KR100926372B1 - 콜레스테릭 액정층을 포함하는 유기박막표시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 콜레스테릭 액정층을 포함하는 유기박막표시장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 유기EL패널 상에 콜레스테릭 액정층을 배치함으로써 유기EL패널에서 출사되는 광 가운데 소정 방향으로 회전하는 원편광의 광만을 반사시키고, 반사된 광이 유기EL패널에서 재반사되면서 원편광의 방향이 반대로 바뀌도록 하여 콜레스테릭 액정층을 투과할 수 있도록 할 수 있도록 함으로써 편광 특성에 따른 광손실을 방지할 수 있는 유기박막표시장치에 관한 것이다.

이를 위하여 본 발명의 유기박막표시장치는 유기EL패널, 원편광의 광을 선편광의 광으로 변환시키는 λ/4 위상지연층, 상기 λ/4 위상지연층에서 선편광으로 변환된 광 가운데 광축이 일치하는 광만을 선택적으로 통과시키는 편광필름을 포함하는 유기박막표시장치에 있어서, 입사광 가운데 일방향으로 회전하는 원편광의 광은 투과시키며 상기 일방향과 반대되는 방향으로 회전하는 원편광의 광은 투과시키는 콜레스테릭 액정층을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

선편광, 원편광, 콜레스테릭 액정, 유기EL, 위상지연

Description

콜레스테릭 액정층을 포함하는 유기박막표시장치{Organic thin film display device having a cholesteric liquid crystal layer}

본 발명은 콜레스테릭 액정층을 포함하는 유기박막표시장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 유기EL패널 상에 콜레스테릭 액정층을 배치함으로써 유기EL패널에서 출사되는 광 가운데 소정 방향으로 회전하는 원편광의 광만을 반사시키고, 반사된 광이 유기EL패널에서 재반사되면서 원편광의 방향이 반대로 바뀌도록 하여 콜레스테릭 액정층을 투과할 수 있도록 할 수 있도록 함으로써 편광 특성에 따른 광손실을 방지할 수 있는 유기박막표시장치에 관한 것이다.

유기박막표시장치는 액정표시장치와은 달리 자체발광이 가능하므로 백라이트 유닛 등을 사용할 필요가 없어 박막 디스플레이 장치의 제작에 유리하고, 저전력에 의한 구동이 가능하며 응답속도가 빨라 잔상이 남지 않는 등의 장점이 있어 최근 차세대 디스플레이 장치로서 각광을 받고 있으며, 특히 이동성이 중요시되는 휴대용 정보통신기기 등에서는 그 중요성이 더욱 증가하고 있는 추세이다.

그런데 태양광 또는 조명광 등의 외부의 광이 유기박막표시장치로 입사될 경우 화면의 콘트래스트(contrast)가 감소되어 선명도가 저하되므로 유기박막표시장치에서는 일반적으로 흡수형 편광필터를 사용하여 외부의 광에 의한 콘트래스트의 감소를 방지하고 있다.

도 1은 종래의 유기박막표시장치의 구성도이다. 도 1에 도시된 바와 같이 종래의 유기박막표시장치는 유기EL패널(1), λ/4 위상지연층(2), 편광필름(3) 및 커버글래스(cover class)(4)을 포함하는 것이 일반적이다.

도 1을 참조하여 입사광(5)과 반사광(6)의 진행과정을 설명하면, 태양광 또는 조명광 등과 같이 외부로부터 입사되는 입사광(5)이 커버글래스(4)를 거쳐 편광필름(3)으로 입사되면, 편광필름(3)은 어느 한쪽 방향으로 진동하는 광만을 통과시키고 그와 다른 방향으로 진동하는 광들은 흡수를 하므로 편광필름(3)을 통과한 입사광(5)은 소정 방향으로 진동하는 선편광의 특성을 갖게 된다.

선편광의 특성을 갖는 입사광(5)은 λ/4 위상지연층(2)을 통과하면서 소정 방향으로 회전하는 원편광으로 변환되어 유기EL패널(1)을 향해 진행한다. 이후 원편광의 입사광(5)은 유기EL패널(1)에서 반사되어 되돌아 나온다. 이때 유기EL패널(1)에서 반사되어 나오는 반사광(6)은 원편광의 특성을 갖지만 반사 과정에서 회전 방향이 바뀌게 되므로 유기EL패널(1)에 입사되는 원편광과는 회전방향이 반대가 된다. 이후 원편광의 반사광(6)은 λ/4 위상지연층(2)을 통과하면서 선편광의 광으로 변환되는데 이 경우의 선편광의 진동방향은 편광필름(3)의 광축과 수직을 이루므로 편광필름(3)을 통과하지 못하고 편광필름(3)에서 흡수되므로 반사되어 나오는 광을 차단할 수 있게 된다.

