KR101753941B1 - 광학 필름 - Google Patents

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Abstract

본 출원은 광학 필름 및 유기전자소자에 관한 것이다. 예시적인 광학 필름은 유기전자소자에 적용되어 광 이용 효율을 개선하여 휘도를 향상시킬 뿐만 아니라, 외부 광에 의한 반사를 감소시켜 콘트라스트비 및 시인성을 향상시킬 수 있다.

Description

광학 필름{Optical Film}
본 출원은, 광학 필름 및 유기전자소자에 관한 것이다.
유기전자소자(OED; Organic Electronic Device)는, 예를 들면, 특허문헌 1에 개시된 바와 같이 전류를 전도할 수 있는 유기 재료의 층을 하나 이상 포함하는 소자이다. 유기전자소자의 종류에는 유기발광소자(OLED), 유기태양전지, 유기 감광체(OPC) 또는 유기 트랜지스터 등이 포함된다.
대표적인 유기전자소자인 유기발광소자는, 통상적으로 기판, 제 1 전극층, 유기층 및 제 2 전극층을 순차로 포함한다. 소위 하부 발광형 소자(bottom emitting device)로 호칭되는 구조에서는, 제 1 전극층이 투명 전극층으로 형성되고, 제 2 전극층이 반사 전극층으로 형성될 수 있다. 또한, 소위 상부 발광형 소자(top emitting device)로 호칭되는 구조에서는 제 1 전극층이 반사 전극층으로 형성되고, 제 2 전극층이 투명 전극층으로 형성되기도 한다. 전극층에 의해서 주입된 전자(electron)와 정공(hole)이 유기층에 존재하는 발광층에서 재결합(recombination)되어 광이 생성될 수 있다. 광은 하부 발광형 소자에서는 기판측으로 상부 발광형 소자에서는 제 2 전극층측으로 방출될 수 있다.
일반적으로 유기발광소자(OLED)의 반사 전극층으로는 마그네슘, 마그네슘-은 합금, 알루미늄, 리튬-알루미늄 합금 또는 칼슘 등의 금속 또는 합금이 사용되고 있다. 이러한 금속 전극은 표면 반사율이 높기 때문에 발광 소자 외부의 빛이 내부로 입사되면 입사된 빛 중 많은 양이 반사 전극층에서 반사되게 되는데, 이러한 내부 반사는 콘트라스트를 저하시키고 시인성을 저하시킨다는 문제가 있다.
종래 이러한 콘트라스트 저하를 보안하기 위해 선 편광판과 1/4 위상차 판으로 구성된 원편광판을 이용하고 있다. 그러나 종래의 원편광판의 경우, 콘트라스트를 향상시킬 수는 있으나, 편광판의 흡수에 의해 투과율이 45% 이하로 떨어져 유기발광소자의 휘도를 감소시킨다는 문제점이 있었다.
종래 유기발광소자에 있어서, 휘도 저하의 주요 요인으로는 발광소자를 구성하고 있는 각 층들의 굴절율 차이로 인한 전반사 효과와 원편광판에 의한 편광현상(편광판 흡수) 등을 들 수 있다. 발광소자의 발광층에서 발광된 빛은 정공 수송층, 정공 주입층, 투명전극층 및 투명기판 등을 거치면서 전반사 현상(total internal reflection) 등의 반사에 의해 휘도가 줄고 원편광판을 통과하면서 최종 10% 이하로 휘도가 감소하여 낮은 출사 효율을 가진다.
일본 공개특허공보 제1996-176293호
본 출원은, 광학 필름 및 유기전자소자를 제공한다.
예시적인 광학 필름은 위상지연층, 반사형 편광층, 흡수형 선편광층 및 차단층을 포함할 수 있다. 반사형 편광층은, 예를 들어, 반사형 선편광층 또는 반사형 원편광층일 수 있다. 차단층은, 예를 들어, 패턴화된 광차단 영역을 포함할 수 있다. 도 1은, 위상지연층(101), 반사형 선편광층(102), 흡수형 선편광층(103) 및 패턴화된 광차단 영역(1041)을 가지는 차단층(104)을 순차로 포함하는 광학 소자를 예시적으로 나타낸다. 도 2는 반사형 원편광층(201), 위상지연층(101), 흡수형 선편광층(103) 및 패턴화된 광차단 영역(1041)을 가지는 차단층(104)을 순차로 포함하는 광학 소자를 예시적으로 나타낸다. 도 1 및 도 2 는, 차단층(104)이 흡수형 선편광층(103) 상부에 형성된 구조를 예시적으로 나타내지만, 차단층은, 후술하는 바와 같이, 위상지연층, 반사형 편광층 또는 흡수형 선편광층의 어느 일면에라도 존재할 수 있다.
광학 필름은, 예를 들어, 유기전자소자에 적용되어 광 이용 효율을 개선하여 휘도를 향상시킬 뿐만 아니라, 외부 광에 의한 반사를 감소시켜 콘트라스트비 및 시인성을 향상시키는 용도에 사용될 수 있다. 본 출원에서 용어 「휘도(brightness)」는 광원의 단위 면적당 밝기를 의미하는 물리량을 의미할 수 있고, 「콘트라스트비(contrast ratio)」는 유기전자장치의 가장 밝은 부분과 가장 어두운 부분의 휘도의 차를 의미하는 물리량을 의미할 수 있다.
위상지연층은, 예를 들어, 1/4 파장 위상 지연 특성을 가질 수 있다. 본 출원에서 「n 파장 위상 지연 특성」은 적어도 일부의 파장 범위 내에서, 입사 광을 그 입사광의 파장의 n배 만큼 위상 지연 시킬 수 있는 특성을 의미할 수 있다. 상기 위상지연층은, 예를 들어, 550 nm의 파장에 대한 면상 위상차가 110 nm 내지 220 nm 또는 130nm 내지 170nm의 범위 내에 있을 수 있다. 본 출원에서 「면상 위상차」는 (nx-ny) x d로 계산되는 수치이고, 상기에서 nx는 위상지연층의 면상 지상축 방향의 굴절률이고, ny는 위상지연층의 면상 진상축 방향의 굴절률이며, d는 위상지연층의 두께이다. 또한, 본 출원에서 「지상축(slow axis)」은 위상차층에서 가장 높은 굴절률을 나타내는 방향의 축을 의미할 수 있고, 「진상축(fast axis)」은 위상차층에서 가장 낮은 굴절률을 나타내는 방향의 축을 의미할 수 있다. 또한, 본 출원에서「광축」은 위상지연층 내에서 지상축(slow axis) 또는 진상축(fast axis)를 의미할 수 있고, 예를 들어, 지상축을 의미할 수 있다.
이러한, 위상지연층으로는 1/4 파장 위상 지연 특성을 나타낼 수 있는 광학 이방성층을 특별한 제한 없이 사용할 수 있고, 예를 들어, 액정 고분자 필름 또는 연신된 고분자 필름을 사용할 수 있다.
액정 고분자 필름은, 예를 들어, 중합성 액정 화합물을 포함할 수 있다. 중합성 액정 화합물은, 예를 들어, 중합된 상태로 액정 고분자 필름 내에 포함될 수 있다. 본 출원에서 「중합성 액정 화합물」은, 액정성을 나타낼 수 있는 부위, 예를 들면 메조겐(mesogen) 골격 등을 포함하고, 중합성 관능기를 하나 이상 포함하는 화합물을 의미할 수 있다. 또한 「중합성 액정 화합물이 중합된 형태로 포함되어 있다는 것」은 상기 액정 화합물이 중합되어 액정 고분자 필름 내에서 액정 고분자의 주쇄 또는 측쇄와 같은 골격을 형성하고 있는 상태를 의미할 수 있다.
중합성 액정 화합물은, 예를 들어, 수평 배항된 상태로 액정 고분자 필름 내에 포함되어 있을 수 있다. 본 출원에서 「수평 배향」은, 중합된 액정 화합물을 포함하는 액정 고분자 필름의 광축이 코팅층의 평면에 대하여 약 0도 내지 약 25도, 약 0도 내지 약 15도, 약 0도 내지 약 10도, 약 0도 내지 약 5도 또는 약 0도의 경사각을 가지는 경우를 의미할 수 있다.
본 출원에서 각도를 정의하면서 사용하는, 수직, 수평, 직교 또는 평행 등의 용어는, 이는 목적 효과를 손상시키지 않는 범위 내의 실질적인 수직, 수평, 직교 또는 평행을 의미하고, 예를 들면, 제조 오차(error) 또는 편차(variation) 등을 포함하는 것이다. 따라서, 예를 들면, 상기 각각의 경우는 약 ±15도 이내의 오차, 약 ±10도 이내의 오차 또는 약 ±5도 이내의 오차를 포함할 수 있다.
