KR102059360B1 - 유기발광소자용 위상차판 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 외부광을 차단할 수 있는 유기발광소자에 관한 것으로, 특히 유기발광소자용 위상차판 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 특징은 원편광판의 위상차판을 1/4λ 또는 1/2λ위상지연값을 갖는 기판 상에 기판의 위상지연과 다른 1/4λ 또는 1/2λ위상지연값을 갖는 위상차층이 코팅된 위상차판을 포함하는 원편광판을 형성하는 것이다.
이를 통해, 일반적인 원편광판과 동일한 외부광 차단효과를 갖는 동시에 위상차판의 두께를 줄일 수 있어, 일반적인 원편광판이 부착된 OLED에 비해 전체적으로 소자의 두께를 얇게 형성할 수 있다.
또한, 제조 원가 비용을 절감시킬 수 있으며, 접착층에 의해 빛의 손실을 감소시킬 수 있어, 휘도가 감소되었던 문제점 또한 최소화할 수 있다.

Description

유기발광소자용 위상차판 제조방법{Method of fabricating phase difference plate for OLED}

본 발명은 외부광을 차단할 수 있는 유기발광소자에 관한 것으로, 특히 유기발광소자용 위상차판 제조방법에 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 백라이트를 필요로 하지 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 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, 녹, 청의 색을 표현하게 되는데, 일반적인 방법으로는 각 화소마다 적, 녹, 청색을 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 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 1/2 λ위상차판(30) 그리고 선편광판(40)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 1/4λ위상차판(20)과 1/2λ위상차판(30) 그리고 선편광판(40)으로 이루어지며, 원편광판(50)을 OLED(도 1의 10)에 부착하기 위한 제 1 접착층(60a)과 1/4λ 위상차판(20) 그리고 1/4λ 위상차판(20)과 1/2 λ위상차판(30)을 부착하기 위한 제 2 접착층(60b), 1/2 λ위상차판(30)과 선편광판(40)을 부착하기 위한 제 3 접착층(60c)을 포함한다.

여기서, 선편광판(40)은 빛의 편광특성을 변화시키는 편광층(41)과, 편광층(41)의 양측면에 형성되어 편광층(41)을 보호 및 지지하는 제 1 및 제 2 TAC 필름(43a, 43b)으로 구성된다.

그리고, 제 2 TAC 필름(43b)의 일측에 표면처리층(미도시)을 더욱 포함할 수 있는데, 표면처리층(미도시)은 실리카비드(silica bead : 미도시)가 포함된 눈부심방지(anti-glare)층 이거나, 편광판(50) 표면의 손상 방지를 위한 하드 코팅(hard coating)층 일 수 있다.

따라서, 외부로부터 OLED(도 1의 10)로 입사되는 외부광은 1/4λ 위상차판(20)과 1/2λ 위상차판(30) 그리고 선편광판(40)으로 된 원편광판(50)을 통해 입사되고, 입사된 외부광은 제 1 전극(도 1의 11)에 의해 반사되어 그의 편광방향이 바뀌게 된다.

따라서, 입사된 외부광은 원편광판(50)을 투과하지 못하게 되어 외부로 나오지 못하고 소멸 간섭을 일으키게 된다.

이로 인하여, 콘트라스트를 향상시키게 된다.

그러나, 전술한 바와 같이 OLED(도 1의 10)에 부착되는 원편광판(50)은 그 구성요소가 너무 많아 제조원가를 상승시키게 된다.

특히, 2장의 위상차판을 포함하는 원편광판(50)의 경우, 2장의 위상차판의 위상지연축을 서로 특정 각도로 일치시켜 형성하기 위하여 롤투시트(roll-to-sheet) 공정을 진행해야 하는데, 롤투시트 공정은 롤투롤(roll-to-roll) 공정에 비해 높은 공정비용 및 낮은 공정의 효율성을 갖게 된다. 또한, 원편광판(50)을 이루는 각층은 적어도 수십㎛의 두께를 가짐으로써, 원편광판(50)은 적어도 200㎛ 이상의 두께를 갖게 된다. 따라서, OLED(도 1의 10) 전체 두께를 증가시키게 되는 문제점을 야기하게 된다.