그러나 이와 같이 흡수형 편광필름(3)을 이용하여 반사광을 차단하게 되면 유기EL패널(1)에서 출사되는 광 중에서 편광필름(3)과 광축이 일치하는 성분만을 통과시키게 되므로 유기EL패널(1)에서 출사되는 광의 효율은 50%를 넘을 수 없게 되어 결국 유기박막표시장치의 휘도를 감소시키게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서 유기EL패널 상에 콜레스테릭 액정층을 배치함으로써 소정 방향으로 회전하는 원편광의 광만을 우선 반사시키고, 반사된 광이 유기EL패널에서 재반사되면서 원편광의 방향이 반대로 바뀌도록 하여 콜레스테릭 액정층을 투과할 수 있도록 함으로써 유기EL패널에서 출사되는 광이 편광특성으로 인하여 손실되는 것을 방지할 수 있도록 하여 유기박막표시장치의 콘트래스트 및 휘도를 향상시킬 수 있도록 하기 위한 것이다.

본 발명에 따른 유기박막표시장치는 유기EL패널, 원편광의 광을 선편광의 광으로 변환시키는 λ/4 위상지연층, 상기 λ/4 위상지연층에서 선편광으로 변환된 광 가운데 광축이 일치하는 광만을 선택적으로 통과시키는 편광필름을 포함하는 유기박막표시장치에 있어서, 입사광 가운데 일방향으로 회전하는 원편광의 광은 투과시키며 상기 일방향과 반대되는 방향으로 회전하는 원편광의 광은 투과시키는 콜레스테릭 액정층을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 콜레스테릭 액정층은 상기 유기EL패널과 상기 λ/4 위상지연층 사이에 배치된 것이 바람직하며, 또한 상기 콜레스테릭 액정층은 상기 유기EL패널과 밀착되도록 배치되며, 상기 콜레스테릭 액정층, λ/4 위상지연층 및 편광필름은 서로 밀착되도록 적층되는 것이 바람직하다.

상기 콜레스테릭 액정층은 상기 유기EL패널 내부에 배치될 수도 있으며, 이 경우 상기 유기EL패널은 절연기판 상에 형성된 애노드 전극, 상기 애노드 전극 상에 형성된 유기발광층, 상기 유기발광층 상에 형성된 캐소드 전극 및 상기 적층된 애노드 전극, 유기발광층, 캐소드 전극을 둘러싸는 보호글래스를 포함하며, 상기 콜레스테릭 액정층은 상기 보호글래스 내부에 배치되도록 상기 캐소드 전극 상에 형성되는 것이 바람직하다.

상기 콜레스테릭 액정층은 가시광 영역의 광을 반사하도록 형성되는 것이 바람직하며, 상기 λ/4 위상지연층은 연신필름, 액정, 쿼츠 가운데 어느 하나로 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 유기박막표시장치에서는 유기EL패널에서 출사되는 광이 편광특성에 무관하게 외부로 방출될 수 있게 되므로 유기박막표시장치의 콘트래스트 및 휘도를 증가시킬 수 있게 된다.

이하 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 보다 상세히 설명하도록 한다.

도 2는 본 발명에 따른 유기박막표시장치의 구성도이다. 도 2를 참조하면 본 발명에 따른 유기박막표시장치는 유기EL패널(10), 콜레스테릭 액정층(11), λ/4 위상지연층(12) 및 편광필름(13)을 포함한다.

도 3은 본 발명에 사용된 유기EL패널(10)의 구성도이다. 도 3에 도시된 바와 같이 유기EL패널(10)은 절연기판(20) 상에 형성된 애노드 전극(anode electrode)(21), 애노드 전극 상에 형성된 유기발광층(28), 유기발광층 상에 형성된 캐소드 전극(cathode electrode)(22) 및 상기 적층된 애노드 전극(21), 유기발광층(28) 및 캐소드 전극(22)을 둘러싸는 보호글래스(29)를 포함한다. 유기발광층(28)은 정공주입층(hole injected layer)(23), 정공수송층(hole transporting layer)(24), 발광층(25), 전자수송층(hole transporting layer)(26) 및 전자주입층(hole injected layer)(27)을 포함한다.