연신된 고분자 필름은, 예를 들어, 연신에 의해 광학 이방성을 부여할 수 있는 광투과성의 고분자 필름을 적절한 방식으로 연신한 필름일 수 있다. 고분자 필름으로는, 예를 들면, 폴리에틸렌 필름 또는 폴리프로필렌 필름 등의 폴리올레핀 필름, 폴리노르보넨 필름 등의 고리형 올레핀 폴리머(COP: Cycloolefin polymer) 필름, 폴리염화비닐 필름, 폴리아크릴로니트릴 필름, 폴리설폰 필름, 폴리아크릴레이트 필름, 폴리비닐알코올 필름 또는 TAC(Triacetyl cellulose) 필름 등의 셀룰로오스 에스테르계 폴리머 필름이나 상기 폴리머를 형성하는 단량체 중에서 2종 이상의 단량체의 공중합체 필름 등이 예시될 수 있다. 하나의 예시에서 고분자 필름으로는, 고리형 올레핀 폴리머 필름을 사용할 수 있다. 상기에서 고리형 올레핀 폴리머로는, 노르보넨 등의 고리형 올레핀의 개환 중합체 또는 그 수소 첨가물, 고리형 올레핀의 부가 중합체, 고리형 올레핀과 알파-올레핀과 같은 다른 공단량체의 공중합체, 또는 상기 중합체 또는 공중합체를 불포화 카르복실산이나 그 유도체 등으로 변성시킨 그래프트 중합체 등이 예시될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
반사형 편광층으로는, 선택적 투과 및 반사 특성을 나타내는 기능성 소자를 특별한 제한없이 사용할 수 있다. 반사형 편광층은, 예를 들어, 반사형 선편광층 또는 반사형 원편광층일 수 있다. 본 출원에서 반사형 선편광층은, 예를 들어, 여러 방향으로 진동하는 입사광으로부터 어느 한쪽 방향으로 진동하는 광은 투과하고, 나머지 방향으로 진동하는 광은 반사시키는 기능을 가진 층을 의미할 수 있다.
반사형 선편광층으로는, 상기 기능을 가지는 공지의 반사형 선편광층을 사용할 수 있고, 예를 들면, DBEF(Dual Brightness Enhancement Film), 유방성 액정층(LLC층: Lyotropic Liquid Crystal) 또는 와이어 그리드 편광기(wire grid polarizer) 등을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
반사형 편광층이 반사형 선편광층일 경우, 광학 소자는, 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 위상지연층(101), 반사형 선편광층(102) 및 흡수형 선편광층(103)을 순차로 포함할 수 있다. 이 경우, 흡수형 선편광층의 투과축은 반사형 선편광층의 투과축과 평행을 이루도록, 예를 들어, 흡수형 선편광층의 투과축과 반사형 선편광층의 투과축이 이루는 각도의 절대값이 0도 내지 5도, 0도 내지 4도, 0도 내지 3도, 0도 내지 2도 또는 0도 내지 1도 범위 내가 되도록 배치될 수 있다. 흡수형 선편광층의 투과축은 또한, 위상지연층의 지상축과 이루는 각도의 절대값이 40도 내지 50도, 42.5도 내지 47.5도, 44도 내지 46도, 또는 45도가 되도록 배치될 수 있다. 광학 필름의 흡수형 선편광층, 반사형 선편광층 및 위상지연층이 상기 조건으로 배치되는 경우, 유기전자소자의 발광부로부터 방출된 빛 중에서 반사형 선편광층을 투과한 빛은 흡수형 선편광층을 투과하여 외부로 방출될 수 있고, 반사형 선편광층에 의하여 반사된 빛은 흡수형 선편광층에 의하여 흡수되지 않고 소자 내부에서 재반사되어 외부로 방출될 수 있으므로 유기전자소자의 휘도를 향상시킬 수 있다.
반사형 편광층은, 예를 들어, 반사형 원편광층일 수도 있다. 본 출원에서 반사형 원편광층은, 예를 들어, 어느 한 방향으로 회전하는 원편광은 투과하고, 상기 방향과 반대 방향으로 회전하는 원편광은 반사시키는 기능을 가진 층을 의미할 수 있다. 반사형 원편광층으로는, 상기 기능을 가지는 공지의 반사형 원편광층을 사용할 수 있고, 예를 들면, 콜레스테릭 액정층 (CLC층: Cholesteric Liquid Crystal 등을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
반사형 편광층이 반사형 원편광층일 경우, 광학 소자는, 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 반사형 원편광층(201), 위상지연층(101) 및 흡수형 선편광층(103)을 순차로 포함할 수 있다. 이 경우, 흡수형 선편광층의 투과축은, 위상지연층의 지상축과 이루는 각도의 절대값이 40도 내지 50도, 42.5도 내지 47.5도, 44도 내지 46도, 또는 45도가 되도록 배치될 수 있다. 광학 필름 내의 흡수형 선편광층, 반사형 선편광층 및 위상지연층이 상기 조건으로 배치되는 경우, 유기전자소자의 발광부로부터 방출된 빛 중에서 반사형 원편광층을 투과한 빛은, 위상지연층을 통과한 후 흡수형 선편광층을 투과하여 외부로 방출될 수 있고, 반사형 원편광층에 의하여 반사된 빛은 흡수형 선편광층에 의하여 흡수되지 않고 소자 내부에서 재반사되어 외부로 방출될 수 있으므로 유기전자소자의 휘도를 향상시킬 수 있다.
차단층은, 전술한 바와 같이, 패턴화된 광차단 영역을 포함할 수 있다. 본 출원에서 광차단 영역은, 차단층에 입사되는 광을 흡수 또는 산란시켜 차단할 수 있는 기능을 가지는 영역을 의미할 수 있다. 또한, 본 출원에서 광차단 영역이 패턴화되어 있다는 것은, 일정한 면적을 가지는 광차단 영역들이 일정한 간격을 두고 서로 이격되어 배치되어 있는 것을 의미할 수 있다. 광차단 영역의 광투과율은, 예를 들어, 20% 이하, 15% 이하, 10% 이하 또는 5% 이하일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니고, 목적하는 물성을 손상시키지 않는 범위 내에서 적절히 선택될 수 있다.
광차단 영역의 면적 및 간격은, 목적하는 물성을 손상시키지 않는 범위 내에서 적절히 선택될 수 있다. 광차단 영역의 면적은, 예를 들어, 후술하는 유기전자패널의 단위 픽셀 면적 대비 50% 이하의 면적을 가지면서 선형으로 패턴화되어 있을 수 있다. 광차단 영역들은, 예를 들어, 후술하는 유기전자패널의 복수의 단위 픽셀에 대하여 동일한 위치에 위치하도록 동일 간격을 두고 이격되어 배치되어 있을 수 있다. 예를 들어, 광차단 영역들은, 하기 수식 1로 계산되는 간격을 두고 이격되어 배치되어 있을 수 있다. 즉, 광차단 영역들은, 유기전자패널의 단위 픽셀의 너비와 광차단 영역의 너비의 차이의 간격으로 이격되어 배치되어 있을 수 있다.
[수식 1]
광차단 영역의 간격 = 단위 픽셀의 너비ⅹ(1 - 단위 픽셀 면적에 대한 광차단 영역 면적의 비율)
차단층 내의 광차단 영역의 면적 또는 간격 범위가 상기 범위를 만족하는 광학 필름이 유기전자소자에 적용되는 경우, 유기전자소자의 광 이용 효율을 개선하여 발광부에서 방출되는 빛의 휘도를 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 외부 광 반사, 특히 전극부에서의 외부 광 반사를 효과적으로 감소시킬 수 있으므로, 콘트라스트비 및 시인성을 향상시킬 수 있다.
광차단 영역의 두께도, 목적하는 물성을 손상시키지 않는 범위 내에서 적절히 선택될 수 있다. 광차단 영역은, 예를 들어, 일정 두께를 가지고 존재하기만 하면 본 출원에서 의도하는 목적, 예를 들어, 유기전자소자의 콘트라스트비 및 시인성 향상을 달성할 수 있는 것으로서, 광차단 영역의 두께의 하한은 특별히 제한되지 않는다. 광차단 영역의 두께의 상한은, 예를 들어, 20㎛ 이하, 10㎛ 이하, 5㎛ 이하 또는 2㎛ 이하일 수 있다. 광차단 영역의 두께가 너무 두꺼운 경우, 예를 들어, 차단층과 인접하는 층의 계면 사이의 에어-갭(Air-gap) 발생으로 인해 목적하는 광학 특성이 저하될 수도 있으므로, 광차단 영역의 두께는 이러한 측면을 고려하여 조절될 수 있다.
광차단 영역이 패턴화되는 형태는, 특별히 제한되지 않고, 목적하는 광학 필름의 용도에 따라 적절히 선택될 수 있다. 예를 들어, 광학 필름이, 후술하는 바와 같이, 유기전자소자에 적용되는 경우, 광차단 영역이 유기전자소자의 전극부에 상에 위치하도록 패턴화되어 있을 수 있다.