특히, 최근에는 종이처럼 휘어져도 표시성능을 그대로 유지할 수 있게 제조된 플렉서블(flexible) 평판표시장치에 대한 연구가 활발히 진행되고 있는데, OLED(도 1의 10)의 경우 원편광판(50)에 의해 두께가 두꺼워짐에 따라 플렉서블한 특성을 구현하기 어려운 실정이다.

또한, 제 1 내지 제 3 접착층(60a, 60b, 60c)에 의해 빛의 손실이 발생하여 휘도가 감소되는 문제가 발생하게 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 박형의 OLED를 제공하고자 하는 것을 제 1 목적으로 한다.

이를 통해, 플렉서블 OLED를 구현하고자 하는 것을 제 2 목적으로 하며, 또한, OLED의 공정비용 절감 및 공정의 효율성을 향상시키고자 하는 것을 제 3 목적으로 한다.

또한, 휘도를 향상시키고자 하는 것을 제 4 목적으로 한다.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 제 1 위상지연값을 갖는 기판 상에 제 2 위상지연값을 갖는 위상차 물질층을 형성하는 단계와; 제 1 온도에서 상기 위상차 물질층을 건조하는 단계와; 상기 위상차 물질층이 광학적 이방성을 가지도록 상기 위상차 물질층을 선편광된 빛에 노출하는 단계와; 상기 광학적 이방성이 증폭되도록 상기 제 1 온도 보다 높은 제 2 온도에서 상기 위상차 물질층을 열처리하는 단계를 포함하는 유기발광소자용 위상차판 제조방법을 제공한다.

이때, 상기 제 1 위상지연값은 1/4λ 또는 1/2λ이며, 상기 제 1 위상지연값이 1/4λ일 경우 상기 제 2 위상지연값은 1/2λ이며, 상기 제 1 위상지연값이 1/2λ일 경우 상기 제 2 위상지연값은 1/4λ이며, 상기 위상차 물질층은 상기 선편광된 빛에 노출되어 광학적 이방성을 나타내는 감광성기와, 특정 온도 구간에서 액정성을 나타내는 메소겐(mesogen) 형성기를 갖는 액정성 고분자나 저분자, 올리고머(oligomer) 또는 이들의 혼합체를 포함한다.

그리고, 상기 선편광된 빛은 1mJ/cm² 내지 1000mJ/cm²의 노광 에너지를 가지며, 200nm 내지 400nm의 파장을 가지며, 상기 위상차 물질층을 형성하는 단계는 스핀코팅법과 슬릿코팅법, 독터 블레이드법, 스핀-슬릿 코팅법, 롤투롤 코팅법 그리고 캐스트 코팅법 중 어느 하나를 이용하며, 상기 위상차 물질층은 5 마이크로미터 이하의 두께를 갖는다.

여기서, 상기 기판은 유리와 플라스틱, 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리카보네이트, 폴리비닐 클로라이드, 트리아세틸셀룰로오스 그리고 환상올레핀 중합체 중 어느 하나로 이루어지며, 상기 위상차 물질층을 건조하는 단계는 원적외선 히터나 오븐에 의한 복사 또는 대류를 이용하여 섭씨 25도 내지 섭씨 80도에서 30초 내지 30분 동안 실시된다.

그리고, 상기 위상차 물질층을 열처리하는 단계는 원적외선 히터나 오븐에 의한 복사 또는 대류를 이용하여 섭씨 80도 내지 섭씨 150도에서 30초 내지 30분 동안 실시된다.

위에 상술한 바와 같이, 본 발명에 따라 원편광판의 위상차판을 1/4λ 또는 1/2λ위상지연값을 갖는 기판 상에 기판의 위상지연과 다른 1/4λ 또는 1/2λ위상지연값을 갖는 위상차층이 코팅된 위상차판을 포함하는 원편광판을 형성함으로써, 일반적인 원편광판과 동일한 외부광 차단효과를 갖는 동시에 위상차판의 두께를 줄일 수 있는 효과가 있다.

따라서, 일반적인 원편광판이 부착된 OLED에 비해 전체적으로 소자의 두께를 얇게 형성할 수 있는 효과가 있다.