이와 같은 구조를 갖는 유기EL패널(10)에 대하여 애노드 전극(21)에 양전압을 인가하여 정공을 주입하고 캐소드 전극(22)에 음전압을 인가하여 전자를 주입하면 정공과 전자는 각각 정공수송층(24) 및 전자주입층(26)을 통과한 후 발광층(25)에서 결합되어 엑시톤(exciton)을 형성하며, 이와 같이 형성된 엑시톤이 여기상태에서 기저상태로 떨어지면서 발광이 일어난다. 유기EL패널(10)에서 출사된 광은 콜레스테릭 액정층(11)을 향해 진행된다.

콜레스테릭 액정층(11)은 원편광 분리 기능을 갖는 액정층으로서, 소정의 파장 및 회전 방향을 갖는 원편광의 광만을 선택적으로 반사시키는 특성을 갖는다. 즉, 콜레스테릭 액정층(11)은 파장이 액정의 나선 피치와 같고 회전 방향이 액정 나선의 회전 방향과 같은 원편광의 광만을 선택적으로 반사시키고 이외의 광은 투과를 시키게 된다. 이때 콜레스테릭 액정층(11)은 파장 범위가 400nm ~ 800nm인 가시광 영역의 광을 반사시킬 수 있도록 형성되는 것이 바람직하다.

콜레스테릭 액정층(11)이 전체 가시광 영역의 광을 반사시킬 수 있도록 하는 방법으로는 일반적으로 반사파장을 달리하는 콜레스테릭 액정층(11)을 여러장 적층하는 방법 또는 콜레스테릭 액정층(11)의 두께 방향을 따라 액정 나선의 피치를 연속적으로 변화시키는 방법이 사용된다.

이하에서는 유기EL패널(10)에서 출사된 광이 콜레스테릭 액정층(11), λ/4 위상지연층(12) 및 편광필름(13)을 통과하는 과정을 설명하도록 한다.

도 4는 유기EL패널(10)에서 출사된 광의 진행과정을 도시한 개념도이다. 유기EL패널(10)에서 출사된 출사광(14) 중에서 콜레스테릭 액정층(11)의 액정 나선의 회전 방향과 동일한 방향으로 회전하는 원편광의 광은 콜레스테릭 액정층(11)에서 반사되지만 반대 방향으로 회전하는 원편광의 광은 콜레스테릭 액정층(11)을 투과한다.

콜레스테릭 액정층(11)을 투과한 출사광(14)은 이후 λ/4 위상지연층(12)을 통과하면서 선편광으로 변환된 후 편광필름(13)으로 입사된다. 이때 선편광의 진동방향과 편광필름(13)의 광축이 일치하면 출사광(14)은 편광필름(13)을 투과하여 진행하게 된다. 따라서 편광필름(13)은 그 광축이 λ/4 위상지연층(12)을 통과한 선편광의 광과 진동방향과 일치되도록 배치됨이 바람직하다.

콜레스테릭 액정층(11)에서 반사된 반사광(15)은 다시 유기EL패널(10)에서 반사되는데, 유기EL패널(10)에서 반사되는 과정에서 편광의 방향이 반대로 바뀌게 되므로 재사반사광(16)은 반사광(15)과는 반대방향으로 회전하게 된다. 그 결과 재반사광(16)은 콜레스테릭 액정층(11)의 액정 나선의 회전 방향과 동일한 방향으로 회전을 하게 되므로 콜레스테릭 액정층(11)을 투과하게 되고 이후 상기에서 설명한 출사광(14)의 경우와 마찬가지로 λ/4 위상지연층(12)을 통과하면서 선편광으로 변환된 후 편광필름(13)을 투과하여 진행한다. λ/4 위상지연층(12)은 연신필름, 액정, 쿼츠 가운데 어느 하나로 형성될 수 있다.

흡수형 편광필름을 채용한 종래의 유기박막표시장치와 광효율을 비교하면, 종래의 유기박막표시장치에서는 유기EL패널에서 출사되는 광 중에서 편광필름의 광축과 일치하지 않는 광은 편광필름에서 흡수가 되므로 광효율이 최대 50%는 넘을 수 없었으나, 콜레스테릭 액정층(11)을 사용할 경우에는 상기에서 설명한 바와 같이 유기EL패널(10)에서 출사된 광이 결과적으로 모두 동일한 방향으로 회전하는 원편광의 광으로 변환되므로 편광 특성에 따른 광손실을 줄일 수 있게 되고, 그 결과 유기박막표시장치의 선명도 및 휘도를 증가시킬 수 있게 된다.

또한 도 4에서는 유기EL패널(10), 콜레스테릭 액정층(11), λ/4 위상지연층(12) 및 편광필름(13)이 서로 소정 간격 이격된 경우를 도시하였으나 유기EL패널(10), 콜레스테릭 액정층(11), λ/4 위상지연층(12) 및 편광필름(13)이 서로 밀착되도록 배치된다면 광의 진행과정에서 발생되는 표면반사를 감소시켜 광의 투과율을 증가시킬 수 있게 되므로 유기박막표시장치의 선명도 및 휘도를 더욱 향상시킬 수 있게 된다.

