래의 수학식 4를 만족하는 전자장치.
    [수학식 4]
    Figure pat00040

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