또한, 제조 원가 비용을 절감시킬 수 있으며, 접착층에 의해 빛의 손실을 감소시킬 수 있어, 휘도가 감소되었던 문제점 또한 최소화할 수 있는 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 도 3의 원편광판의 구조를 개략적으로 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 위상차판의 제조공정을 설명하기 위한 개략적 도면.
도 6a ~ 6b는 본 발명의 실시예에 따른 위상차판의 제조공정 중 노광공정에 대한 개략적 단면도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 원편광판과 일반적인 원편광판의 외광 반사율을 측정한 시뮬레이션 그래프.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 OLED를 개략적으로 도시한 단면도이며, 도 4는 도 3의 원편광판의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.

도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 OLED(100)는 구동 박막트랜지스터(DTr)와 발광다이오드(E)가 형성된 기판(101)이 보호필름(200)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 드레인 전극(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 드레인 전극(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 있으며, 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)의 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, 제 1 전극(111)은 뱅크(119)를 각 화소영역(P) 별 경계부로 하여 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.

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 금속막 상에 투명한 도전성 물질을 두껍게 증착된 이층 구조이다.

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

이러한 OLED(100)는 선택된 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(120)이 형성되어, 본 발명의 실시예에 따른 OLED(100)는 보호필름(120)을 통해 인캡슐레이션(encapsulation)된다.

여기서, 보호필름(120)은 외부 산소 및 수분이 OLED(100) 내부로 침투하는 것을 방지하기 위하여, 무기보호필름(120a)을 적어도 2장 적층하여 사용하는데, 이때, 2장의 무기보호필름(120a) 사이에는 무기보호필름(120a)의 내충격성을 보안하기 위한 유기보호필름(120b)이 개재되는 것이 바람직하다.

이러한 유기보호필름(120b)과 무기보호필름(120a)이 교대로 반복하여 적층된 구조에서는 유기보호필름(120b)의 측면을 통해서 수분 및 산소가 침투하는 것을 막아주어야 하기 때문에 무기보호필름(120a)이 유기보호필름(120b)을 완전히 감싸는 구조로 이루어지는 것이 바람직하다.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 OLED(100)는 외부로부터 수분 및 산소가 OLED(100) 내부로 침투하는 것을 방지할 수 있다.

이를 통해, 내부로 유입된 산소나 수분으로 인해, 전극층의 산화 및 부식이 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 따라서 유기발광층(113)의 발광특성이 저하되고, 유기발광층(113)의 수명이 단축되었던 문제점을 방지할 수 있다.

또한, 전류 누설 및 단락이 발생하는 것을 방지하게 되며, 화소불량이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 이를 통해 휘도나 화상 특성의 불균일이 발생되었던 문제점을 방지하게 된다.

이때, 본 발명의 실시예에 따른 OLED(100)는 보호필름(120)의 상부로 외부광에 의한 콘트라스트의 저하를 방지하기 위하여 원편광판(200)이 형성되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 원편광판(200)은 위상차판(210)과 선편광판(220)으로 이루어지며, 원편광판(200)을 OLED(100)의 보호필름(120) 상에 부착하기 위한 제 1 접착층(130a)과 위상차판(210)과 선편광판(220)을 부착하기 위한 제 2 접착층(130b)을 포함한다.

즉, 보호필름(120) 상부에는 선편광을 원편광으로, 원편광을 선편광으로 바꾸는 위상차판(210)이 형성되며, 위상차판(210) 상부에는 광투과축과 평행한 빛만을 통과시키는 선편광판(220)이 형성된다.

여기서, 본 발명의 OLED(100)는 위상차판(210)이 1/4λ 위상차판(211) 상에 1/2λ위상차층(213)이 코팅되어 이루어진다.

여기서, 선편광판(220)의 투과축이 0도일 경우, 1/4λ위상차판(211)은 면내 위상차(Ro)가 120nm<Ro<145nm 을 만족하거나, 위상차축(θ)이 70<θ<80을 만족하도록 형성된다.

그리고, 1/2λ위상차층(213)은 면내 위상차(Ro)가 265nm<Ro<285nm을 만족하거나, 위상차축(θ)이 10<θ<20 을 만족하도록 형성된다.