차단층은 예를 들어, 광차단 영역이 차단층에 인접하는 층 상에 직접 패턴화되어 형성된 구조를 가질 수 있다. 즉, 광차단 영역은, 위상지연층, 반사형 편광층 또는 흡수형 선편광층의 일면에 직접 패턴화되어 있을 수 있다. 다른 하나의 예시에서, 차단층은, 광투과성 시트를 추가로 포함하고, 광차단 영역이 상기 광투과성 시트 상에 패턴화되어 있는 구조를 가질 수 있다. 이러한 차단층은, 예를 들어, 차단층에 인접하는 층 상에 또는 광투과성 시트 상에 목적하는 패턴에 따라서 광차단성 물질을 인쇄하여 광차단 영역을 형성함으로써 제조할 수 있다. 도 1은, 광차단 영역(1041)이 흡수형 선편광층(103) 상부에 직접 패턴화되어 형성된 차단층(104)을 가지는 광학 소자를 예시적으로 나타내며, 도 3은, 광투과성 시트(1042) 상에 패턴화되어 형성된 광차단 영역(1041)을 가지는 차단층(104)이 흡수형 선편광층(103) 상부에 존재하는 구조를 가지는 광학 소자를 예시적으로 나타낸다.
광차단 물질로는, 입사 광을 흡수 또는 산란 시켜 차단시킬 수 있는 공지의 광차단 물질을 사용할 수 있다. 광차단 물질로는, 예를 들어, 카본 블랙(carbon black), 흑연, 산화철, 아조계 염료, 프탈로시아닌계 염료 또는 이색성 염료(dichroic dye) 등을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 상기 광차단 물질은, 적절한 바인더(binder) 및/또는 용제(solvent)와 배합되어 인쇄 공정에 적용될 수 있다. 상기에서 광차단 영역을 형성하기 위한 인쇄 방식은 특별히 제한되지 않고, 예를 들면, 스크린 인쇄 또는 그라비아 인쇄 등의 통상적인 인쇄 방식이나, 잉크젯 방식에 의한 선택적인 젯팅 방식을 사용할 수 있다.
차단층은, 예를 들어, 위상지연층, 반사형 편광층 또는 흡수형 선편광층의 일면에 배치되어 있을 수 있다. 이러한 차단층은 예를 들어, 위상지연층, 반사형 편광층 또는 흡수형 선편광층의 상부면 또는 하부면의 제한없이 존재할 수 있다. 도 1 및 도 4 내지 6은, 위상지연층(101), 반사형 선편광층(102) 및 흡수형 선편광층(103)을 순차로 포함하는 광학 소자에 있어서, 상기 차단층이 배치될 수 있는 다양한 경우의 광학 소자를 예시적으로 나타낸다. 도 1은, 차단층(104)이 흡수형 선편광층(103)의 상부 면에 존재하는 경우를 예시적으로 나타내고, 도 4는 차단층(104)이 흡수형 선편광층(103)과 반사형 선편광층(102)의 사이에 존재하는 경우를 예시적으로 나타내며, 도 5는 차단층(104)이 반사형 선편광층(102)과 위상지연층(101)의 사이에 존재하는 경우를 예시적으로 나타내고, 도 6은 차단층(104)이 위상지연층(101)의 하부 면에 존재하는 경우를 예시적으로 나타낸다.
광학 필름은 또한, 반사방지층을 추가로 포함할 수 있고, 상기 반사방지층은, 광학 필름의 최외면에 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 7에 나타낸 바와 같이, 광학 소자가 위상지연층(101), 반사형 선편광층(102), 흡수형 선편광층(103) 및 차단층(104)을 순차로 포함하는 경우, 반사방지층(701)은 상기 차단층 상에 형성될 수 있다. 또는 도 8에 나타낸 바와 같이, 광학 소자가 반사형 원편광층(201), 위상지연층(101), 흡수형 선편광층(103)을 순차로 포함하는 경우, 반사방지층(801)은 상기 차단층 상에 형성될 수 있다.
반사 방지층으로, 입사 광의 반사를 방지할 수 있는 기능을 가지는 층이라면 특별한 제한없이 사용할 수 있다. 반사 방지층으로는, 예를 들어, 투광성 기재 상에 하드코팅층, 고굴절율층 및 저굴절율층이 순차적으로 적층된 3층 구조의 반사 방지층이나 또는 상기 반사 방지층에서 하드코팅층 또는 고굴절율층을 생략한 2층 구조의 반사방지층을 사용할 수도 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 광학 필름이, 최외면에 반사 방지층을 추가로 포함하는 경우, 예를 들어, 유기전자소자에서 외부 광 반사율을 더욱 감소시킬 수 있으므로 소자의 시인성을 더욱 향상시킬 수 있다.
광학 필름은 또한, 평탄층을 추가로 포함할 수 있다. 평탄층은 예를 들어, 차단층과 상기 차단층이 인접하는 층의 사이에 존재할 수 있다. 도 9는, 도 1에 도시된 광학 소자에 있어서, 차단층(104)과 흡수형 선편광층(103) 사이에 존재하는 평탄층(901)을 추가로 포함하는 광학 소자를 예시적으로 나타낸다. 전술한 바와 같이, 차단층은 흡수형 선편광층뿐만 아니라, 반사형 편광층 또는 위상지연층의 일면에도 존재할 수 있으므로, 상기 평탄층은 차단층과 반사형 편광층의 사이 또는 차단층과 위상지연층의 사이에도 존재할 수 있다. 평탄층으로는, 예를 들어, 당업계에서 일반적으로 사용하는 공지의 하드코팅층을 사용할 수 있다. 평탄층은, 예를 들어, 아크릴레이트계 단량체를 포함하는 하드코팅 조성물로부터 형성될 수 있다. 아크릴레이트계 단량체로는, 예를 들어, 에폭시 아크릴레이트, 폴리에스테르 아크릴레이트, 우레탄 아크릴레이트, 폴리이서 아크릴레이트, 폴리부타디엔 아크릴레이트 또는 실리콘 아크릴레이트 등을 사용할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.. 광학 소자가 이러한 평탄층을 추가로 포함하는 경우, 전술한 바와 같이, 광차단 영역의 두께가 증가하는 경우에 차단층과 인접하는 층의 계면 사이에 발생할 수 있는 에어-갭(air-gap)을 감소시킬 수 있으므로 광차단 영역의 두께 선택 범위가 넓어지는 이점이 있다.
본 출원은, 또한, 상기 광학 필름의 용도에 관한 것이다. 상기 광학 필름은, 예를 들어, 유기전자소자에 사용될 수 있다. 상기 유기전자소자는, 예를 들어, 상기 광학 필름 및 유기전자패널을 포함할 수 있다. 상기 유기전자패널은, 예를 들어, 전극부 및 발광부를 포함하는 단위 픽셀을 포함할 수 있다. 상기 전극부와 발광부는, 예를 들어, 유기전자패널의 표면의 법선 방향에서 관찰할 때, 전극부와 발광부가 서로 인접하여 교대로 배치되어 있는 형태로 보일 수 있다. 단위 픽셀은, 예를 들어, 전극부와 발광부가 적층된 구조를 가지거나 또는 전극부와 발광부가 서로 인접하여 배치된 구조를 가질 수 있다. 단위 픽셀은, 예를 들어, 전극부의 면적이 발광부의 면적에 비하여 넓은 형태의 적층된 구조를 가질 수도 있고, 또는 반대로 발광부의 면적이 전극부의 면적에 비하여 넓은 형태의 적층된 구조를 가질 수도 있다. 그러나, 단위 픽셀의 전극부와 발광부의 형성 구조가 상기에 제한되는 것은 아니고, 유기전자패널 표면의 법선 방향에서 관찰할 때, 전극부와 발광부가 서로 인접하여 교대로 배치되어 있는 형태로 보이는 경우의 유기전자패널이라면, 특별한 제한없이 본 출원에 적용할 수 있다.
광학 필름은, 예를 들어, 광차단 영역이 상기 전극부 상에 대응하여 위치하도록 배치될 수 있다. 광차단 영역은, 예를 들어, 발광부의 너비만큼의 간격을 두고 이격되어 배치되면서 전극부 상에 대응하여 위치하도록 배치될 수 있다. 보다 구체적으로, 광차단 영역은, 예를 들어, 상기 단위 픽셀 면적 대비 50% 이하의 면적을 가지면서 선형으로 패턴화되어 있을 수 있다. 광차단 영역들은 또한, 예를 들어, 유기전자패널의 복수의 단위 픽셀에 대하여 동일한 위치에 위치하도록 동일 간격을 두고 이격되어 배치되어 있을 수 있다. 예를 들어, 광차단 영역들은, 하기 수식 1로 계산되는 간격을 두고 이격되어 배치되어 있을 수 있다. 즉, 광차단 영역들은, 유기전자패널의 단위 픽셀의 너비와 광차단 영역의 너비의 차만큼의 간격으로 이격되어 배치되어 있을 수 있다.