도 5는 태양광 또는 조명광 등과 같은 외부에서 입사되는 광의 진행과정을 도시한 개념도이다. 외부로부터 입사되는 입사광(17)은 편광필름(13)을 거치면서 선편광의 광으로 변환되고 다시 λ/4 위상지연층(12)을 통과하면서 원편광의 광으로 변환된 후 콜레스테릭 액정층(11)에 입사된다. 콜레스테릭 액정층(11)은 소정의 회전 방향을 갖는 원편광을 선택적으로 반사시키며, 콜레스테릭 액정층(11)에서 반사된 반사광(18)은 λ/4 위상지연층(12) 및 편광필름(13)을 거쳐 외부로 되돌아간다. 그 결과 유기EL패널(10)로 입사되는 입사광(17)을 약 50% 감소시킬 수 있게 되므로 유기박막표시장치의 콘트래스트 감소를 방지할 수 있게 된다.

이상에서는 콜레스테릭 액정층(11)이 유기EL패널(10) 외부에 배치되는 경우는 기준으로 설명하였으나 콜레스테릭 액정층(11)은 유기EL패널(10)의 내부에 형성될 수도 있다. 도 6은 콜레스테릭 액정층(11)을 포함하는 유기EL패널(10)의 구성도로서, 도 3의 구성을 갖는 유기EL패널(10)에 대하여 콜레스테릭 액정층(11)이 상기 보호글래스 내부에 배치될 수 있도록 캐소드 전극(22) 상에 콜레스테릭 액정층(11)을 형성한 경우를 도시하고 있다. 이와 같이 콜레스테릭 액정층(11)을 유기EL패널(10) 내부에 배치하면 유기박막표시장치의 박막화 및 집적화를 이룰 수 있는 장점이 있다.

도 1은 종래의 유기박막표시장치의 구성도.

도 2는 본 발명에 따른 유기박막표시장치의 구성도.

도 3은 본 발명에 사용된 유기EL패널의 구성도.

도 4는 유기EL패널에서 출사된 광의 진행과정을 도시한 개념도.

도 5는 외부에서 입사되는 광의 진행과정을 도시한 개념도.

도 6은 콜레스테릭 액정층을 포함하는 유기EL패널의 구성도.

<도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명>

10 : 유기EL패널 11 : 콜레스테릭 액정층

12 : λ/4 위상지연층 13 : 편광필름

14 : 출사광 15 : 반사광

16 : 재반사광 17 : 입사광

18 : 반사광 20 : 절연기판

21 : 애노드 전극 22 : 캐소드 전극

23 : 정공주입층 24 : 정공수송층

25 : 발광층 26 : 전자수송층

27 : 전자주입층 28 : 유기발광층

29 : 보호글래스

Claims (7)

1. 유기EL패널, 원편광의 광을 선편광의 광으로 변환시키는 λ/4 위상지연층, 상기 λ/4 위상지연층에서 선편광으로 변환된 광 가운데 광축이 일치하는 광만을 선택적으로 통과시키는 편광필름을 포함하는 유기박막표시장치에 있어서,

   입사광 가운데 일방향으로 회전하는 원편광의 광은 투과시키며 상기 일방향과 반대되는 방향으로 회전하는 원편광의 광은 반사시키는 콜레스테릭 액정층을 더 포함하며,

   상기 콜레스테릭 액정층은 상기 유기EL패널 내부에 배치된 것을 특징으로 하는 유기박막표시장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 유기EL패널은 절연기판 상에 형성된 애노드 전극, 상기 애노드 전극 상에 형성된 유기발광층, 상기 유기발광층 상에 형성된 캐소드 전극 및 상기 적층된 애노드 전극, 유기발광층, 캐소드 전극을 둘러싸는 보호글래스를 포함하며,

   상기 콜레스테릭 액정층은 상기 보호글래스 내부에 배치되도록 상기 캐소드 전극 상에 형성된 것을 특징으로 하는 유기박막표시장치.
6. 제 1 항 또는 제 5 항에 있어서,

   상기 콜레스테릭 액정층은 가시광 영역의 광을 반사하도록 형성된 것을 특징으로 하는 유기박막표시장치.
7. 제 1 항 또는 제 5 항에 있어서,

   상기 λ/4 위상지연층은 연신필름, 액정, 쿼츠(Quartz) 가운데 어느 하나로 형성된 것을 특징으로 하는 유기박막표시장치.

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