즉, 1/4λ위상차판(211)은 75도의 위상차축을 가지며, 1/2λ위상차층(213)은 15도의 위상차축을 갖는다. 따라서, 1/4λ위상차판(211)과 1/2λ위상차층(213)의 위상차축이 각각 15도와 75도로 설계될 경우, OLED(100)에서 출사된 빛의 분산특성을 향상시킬 수 있다.

이러한 본 발명의 위상차판(210)은 1/2λ위상차층(213)이 박막형태로 형성됨에 따라 기존에 비해 OLED(100)의 두께를 얇게 형성할 수 있다.

즉, 본 발명은 외부광을 차단하기 위한 위상차판(210)의 1/2λ위상차층(213)을 박막형상으로 형성함으로써, 기존에 비해 1/2λ위상차층(213)의 두께를 줄일 수 있는 동시에 1/2λ위상차층(213)과 1/4λ위상차판(211) 사이의 제 2 접착층(도 2의 60b)을 생략할 수 있어 원편광판(200)의 두께를 줄일 수 있다.

따라서, 기존에 비해 전체적으로 소자의 두께를 얇게 형성할 수 있는 것이다.

따라서, OLED(100)는 유연한 특성을 갖게 되어, 종이처럼 휘어져도 표시성능을 그대로 유지할 수 있는 플렉서블(flexible) OLED를 구현할 수 있다.

또한, 1/2λ위상차판의 구성요소, 일예로 베이스필름 등을 별도로 필요로 하지 않음으로써, 제조 원가 비용을 절감시킬 수 있다.

특히, 본 발명의 원편광판(200)은 1/2λ위상차층(213)과 1/4λ위상차판(211)의 위상지연축을 맞추기 위하여, 1/2λ위상차층(213)과 1/4λ위상차판(211)을 각각 별도로 형성한 후 이의 위상지연축을 맞춰가며 부착시키지 않아도 됨으로써, 이를 통해 공정비용을 보다 절감할 수 있으며 공정의 효율성을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 1/2λ위상차층(213)과 1/4λ위상차판(211) 사이의 제 2 접착층(도 2의 60b)에 의해 빛의 손실을 감소시킬 수 있어, 휘도가 감소되었던 문제를 최소화할 수 있다.

특히, 본 발명의 1/2λ위상차층(213)은 광배향성 및 광감응성 재료로 이루어짐에 따라 별도의 배향공정을 생략할 수 있어, 공정의 효율성을 향상시킬 수 있다.

한편, 본 발명의 OLED(100)는 위상차판(210)이 1/4λ위상차판(211) 상부에 1/2λ위상차층(213)이 코팅된 구조를 일예로 하였으나, 1/2λ위상차판 상부에 1/4λ위상차층이 코팅된 구조로 이루어질 수도 있다.

이에 대해, 위상차판(210)의 형성과정을 통해 좀더 자세히 살펴보도록 하겠다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 위상차판의 제조공정을 설명하기 위한 개략적 도면이다.

도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 위상차판(도 4의 210)은 위상차판 제조장비를 통해 형성하는데, 위상차판 제조장비는 기판이동장치(410)와 도포장치(420), 건조장치(430), 노광장치(440) 그리고 열처리장치(450)를 포함한다.

따라서, 위상차판(도 4의 210)은 기판이동장치(410)에 의해 기판(211)이 각 장치(420, 430, 440. 450)를 순차적으로 통과하면서 용액을 균일하게 도포하는 도포공정, 용액을 도포한 후 용매를 제거하는 건조공정, 선편광을 조사하는 노광공정, 그리고 액정상을 갖는 온도에서의 열처리공정을 거쳐, 기판(211) 상에 위상차층(213)을 형성하게 된다.

여기서, 기판(211)은 1/4λ위상지연값을 갖거나, 또는 1/2λ위상지연값을 가지며, 위상차층(213)은 기판(211)이 1/4λ위상지연값을 가질 경우 1/2λ위상지연값을 가지며, 기판(211)이 1/2λ위상지연값을 가질 경우 1/4λ위상지연값을 갖도록 형성된다.

여기서, 기판(211)으로는 유리(glass)나 플라스틱(plastic), 폴리메틸 메타크릴레이트 (polymethyl methacrylate), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리비닐 클로라이드(polyvinyl chloride), 트리아세틸셀룰로오스(triacetyl cellulose: TAC) 또는 환상올레핀 중합체(cyclo olefin polymer: COP) 등 가시광선 영역에서 투명한 재료가 사용될 수 있다.