[수식 1]
광차단 영역의 간격 = 단위 픽셀의 너비ⅹ(1 - 단위 픽셀 면적에 대한 광차단 영역 면적의 비율)
광학 필름의 차단층 내의 광차단 영역과 유기전자패널의 단위 픽셀이 상기 배치를 만족하는 경우, 예를 들어, 유기전자소자의 광 이용 효율을 개선하여 발광부에서 방출되는 빛의 휘도를 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 외부 광 반사, 특히 전극부에서의 외부 광 반사를 효과적으로 감소시킬 수 있으므로, 콘트라스트비 및 시인성을 향상시킬 수 있다.
도 10은, 유기전자소자의 표면의 법선 방향에서 관찰할 때 상기 전극부(1011)와 발광부(1012)가 서로 인접하여 교대로 배치되어 있는 것과 같이 보이는 유기전자패널(100) 및 광차단 영역(1041)이 상기 전극부 상에 겹치지도록 배치된 광학 필름을 포함하는 유기전자소자를 예시적으로 나타낸다.
이러한 구조의 유기전자소자는, 예를 들어, 발광부 영역으로부터 방출되는 빛의 휘도는 향상시키면서 동시에, 유기전자소자의 반사율, 예를 들어, 전극부 영역에 의한 외부 광에 대한 반사율을 효과적으로 감소시킬 수 있으므로, 서브픽셀(sub-pixel)의 효과를 가지며, 이로 인해 콘트라스트비 및 시인성이 우수한 소자로 구현될 수 있다. 유기전자소자는, 예를 들어, 표면 반사율이 10% 이하, 8% 이하, 6% 이하 또는 4% 이하일 수 있다. 이러한 표면 반사율은, 예를 들어, 유기전자소자가 상기 광학 필름을 구비한 상태에서 유기전자소자 표면의 전체적인 반사율을 의미할 수 있고, 예를 들어, 후술하는 시험예 1의 표면 반사율 측정 방법에 의하여 측정된 값일 수 있다.
유기전자소자의 휘도 향상 및 외부 광 반사 감소 효과는, 예를 들어, 도 11에 나타낸 바와 같이 본 출원의 광학 필름을 유기전자소자에 적용함으로써 가능하다. 도 11은 반사형 편광판으로서 반사형 선편광층을 사용한 경우의 휘도 향상 및 외부 광 반사 감소의 원리를 예시적으로 나타내지만, 반사형 원편광층을 사용한 경우에도 상기 반사형 원편광층의 항목에서 기술한 배치 및 구조에 따라서 휘도 향상 및 외부 광 반사 감소 효과를 나타낼 수 있다.
도 11에 나타낸 바와 같이, 전극부 영역(1011)은 광학 필름의 광차단 영역(1041)에 의하여 소자 내부로 외부 광의 입사가 1차적으로 차단되고, 나아가 외부 광이 소자 내부로 입사된다 하더라도 전극부에 의해 반사된 광이 광학 필름의 각 층에 흡수되거나 또는 광차단 영역에 의하여 차단되므로 외부 광에 의한 내부 반사를 방지할 수 있다.
또한, 외부에서 발광부 영역으로 입사된 광의 진행 과정을 살펴보면, 외부에서 입사된 빛 중 일부는 광학 필름 표면에서 반사되고, 나머지 빛은 차단층의 광차단 영역이 형성되지 않은 영역(이하, 광투과 영역(1043)이라 함) 및 선 편광층(103)을 통과하게 된다. 선 편광층(103)을 통과한 빛은 반사형 편광층(102)을 통과한 후 위상지연층(101)을 통과하게 된다. 위상지연층(101)을 통과하면 빛은 원 편광으로 변환되고, 발광부(1012)에서 반사되게 된다. 발광부에서 반사된 원 편광은 회전 방향이 역전되게 되고, 위상지연층(101)을 통과하면서 선 편광으로 변환되게 된다. 변환된 선 편광은, 원래 선 편광에 대하여 90도 회전하게 되므로 반사형 편광층(102)을 투과하지 못하고, 반사되게 된다. 반사된 빛은 다시 위상지연층(101)을 통과하면서 원편광으로 변환되어, 발광부(1012)까지 진행되게 되고, 발광부에서 반사되면서 원 편광의 회전 방향이 역전되게 되며, 그 상태로 위상지연층(101)을 통과하게 된다. 이때, 위상지연층(101)을 통과한 빛은 반사형 편광층을 투과할 수 있는 편광 상태가 되므로, 반사형 편광층(102), 선 편광층(103) 및 광투과 영역(1043)을 차례로 투과하여 외부로 추출되게 된다. 이러한 과정에서 외광의 상당 부분이 유기전자소자의 각 층과 편광층에 흡수되고, 전체 외부 광량 중 일부만이 외부로 추출되게 된다.
또한, 발광부 영역에서 방출되는 빛의 진행 경로를 살펴보면, 발광부에서 발광된 빛은 위상지연층(101)을 투과하여 반사형 편광층(102)에 도달한다. 반사형 편광층(102)의 투과축과 평행한 편광축을 가지는 빛만이 반사형 편광층을 투과하고, 나머지 광은 반사되어 다시 위상지연층(101)을 투과한다. 반사형 편광층(102)을 투과한 빛은 선 편광층(103) 및 차단층(104)의 광차단 영역 이외의 영역을 투과하여 외부로 방출된다. 반면, 반사형 편광층에서 반사된 빛은 위상지연층을 통과하면서 원 편광으로 변환되고, 발광부에서 재반사되게 된다. 재반사되면서 원 편광의 회전 방향이 역전되게 되고, 이 원 편광이 다시 위상지연층(101)을 통과하면서 선 편광으로 변환되게 된다. 이때, 반사에 의해 원 편광의 회전 방향이 역전되었으므로, 위상지연층(101)을 통과한 후 발생한 선편광은 반사형 편광층(102)을 투과할 수 있는 편광 상태가 된다. 상기 반사형 편광층(102)을 투과한 빛은 선편광층(103) 및 광투과 영역(1043)을 차례로 투과하여 외부로 방출되게 된다. 이와 같은 과정을 거칠 경우 기존 흡수형 편광자만 사용했을 경우보다 140% 이상 광추출이 향상되어, 유기전자소자의 휘도를 획기적으로 향상시킬 수 있게 된다.
이러한 유기전자소자는, 예를 들어, 전극층으로서 전자 주입 전극층 또는 정공 주입 전극층을 포함할 수 있다. 전자 주입 정공층은, 예를 들어, 전술한 전극부일 수 있고, 정공 주입 전극층은, 예를 들어, 발광부 상에 형성되어 있을 수 있다. 전자 주입 전극층으로는, 예를 들면, 상대적으로 작은 일 함수를 가지는 투명 재료를 사용하여 형성할 수 있다. 전자 주입 전극층으로는, 전자의 주입을 용이하게 하고 발광 효율을 높이기 위해 금속 재질의 전극층을 사용할 수 있고, 예를 들면, 구리, 마그네슘, 마그네슘-은 합금, 알루미늄, 리튬 알루미늄 합금 또는 칼슘 등의 금속을 사용할 수 있다. 정공 주입 전극층은, 예를 들면, 상대적으로 높은 일 함수(work function)를 가지는 재료를 사용하여 형성할 수 있고, 필요한 경우에 투명 재료를 사용하여 형성할 수 있다. 예를 들면, 정공 주입성 전극층은, 일 함수가 4.0 eV 이상인 금속, 합금, 전기 전도성 화합물 또는 상기 중 2종 이상의 혼합물을 포함할 수 있다. 이러한 재료로는, 금 등의 금속, CuI, ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), ZTO(Zinc Tin Oxide), 알루미늄 또는 인듐이 도핑된 아연 옥사이드, 마그네슘 인듐 옥사이드 니켈 텅스텐 옥사이드, ZnO, SNO2 또는 In2O3 등의 산화물 재료나, 갈륨 니트라이드와 같은 금속 니트라이드, 아연 세레나이드 등과 같은 금속 세레나이드, 아연 설파이드와 같은 금속 설파이드 등이 예시될 수 있다. 투명한 정공 주입성 전극층은, 증착, 스퍼터링 화학 증착 또는 전기화학적 수단 등의 임의의 수단으로 형성될 수 있다. 또한, 필요에 따라서 형성된 전극층은 공지된 포토리소그래피나 새도우 마스크 등을 사용한 공정을 통하여 패턴화될 수도 있다.