그리고, 위상차층(213)은 광배향성 및 광감응성 재료로서, 선편광된 빛을 조사함으로써 광학적 이방성을 나타낼 수 있는 감광성기와 특정 온도 구간에서 액정성을 나타내는 메소겐(mesogen) 형성기를 갖는 액정성 고분자나 저분자, 올리고머(oligomer) 또는 이들의 혼합체이다.

즉, 위상차 물질은 감광성기 외에 고분자만으로 구성되거나, 저분자 또는 올리고머만으로 구성될 수도 있고, 또는 고분자와 올리고머가 혼합되어 구성될 수도 있다.

이러한 위상차 물질은 선편광된 빛을 조사하면 광반응 (photo-isomerization)이 발생하여 상대적으로 매우 작은 광학적 이방성이 형성되며, 특정 온도 이상의 열처리를 통해 광학적 이방성을 더 크게 증가시킬 수 있는 특징을 갖는다.

또한, 위상차 물질은 노광 공정 후 광학적 이방성, 즉 위상차 축을 가지는데, 위상차축은 선편광된 빛의 편광축에 수직한 방향으로 형성되는 특징을 갖는다.

한편, 위상차 물질은 평탄화를 위해 평활성 첨가제(leveling agent) 및 기타 첨가제를 포함할 수도 있다.

이러한 위상차판 제조공정은 기판이동장치(410)를 통해 기판(211)이송과 동시에 진행되는 이른바 인라인(in-line) 방식을 채택하여 시간과 비용의 절감을 꾀하고 있다.

여기서, 기판이동장치(410)는 컨베이어 벨트(conveyor belt)와 롤러(roller)등으로 이루어진다.

여기서, 위상차판 제조공정에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 먼저, 기판이동장치(410)에 의해 기판(211)을 도포장치(420)로 이동하고, 기판(211) 상부에 위상차 물질을 도포하여 위상차 물질층(213a)을 형성하는 도포공정을 진행한다.

여기서, 위상차 물질을 기판(211) 상에 도포하는 공정은 다양한 코팅 방법이 사용될 수 있는데, 기판(211) 상에 5 마이크로미터 이하의 두께를 가지는 균일한 필름을 형성할 수 있는 방법으로, 스핀코팅(spin-coating)법, 슬릿코팅(slit-coating)법, 독터 블레이드(doctor blade)법, 스핀-슬릿 코팅(spin and slit coating)법, 롤투롤 코팅(roll to roll)법, 또는 캐스트 코팅(cast coating)법 등이 사용될 수 있다.

이때, 기판(211)이 유연한 TAC나 COP로 이루어질 경우, 기판(211) 상에 위상차 물질이 균일하게 도포되도록 하기 위하여, 슬릿 코팅법이나 롤투롤 코팅법을 이용하는 것이 바람직하다.

다음으로, 위상차 물질층(213a)이 형성된 기판(211)을 기판이동장치(410)에 의해 건조장치(430)로 이동시켜 건조 공정을 실시한다.

건조공정은 위상차 물질층(213a)에서 용매를 제거하는 공정으로, 위상차 물질층(213a)에 열충격을 주지 않는 상대적으로 낮은 온도에서 실시하는 것이 바람직하다.

이때, 건조공정은 핫플레이트(Hot plate)나 오븐(oven) 또는 자연 건조에 의해 실시될 수 있으며, 바람직하게는 원적외선 히터(heater)나 오븐 등에 의한 복사 또는 대류 현상을 이용하여 건조하는 방식을 사용하는 것이 좋다.

여기서, 건조공정에서의 온도는 섭씨 25도 내지 섭씨 80도이며, 바람직하게는 섭씨 40도 내지 섭씨 70도에서 약 30초 내지 약 30분 동안 건조공정을 실시한다.

다음으로 건조된 위상차 물질층(213a)을 포함하는 기판(211)을 기판이동장치(410)에 의해 노광장치(440)로 이동하여 노광공정을 실시함으로써, 위상차축을 갖는 위상차층(213)이 코팅된 위상차판(도 4의 210)을 형성하게 된다.