발광부는, 발광층을 포함할 수 있고, 상기 발광층은, 예를 들어, 이 분야에 공지된 다양한 형광 또는 인광 유기 재료를 사용하여 형성할 수 있고, 예를 들면, 적색, 녹색, 청색 또는 백색 형광체를 포함할 수 있다. 발광층의 재료로는, 트리스(4-메틸-8-퀴놀리놀레이트)알루미늄(III)(tris(4-methyl-8-quinolinolate)aluminum(III))(Alg3), 4-MAlq3 또는 Gaq3 등의 Alq 계열의 재료, C-545T(C26H26N2O2S), DSA-아민, TBSA, BTP, PAP-NPA, 스피로-FPA, Ph3Si(PhTDAOXD), PPCP(1,2,3,4,5-pentaphenyl-1,3-cyclopentadiene) 등과 같은 시클로페나디엔(cyclopenadiene) 유도체, DPVBi(4,4'-bis(2,2'-diphenylyinyl)-1,1'-biphenyl), 디스티릴 벤젠 또는 그 유도체 또는 DCJTB(4-(Dicyanomethylene)-2-tert-butyl-6-(1,1,7,7,-tetramethyljulolidyl-9-enyl)-4H-pyran), DDP, AAAP, NPAMLI, ; 또는 Firpic, m-Firpic, N-Firpic, bon2Ir(acac), (C6)2Ir(acac), bt2Ir(acac), dp2Ir(acac), bzq2Ir(acac), bo2Ir(acac), F2Ir(bpy), F2Ir(acac), op2Ir(acac), ppy2Ir(acac), tpy2Ir(acac), FIrppy(fac-tris[2-(4,5-difluorophenyl)pyridine-C'2,N] iridium(III)) 또는 Btp2Ir(acac)(bis(2-(2'-benzo[4,5-a]thienyl)pyridinato-N,C3')iridium(acetylactonate)) 등과 같은 인광 재료 등이 예시될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 발광층은, 상기 재료를 호스트(host)로 포함하고, 또한 페릴렌(perylene), 디스티릴비페닐(distyrylbiphenyl), DPT, 퀴나크리돈(quinacridone), 루브렌(rubrene), BTX, ABTX 또는 DCJTB 등을 도펀트로 포함하는 호스트-도펀트 시스템(Host-Dopant system)을 가질 수도 있다.
발광층은 또한 후술하는 전자 수용성 유기 화합물 또는 전자 공여서 유기 화합물 중에서 발광 특성을 나타내는 종류를 적절히 채용하여 형성할 수 있다.
발광부는, 발광층을 포함하는 한, 이 분야에 공지된 다른 다양한 기능성층을 추가로 포함하는 다양한 구조로 형성될 수 있다. 발광부에 포함될 수 있는 층으로는, 전자 주입층, 정공 저지층, 전자 수송층, 정공 수송층 및 정공 주입층 등이 예시될 수 있다.
전자 주입층 또는 전자 수송층은, 예를 들면, 전자 수용성 유기 화합물(electron accepting organic compound)을 사용하여 형성할 수 있다. 상기에서 전자 수용성 유기 화합물로는, 특별한 제한 없이 공지된 임의의 화합물이 사용될 수 있다. 이러한 유기 화합물로는, p-테르페닐(p-terphenyl) 또는 쿠아테르페닐(quaterphenyl) 등과 같은 다환 화합물 또는 그 유도체, 나프탈렌(naphthalene), 테트라센(tetracene), 피렌(pyrene), 코로넨(coronene), 크리센(chrysene), 안트라센(anthracene), 디페닐안트라센(diphenylanthracene), 나프타센(naphthacene) 또는 페난트렌(phenanthrene) 등과 같은 다환 탄화수소 화합물 또는 그 유도체, 페난트롤린(phenanthroline), 바소페난트롤린(bathophenanthroline), 페난트리딘(phenanthridine), 아크리딘(acridine), 퀴놀린(quinoline), 키노사린(quinoxaline) 또는 페나진(phenazine) 등의 복소환화합물 또는 그 유도체 등이 예시될 수 있다. 또한, 플루오르세인(fluoroceine), 페리렌(perylene), 프타로페리렌(phthaloperylene), 나프타로페리렌(naphthaloperylene), 페리논(perynone), 프타로페리논, 나프타로페리논, 디페닐부타디엔(diphenylbutadiene), 테트라페닐부타디엔(tetraphenylbutadiene), 옥사디아졸(oxadiazole), 아르다진(aldazine), 비스벤조옥사조린(bisbenzoxazoline), 비스스티릴(bisstyryl), 피라진(pyrazine), 사이크로펜타디엔(cyclopentadiene), 옥신(oxine), 아미노퀴놀린(aminoquinoline), 이민(imine), 디페닐에틸렌, 비닐안트라센, 디아미노카르바졸(diaminocarbazole), 피란(pyrane), 티오피란(thiopyrane), 폴리메틴(polymethine), 메로시아닌(merocyanine), 퀴나크리돈(quinacridone) 또는 루부렌(rubrene) 등이나 그 유도체, 일본특허공개 제1988-295695호, 일본특허공개 제1996-22557호, 일본특허공개 제1996-81472호, 일본특허공개 제1993-009470호 또는 일본특허공개 제1993-017764호 등의 공보에서 개시하는 금속 킬레이트 착체 화합물, 예를 들면, 금속 킬레이트화 옥사노이드화합물인 트리스(8-퀴놀리노라토)알루미늄[tris(8-quinolinolato)aluminium], 비스(8-퀴놀리노라토)마그네슘, 비스[벤조(에프)-8-퀴놀뤼노라토]아연{bis[benzo(f)-8-quinolinolato]zinc}, 비스(2-메틸-8-퀴놀리노라토)알루미늄, 트리스(8-퀴놀리노라토)인디엄[tris(8-quinolinolato)indium], 트리스(5-메틸-8-퀴놀리노라토)알루미늄, 8-퀴놀리노라토리튬, 트리스(5-클로로-8-퀴놀리노라토)갈륨, 비스(5-클로로-8-퀴놀리노라토)칼슘 등의 8-퀴놀리노라토 또는 그 유도체를 배립자로 하나 이상 가지는 금속 착체, 일본특허공개 제1993-202011호, 일본특허공개 제1995-179394호, 일본특허공개 제1995-278124호 또는 일본특허공개 제1995-228579호 등의 공보에 개시된 옥사디아졸(oxadiazole) 화합물, 일본특허공개 제1995-157473호 공보 등에 개시된 트리아진(triazine) 화합물, 일본특허공개 제1994-203963호 공보 등에 개시된 스틸벤(stilbene) 유도체나, 디스티릴아릴렌(distyrylarylene) 유도체, 일본특허공개 제1994-132080호 또는 일본특허공개 제1994-88072호 공보 등에 개시된 스티릴 유도체, 일본특허공개 제1994-100857호나 일본특허공개 제1994-207170호 공보 등에 개시된 디올레핀 유도체; 벤조옥사졸(benzooxazole) 화합물, 벤조티아졸(benzothiazole) 화합물 또는 벤조이미다졸(benzoimidazole) 화합물 등의 형광 증백제; 1,4-비스(2-메틸스티릴)벤젠, 1,4-비스(3-메틸스티릴)벤젠, 1,4-비스(4-메틸스티릴)벤젠, 디스티릴벤젠, 1,4-비스(2-에틸스티릴)벤질, 1,4-비스(3-에틸스티릴)벤젠, 1,4-비스(2-메틸스티릴)-2-메틸벤젠 또는 1,4-비스(2-메틸스티릴)-2-에틸벤젠 등과 같은 디스티릴벤젠(distyrylbenzene) 화합물; 2,5-비스(4-메틸스티릴)피라진, 2,5-비스(4-에틸스티릴)피라진, 2,5-비스[2-(1-나프틸)비닐]피라진, 2,5-비스(4-메톡시스티릴)피라진, 2,5-비스[2-(4-비페닐)비닐]피라진 또는 2,5-비스[2-(1-피레닐)비닐]피라진 등의 디스티릴피라진(distyrylpyrazine) 화합물, 1,4-페닐렌디메틸리딘, 4,4'-페닐렌디메틸리딘, 2,5-크실렌디메틸리딘, 2,6-나프틸렌디메틸리딘, 1,4-비페닐렌디메틸리딘, 1,4-파라-테레페닐렌디메텔리딘, 9,10-안트라센디일디메틸리딘(9,10-anthracenediyldimethylidine) 또는 4,4'-(2,2-디-티-부틸페닐비닐)비페닐, 4,4 -(2,2-디페닐비닐)비페닐 등과 같은 디메틸리딘(dimethylidine) 화합물 또는 그 유도체, 일본특허공개 제1994-49079호 또는 일본특허공개 제1994-293778호 공보 등에 개시된 실라나민(silanamine) 유도체, 일본특허공개 제1994-279322호 또는 일본특허공개 제1994-279323호 공보 등에 개시된 다관능 스티릴 화합물, 일본특허공개 제1994-107648호 또는 일본특허공개 제1994-092947호 공보 등에 개시되어 있는 옥사디아졸 유도체, 일본특허공개 제1994-206865호 공보 등에 개시된 안트라센 화합물, 일본특허공개 제1994-145146호 공보 등에 개시된 옥시네이트(oxynate) 유도체, 일본특허공개 제1992-96990호 공보 등에 개시된 테트라페닐부타디엔 화합물, 일본특허공개 제1991-296595호 공보 등에 개시된 유기 삼관능 화합물, 일본특허공개 제1990-191694호 공보 등에 개시된 쿠마린(coumarin)유도체, 일본특허공개 제1990-196885호 공보 등에 개시된 페리렌(perylene) 유도체, 일본특허공개 제1990-255789호 공보 등에 개시된 나프탈렌 유도체, 일본특허공개 제1990-289676호나 일본특허공개 제1990-88689호 공보 등에 개시된 프탈로페리논(phthaloperynone) 유도체 또는 일본특허공개 제1990-250292호 공보 등에 개시된 스티릴아민 유도체 등도 저굴절층에 포함되는 전자 수용성 유기 화합물로서 사용될 수 있다. 또한, 상기에서 전자 주입층은, 예를 들면, LiF 또는 CsF 등과 같은 재료를 사용하여 형성할 수도 있다.
정공 저지층은, 주입된 정공이 발광층을 지나 전자 주입성 전극층으로 진입하는 것을 방지하여 소자의 수명과 효율을 향상시킬 수 있는 층이고, 필요한 경우에 공지의 재료를 사용하여 발광층과 전자 주입성 전극층의 사이에 적절한 부분에 형성될 수 있다.
정공 주입층 또는 정공 수송층은, 예를 들면, 전자 공여성 유기 화합물(electron donating organic compound)을 포함할 수 있다. 전자 공여성 유기 화합물로는, N,N',N'-테트라페닐-4,4'-디아미노페닐, N,N'-디페닐-N,N'-디(3-메틸페닐)-4,4'-디아미노비페닐, 2,2-비스(4-디-p-톨릴아미노페닐)프로판, N,N,N',N'-테트라-p-톨릴-4,4'-디아미노비페닐, 비스(4-디-p-톨릴아미노페닐)페닐메탄, N,N'-디페닐-N,N'-디(4-메톡시페닐)-4,4'-디아미노비페닐, N,N,N',N'-테트라페닐-4,4'-디아미노디페닐에테르, 4,4'-비스(디페닐아미노)쿠아드리페닐[4,4'-bis(diphenylamino)quadriphenyl], 4-N,N-디페닐아미노-(2-디페닐비닐)벤젠, 3-메톡시-4'-N,N-디페닐아미노스틸벤젠, N-페닐카르바졸, 1,1-비스(4-디-p-트리아미노페닐)시크로헥산, 1,1-비스(4-디-p-트리아미노페닐)-4-페닐시크로헥산, 비스(4-디메틸아미노-2-메틸페닐)페닐메탄, N,N,N-트리(p-톨릴)아민, 4-(디-p-톨릴아미노)-4'-[4-(디-p-톨릴아미노)스티릴]스틸벤, N,N,N',N'-테트라페닐-4,4'-디아미노비페닐 N-페닐카르바졸, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐-아미노]비페닐, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]p-테르페닐, 4,4'-비스[N-(2-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐, 4,4'-비스[N-(3-아세나프테닐)-N-페닐아미노]비페닐, 1,5-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]나프탈렌, 4,4'-비스[N-(9-안트릴)-N-페닐아미노]비페닐페닐아미노]비페닐, 4,4'-비스[N-(1-안트릴)-N-페닐아미노]-p-테르페닐, 4,4'-비스[N-(2-페난트릴)-N-페닐아미노]비페닐, 4,4'-비스[N-(8-플루오란테닐)-N-페닐아미노]비페닐, 4,4'-비스[N-(2-피레닐)-N-페닐아미노]비페닐, 4,4'-비스[N-(2-페릴레닐)-N-페닐아미노]비페닐, 4,4'-비스[N-(1-코로네닐)-N-페닐아미노]비페닐(4,4'-bis[N-(1-coronenyl)-N-phenylamino]biphenyl), 2,6-비스(디-p-톨릴아미노)나프탈렌, 2,6-비스[디-(1-나프틸)아미노]나프탈렌, 2,6-비스[N-(1-나프틸)-N-(2-나프틸)아미노]나프탈렌, 4,4'-비스[N,N-디(2-나프틸)아미노]테르페닐, 4,4'-비스{N-페닐-N-[4-(1-나프틸)페닐]아미노}비페닐, 4,4'-비스[N-페닐-N-(2-피레닐)아미노]비페닐, 2,6-비스[N,N-디-(2-나프틸)아미노]플루오렌 또는 4,4'-비스(N,N-디-p-톨릴아미노)테르페닐, 및 비스(N-1-나프틸)(N-2-나프틸)아민 등과 같은 아릴 아민 화합물이 대표적으로 예시될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
정공 주입층이나 정공 수송층은, 유기화합물을 고분자 중에 분산시키거나, 상기 유기 화합물로부터 유래한 고분자를 사용하여 형성할 수도 있다. 또한, 폴리파라페닐렌비닐렌 및 그 유도체 등과 같이 소위 π-공역 고분자(π-conjugated polymers), 폴리(N-비닐카르바졸) 등의 정공 수송성 비공역 고분자 또는 폴리실란의 π-공역 고분자 등도 사용될 수 있다.
정공 주입층은, 구리프탈로시아닌과 같은 금속 프탈로시아닌이나 비금속 프탈로시아닌, 카본막 및 폴리아닐린 등의 전기적으로 전도성인 고분자 들을 사용하여 형성하거나, 상기 아릴 아민 화합물을 산화제로 하여 루이스산(Lewis acid)과 반응시켜서 형성할 수도 있다.
예시적으로 유기전자소자는, 순차적으로 형성된 (1) 정공 주입 전극층/유기 발광층/전자 주입 전극층의 형태; (2) 정공 주입 전극층/정공 주입층/유기 발광층/전자 주입 전극층의 형태; (3) 정공 주입 전극층/유기 발광층/전자 주입층/전자 주입 전극층의 형태; (4) 정공 주입 전극층/정공 주입층/유기 발광층/전자 주입층/전자 주입 전극층의 형태; (5) 정공 주입 전극층/유기 반도체층/유기 발광층/전자 주입 전극층의 형태; (6) 정공 주입 전극층/유기 반도체층/전자장벽층/유기 발광층/전자 주입 전극층의 형태; (7) 정공 주입 전극층/유기 반도체층/유기 발광층/부착개선층/전자 주입 전극층의 형태; (8) 정공 주입 전극층/정공 주입층/정공 수송층/유기 발광층/전자 주입층/전자 주입 전극층의 형태; (9) 정공 주입 전극층/절연층/유기 발광층/절연층/전자 주입 전극층의 형태; (10) 정공 주입 전극층/무기 반도체층/절연층/유기 발광층/절연층/전자 주입 전극층의 형태; (11) 정공 주입 전극층/유기 반도체층/절연층/유기 발광층/절연층/전자 주입 전극층의 형태; (12) 정공 주입 전극층/절연층/정공 주입층/정공 수송층/유기 발광층/절연층/전자 주입 전극층의 형태 또는 (13) 정공 주입 전극층/절연층/정공 주입층/정공 수송층/유기 발광층/전자 주입층/전자 주입 전극층의 형태를 가질 수 있으며, 경우에 따라서는 정공 주입 전극층과 전자 주입 전극층의 사이에 적어도 2개의 발광층이 전하 발생 특성을 가지는 중간 전극층 또는 전하 발생층(CGL: Charge Generating Layer)에 의해 분할되어 있는 구조의 유기층을 포함하는 형태를 가질 수도 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
이 분야에서는 정공 또는 전자 주입 전극층과 유기층, 예를 들면, 발광층, 전자 주입 또는 수송층, 정공 주입 또는 수송층을 형성하기 위한 다양한 소재 및 그 형성 방법이 공지되어 있으며, 상기 유기전자장치의 제조에는 상기와 같은 방식이 모두 적용될 수 있다.
유기전자소자는 또한, 봉지 구조를 추가로 포함할 수 있다. 상기 봉지 구조는, 유기전자소자의 발광부로 수분이나 산소 등과 같은 외래 물질이 유입되지 않도록 하는 보호 구조일 수 있다. 봉지 구조는, 예를 들면, 글라스캔 또는 금속캔 등과 같은 캔이거나, 상기 유기층의 전면을 덮고 있는 필름일 수 있다.
유기전자소자는 또한, 상기 유기전자패널에 인접하여 위치하는 기판을 추가로 포함할 수 있다. 상기 기판으로는 특별한 제한 없이 적절한 소재가 사용될 수 있다. 예를 들어, 하부 발광(bottom emission)형 소자에 적용되는 경우에는, 투광성 기재층, 예를 들면, 가시광 영역의 광에 대한 투과율이 50% 이상인 기재층을 사용할 수 있다. 투광성 기재층으로는, 유리 기재층 또는 투명 고분자 기재층 등이 예시될 수 있다. 유리 기재층으로는, 소다석회 유리, 바륨/스트론튬 함유 유리, 납 유리, 알루미노 규산 유리, 붕규산 유리, 바륨 붕규산 유리 또는 석영 등의 기재층이 예시될 수 있고, 고분자 기재층으로는, PI(polyimide), PEN(Polyethylene naphthalate), PC(polycarbonate), 아크릴 수지, PET(poly(ethylene terephthatle)), PES(poly(ether sulfide)) 또는 PS(polysulfone) 등을 포함하는 기재층이 예시될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 필요에 따라서 상기 기재층은, 구동용 TFT가 존재하는 TFT 기판일 수도 있다. 기판이 상부 발광(top emission)형 소자에 적용되는 경우에는, 기재층은 반드시 투광성의 기재층일 필요는 없다. 필요한 경우 기재층의 표면 등에는 알루미늄 등을 사용한 반사층이 형성되어 있을 수도 있다. 예를 들어, 전술한 바와 같이 기재층상 전극층의 연필 경도를 높은 수준으로 유지하여야 하는 경우에는, 유리 기재층 등과 같이 강성을 가지는 기재층이 사용될 수 있다.
본 출원은 또한, 상기 유기전자소자의 용도에 관한 것이다. 상기 유기전자소자는, 예를 들면, 디스플레이용 광원, 예를 들어 액정표시장치(LCD; Liquid Crystal Display)의 백라이트, 조명, 각종 센서, 프린터, 복사기 등의 광원, 차량용 계기 광원, 신호등, 표시등, 표시장치, 면상발광체의 광원, 디스플레이, 장식 또는 각종 라이트 등에 효과적으로 적용될 수 있다. 상기 장치 또는 기타 다른 용도에 상기 유기전자소자가 적용될 경우에, 상기 장치 등을 구성하는 다른 부품이나 그 장치의 구성 방법은 특별히 제한되지 않고, 상기 유기전자소자가 사용되는 한, 해당 분야에 공지되어 있는 임의의 재료나 방식이 모두 채용될 수 있다.
본 출원의 예시적인 광학 필름은, 예를 들면, 유기전자소자에 적용되어 광 이용 효율을 개선하여 휘도를 향상시킬 뿐만 아니라, 외부 광에 의한 반사를 감소시켜 콘트라스트비 및 시인성을 향상시킬 수 있다.
도 1 내지 도 9는 광학필름을 예시적으로 나타낸다.
도 10은 유기전자소자를 예시적으로 나타낸다.
도 11은 광학필름을 구비한 유기전자소자의 휘도 향상 및 표면 반사율 감소 원리를 예시적으로 나타낸다.
이하, 본 출원에 따른 실시예를 통하여 상기 광학 필름을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 출원의 범위가 하기 제시된 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
실시예 1
광학 필름의 제조
1/4 파장판(코팅형 액정 고분자 필름, 제조사: LG화학, 550 nm 파장의 광에 대해 140nm 위상차를 가짐, R(450)/R(550)=1.10의 정분산특성을 가짐), 반사형 선편광자(제품명: DBEF, 제조사: 3M), 흡수형 편광자(PVA 연신 편광필름, 제조사: LG화학)를 순차로 적층한 후, 상기 흡수형 선편광자 상에 잉크젯 프린팅 방법에 의하여 광차단 영역(카본블랙, 제품명: BK-4756, 제조사: TOKUSHIKI)이 패턴화된 차단층 (코팅 두께: 1~1.5um, 패턴 너비: 185um, 패턴 간격: 445um)을 적층한 후, 반사 방지층(제품명: DSG05C, 제조사: DNP)을 적층하여 광학 필름을 제조하였다. 상기에서, 반사형 선편광자와 흡수형 편광자의 투과축은 평행하고, 1/4 파장판의 광축과 상기 투과축이 약 45도를 이루도록 배치하여 광학 필름을 제조하였다.
유기전자소자의 제조
상기 제조된 광학 필름의 위상지연층이 유기전자패널(55인치 OLED 패널, 발광부 너비: 약 385um, 전극부 너비: 약 245um)에 부착되도록, 광학 필름과 유기전자패널을 적층하여 실시예 1의 유기전자소자를 제조하였다.
실시예 2
광학 필름의 제조시에 반사방지층을 사용하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방식으로 유기전자 소자를 제조하였다.
실시예 3
광학 필름의 제조시에 차단층의 패턴 너비를 110um로 하고, 패턴 간격을 520um로 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방식으로 유기전자 소자를 제조하였다.
실시예 4
광학 필름의 제조시에 차단층의 패턴 너비를 148um로 하고, 패턴 간격을 482um로 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방식으로 유기전자 소자를 제조하였다.
실시예 5
광학 필름의 제조시에 차단층의 패턴 너비를 245um로 하고, 패턴 간격을 385um로 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방식으로 유기전자 소자를 제조하였다.
실시예 6
광학 필름의 제조시에 차단층을 흡수형 편광자와 반사형 편광자 사이에 위치하도록 적층한 것을 제외하고는, 실시예 5와 동일한 방식으로 유기전자 소자를 제조하였다.
실시예 7
광학 필름의 제조시에 차단층을 반사형 편광자와 1/4파장판 사이에 위치하도록 적층한 것을 제외하고는, 실시예 5와 동일한 방식으로 유기전자 소자를 제조하였다.
실시예 8
광학 필름의 제조시에 차단층을 1/4파장판 하부에 위치하도록 적층한 것을 제외하고는, 실시예 5와 동일한 방식으로 유기전자 소자를 제조하였다.
실시예 9
광학 필름의 제조시에 광차단 영역의 두께를 5um로 코팅한 것을 제외하고는, 실시예 5와 동일한 방식으로 유기전자 소자를 제조하였다.
실시예 10
광학 필름의 제조시에 광차단 영역의 두께를 5um로 코팅한 것을 제외하고는, 실시예 6과 동일한 방식으로 유기전자 소자를 제조하였다.
실시예 11
광학 필름의 제조시에 광차단 영역의 두께를 5um로 코팅한 것을 제외하고는, 실시예 7과 동일한 방식으로 유기전자 소자를 제조하였다.
실시예 12
광학 필름의 제조시에 광차단 영역의 두께를 5um로 코팅한 것을 제외하고는, 실시예 8과 동일한 방식으로 유기전자 소자를 제조하였다.
비교예 1
광학 필름의 제조시에 차단층과 반사형 편광자를 사용하지 않은 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방식으로 유기전자 소자를 제조하였다.
비교예 2
광학 필름의 제조시에 차단층을 사용하지 않은 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방식으로 유기전자 소자를 제조하였다.
비교예 3
광학 필름의 제조시에 차단층과 반사형 편광자를 사용하지 않은 것을 제외하고는, 실시예 2와 동일한 방식으로 유기전자 소자를 제조하였다.
비교예 4
광학 필름의 제조시에 차단층을 사용하지 않은 것을 제외하고는, 실시예 2와 동일한 방식으로 유기전자 소자를 제조하였다.
시험예 1. 휘도 및 표면 반사율 평가
실시예 1 내지 12 및 비교예 1 내지 4에서 제조된 유기전자소자에 대하여, White 화면을 켠 상태(Turn-on)에서 접촉식 휘도계(CA-210, Konica Minolta)를 통해 휘도를 측정하였고, 화면이 꺼진 상태(Turn-off)에서 분광측색계(CM-2600D, Konica Minolta)를 이용하여 표면 반사율을 측정하였으며, 측정 결과를 하기 표 1 내지 5에 나타내었다.
하기 표 1은, 반사형 편광자 또는 차단층 유무에 따른 휘도 및 반사율 평가 결과를 나타낸다. 표 1에 나타낸 바와 같이 위상지연층, 흡수형 편광자 및 반사 반지층을 포함하는 광학 필름을 사용한 비교예 1에 비하여, 반사형 편광층을 더 포함하는 비교예 2의 경우 휘도가 약 150% 이상 향상되는 것을 확인할 수 있다. 그러나, 비교예 2는 비교예 1에 비하여 표면 반사율이 약 6배 이상 증가하여 시인성의 감소되는 문제점이 있다. 반면, 비교예 1에 비하여, 반사형 편광층 및 차단층을 더 포함하는 실시예 1의 경우 비교예 1에 비하여 휘도가 약 150% 이상 향상될 뿐만 아니라, 표면 반사율은 비교예 2에 비하여 약 2배 정도 감소시키는 것을 확인할 수 있다. 즉, 표 1의 측정 결과를 통하여 본원 실시예 1의 경우 휘도를 향상시키면서 동시에 표면 반사율의 증가 정도를 감소시킬 수 있음을 알 수 있다.
휘도 Color 반사율
x y @550nm ave.
비교예 1 100.00% 0.2767 0.2812 1.05% 1.19%
비교예 2 159.87% 0.2927 0.3045 6.45% 6.48%
실시예 1 153.53% 0.2921 0.3022 3.51% 3.54%
하기 표 2는 실시예 1 및 비교예 1 내지 2에 대하여, 반사 방지층을 사용하지 않을 것을 제외하고는 동일하게 제조한 실시예 2 및 비교예 3 내지 4의 휘도 및 표면 반사율 측정 결과를 나타낸다. 표 2에 나타낸 바와 같이, 실시예 2 및 비교예 3 내지 4는, 전술한 표 1의 측정 결과와 유사한 경향을 보이는 것을 확인할 수 있다. 다만, 반사 방지층을 사용하는 경우 휘도 향상 및 반사율 감소 효과가 더욱 우수한 것을 확인할 수 있다.
휘도 Color 반사율
x y @550nm ave.
비교예 3 100.00% 0.2755 0.2823 4.81% 4.87%
비교예 4 154.96% 0.2938 0.3002 9.11% 9.02%
실시예 2 150.91% 0.2915 0.3028 6.50% 6.53%
하기 표 3은 차단층의 광차단 영역의 패턴 너비 및 간격에 따른 휘도 및 반사율 측정 결과를 나타낸다. 표 3에 나타낸 바와 같이, 실시예 1 및 3 내지 5의 경우 모두, 비교예 1에 비하여 약 140% 이상의 휘도 향상 효과를 나타내며, 특히, 광차단 영역의 패턴 너비가 유기전자패널의 전극부 너비와 유사해질수록 반사율 감소 효과는 더욱 우수한 것을 확인할 수 있다.
차단층 패턴 휘도 Color 반사율
너비(um) 간격(um) x y @550nm ave.
비교예 1 - - 100.00% 0.2767 0.2812 1.05% 1.19%
실시예 3 110 520 156.73% 0.2916 0.3007 4.43% 4.45%
실시예 4 148 482 154.85% 0.2923 0.3028 3.93% 3.95%
실시예 1 185 445 151.37% 0.2915 0.3028 3.51% 3.54%
실시예 5 245 385 139.67% 0.2932 0.3017 2.67% 2.77%
하기 표 4는 차단층의 너비가 245um로 동일한 상태에서 차단층의 위치에 따른 휘도 및 반사율 측정 결과를 나타낸다. 표 4에 나타낸 바와 같이, 실시예 5 내지 8의 경우 모두, 비교예 1에 비하여 약 130% 이상의 휘도 향상 효과를 나타내며, 비교예 2에 비하여 반사율 감소 효과를 나타내는 것을 확인할 수 있다. 즉, 차단층을 광학 필름 내의 어느 층의 일면에 위치시키는 경우에도 휘도 향상 및 반사율 감소 효과를 나타내는 것을 확인할 수 있다.
차단층 위치 휘도 Color 반사율
x y @550nm ave.
비교예 1 - 100.00% 0.2767 0.2812 1.05% 1.19%
비교예 2 - 159.87% 0.2927 0.3045 6.45% 6.48%
실시예 5 흡수형 선평광자 상부 139.67% 0.2932 0.3017 2.67% 2.77%
실시예 6 흡수형 선평광자 하부 135.94% 0.2952 0.3033 2.40% 2.50%
실시예 7 반사형 선편광자 하부 134.73% 0.2909 0.3047 2.52% 2.62%
실시예 8 1/4 파장판 하부 136.33% 0.2910 0.3052 2.41% 2.57%
하기 표 5는 차단층의 광차단 영역의 두께에 변화에 따른 휘도 및 반사율 평가 결과를 나타낸다. 하기 표 5의 실시예 9 내지 12는, 실시예 5 내지 8에 대하여, 차단층의 광차단 영역의 두께를 5㎛로 각각 변경한 것을 제외하고는 동일하게 제조한 것으로, 차단층을 광학 필름 내의 어느 층의 일면에 위치시키는 경우에도 휘도 향상 및 반사율 감소 효과를 나타내는 경향을 보이는 것은 유사한 것을 확인할 수 있다. 다만, 광차단 영역의 두께가 두꺼워지는 경우 차단층과 상기 차단층과 인접하는 층의 계면 사이에 발생하는 에어-갭(air-gap)으로 인하여, 실시예 5 내지 8에 비하여 휘도 향상 및 반사율 감소 효과는 저감되는 것을 확인할 수 있다.
차단층 위치 휘도 반사율
@550nm ave.
실시예 9 흡수형 선평광자 상부 129.3% 7.41% 7.53%
실시예 10 흡수형 선평광자 하부 118.0% 3.13% 3.23%
실시예 11 반사형 선편광자 하부 118.0% 4.38% 4.62%
실시예 12 1/4 파장판 하부 125.0% 3.09% 3.28%
101: 위상지연층
102: 반사형 선편광층
201: 반사형 원편광층
103: 흡수형 선편광층
104: 차단층
1041: 광차단 영역
1042: 광투과성 시트
1043: 광투과 영역
701, 801: 반사방지층
901: 평탄층
100: 유기전자패널
1011: 전극부
1012: 발광부

Claims (22)

  1. 위상지연층, 반사형 편광층, 흡수형 선편광층 및 패턴화된 광차단 영역을 포함하는 차단층을 포함하는 광학 필름; 및
    전극부 및 발광부를 포함하는 단위 픽셀을 포함하는 유기전자패널;을 포함하며,
    상기 유기전자패널 상에 상기 차단층의 광차단 영역이 발광부의 너비만큼의 간격을 두고 이격되어 배치되면서 전극부 상에 대응하여 위치하도록 광학 필름이 배치되며,
    상기 광차단 영역의 광투과율은 20% 이하이고, 상기 광차단 영역이 형성되지 않은 영역은 광투과 영역인 유기전자소자.
  2. 제 1 항에 있어서, 위상지연층은 1/4 파장 위상 지연 특성을 가지는 유기전자소자.
  3. 제 1 항에 있어서, 위상지연층은 액정 고분자 필름 또는 연신된 고분자 필름인 유기전자소자.
  4. 제 1 항에 있어서, 반사형 편광층은 반사형 선편광층 또는 반사형 원편광층인 유기전자소자.
  5. 제 4 항에 있어서, 반사형 선편광층은 DBEF(Dual Brightness Enhancement Film), 유방성 액정층(LLC층: Lyotropic Liquid Crystal) 또는 와이어 그리드 편광기(wire grid polarizer)인 유기전자소자.
  6. 제 4 항에 있어서, 위상지연층, 반사형 선편광층 및 흡수형 선편광층이 순차로 배치되어 있는 유기전자소자.
  7. 제 6 항에 있어서, 흡수형 선편광층의 투과축은, 반사형 선편광층의 투과축과 이루는 각도의 절대값이 0도 내지 5도 범위 내이고, 위상지연층의 지상축과 이루는 각도의 절대값이 40도 내지 50도 범위 내인 유기전자소자.
  8. 제 4 항에 있어서, 반사형 원편광층은 콜레스테릭 액정층(CLC층: Cholesteric Liquid Crystal)인 유기전자소자.
  9. 제 4 항에 있어서, 반사형 원편광층, 위상지연층 및 흡수형 선편광층이 순차로 배치되어 있는 유기전자소자.
  10. 제 9 항에 있어서, 흡수형 선편광층의 투과축은 위상지연층의 지상축과 이루는 각도의 절대값이 40도 내지 50도 범위 내인 유기전자소자.
  11. 제 1 항에 있어서, 광차단 영역은 위상지연층, 반사형 편광층 또는 흡수형 선편광층의 일면 상에 직접 패턴화되어 있는 유기전자소자.
  12. 제 1 항에 있어서, 차단층은, 광투과성 시트를 추가로 포함하고, 광차단 영역은 상기 광투과성 시트 상에 패턴화되어 있는 유기전자소자.
  13. 제 1 항에 있어서, 광차단 영역은 카본 블랙(carbon black), 흑연, 산화철, 아조계 염료, 프탈로시아닌계 염료 또는 이색성 염료를 포함하는 유기전자소자.
  14. 제 1 항에 있어서, 차단층은, 위상지연층, 반사형 편광층 또는 흡수형 선편광층의 일면에 배치되어 있는 유기전자소자.
  15. 제 1 항에 있어서, 광학 필름은, 반사 방지층을 추가로 포함하는 유기전자소자.
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 제 1 항에 있어서, 광차단 영역은 단위 픽셀 면적 대비 50% 이하의 면적을 가지면서 선형으로 패턴화되어 있는 유기전자소자.
  19. 제 18 항에 있어서, 광차단 영역은, 하기 수식 1로 계산되는 간격을 두고 이격되어 배치되어 있는 유기전자소자:
    [수식 1]
    광차단 영역의 간격 = 단위 픽셀의 너비ⅹ(1 - 단위 픽셀 면적에 대한 광차단 영역 면적의 비율)
  20. 제 1 항에 있어서, 발광부는 적색, 녹색, 청색 또는 백색 형광체를 포함하는 유기전자소자.
  21. 삭제
  22. 제 1 항의 유기전자소자를 포함하는 디스플레이용 광원.
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