노광공정은 선편광된 빛을 조사하여 위상차 물질층(213a)이 광학적 이방성을 가지도록 하는 공정으로, 선편광된 빛은 200nm 내지 400nm의 파장을 가지며, 바람직하게는 280nm 내지 350nm 범위의 파장을 갖는 빛을 조사하는 것이 좋다. 이때, 노광량, 즉 노광 에너지는 1mJ/cm² 내지 1000mJ/cm²이며, 바람직하게는 노광된 위상차 물질층(213a)이 최대 이방성을 나타낼 수 있는 에너지로 2mJ/cm² 내지 500mJ/cm²가 좋다.

다음으로, 위상차층(213)이 형성된 기판(211)을 기판이동장치(410)에 의해 열처리장치(450)로 이동하여, 열처리공정을 실시한다.

열처리공정은 위상차층(213)의 광학적 이방성을 증폭시키는 공정으로, 위상차층(213)에 직접적인 열을 가하지 않아 열충격을 주지 않는 것을 특징으로 한다. 이를 통해 위상차층(213)이 뿌옇게 흐려지는 헤이즈(haze) 현상을 피할 수 있어 가시광선 영역에서 투명한 필름을 얻을 수 있다.

열처리공정은, 바람직하게는 원적외선 히터나 오븐 등에 의한 복사 또는 대류 현상을 이용하는 것이 좋으며, 열처리공정시 온도는 위상차층(213)의 액정성을 나타내는 온도로 건조공정시의 온도보다 높다.

즉, 열처리공정은 섭씨 70도 내지 섭씨 150도에서 실시하며, 바람직하게는 섭씨 90도 내지 섭씨 120도에서 약 30초 내지 약 30분 동안 실시한다.

이를 통해, 1/4λ 또는 1/2λ위상지연값을 갖는 기판(211) 상에 기판(211)의 위상지연값과 다른 1/4λ 또는 1/2λ위상지연값을 갖는 위상차층(213)이 코팅된 위상차판(도 4의 210)의 제조공정이 완료된다.

이러한 본 발명의 위상차판(도 4의 210)은 위상차층(213)이 박막형태로 형성됨에 따라, 기존에 비해 위상차층(213)의 두께를 줄일 수 있는 동시에 두개의 위상차판(211, 213) 사이의 접착층(도 2의 60b)을 생략할 수 있어 원편광판(도 4의 200)의 두께를 줄일 수 있다. 따라서, 기존에 비해 전체적으로 소자의 두께를 얇게 형성할 수 있다.

또한, 제조 원가 비용을 절감시킬 수 있으며, 접착층(도 2의 60b)에 의해 빛의 손실을 감소시킬 수 있어, 휘도가 감소되었던 문제를 최소화할 수 있다.

특히, 본 발명의 위상차층(213)이 광배향성 및 광감응성 재료로 이루어짐에 따라 별도의 배향공정을 생략할 수 있어, 공정의 효율성을 향상시킬 수 있다.

여기서, 도 6a ~ 6b를 참조하여 노광공정에 대해 좀더 자세히 살펴보도록 하겠다.

도 6a ~ 6b는 본 발명의 실시예에 따른 위상차판의 제조공정 중 노광공정에 대한 개략적 단면도이다.

먼저, 도 6a에 도시한 바와 같이, 기판(211) 위에 도포된 후 건조된 위상차 물질층(213a) 상부로 제 1 편광된 빛을 위상차 물질층(213a)에 조사한다.

따라서, 도 6b에 도시한 바와 같이, 기판(211) 상에는 제 1 편광된 빛에 대응되는 위상지연축을 갖는 위상차층(213)이 형성된다.

전술한 바와 같이 본 발명에 따른 제조방법에 의해 제조되는 위상차판(도 4의 210)은 별도의 광배향막을 형성할 필요가 없는 것이 특징이다. 따라서 광배향막을 형성하는 종래의 위상차판 제조방법 대비 광배향 물질의 도포, 건조 및 소성공정을 진행할 필요가 없으므로 제조 공정이 단순화 되며 이에 의해 제조 비용을 저감시킬 수 있다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 원편광판의 외광 반사율을 비교 측정한 시뮬레이션 그래프이다.

여기서, sample 1은 두개의 위상차판을 포함하는 원편광판이 부착된 OLED이며, sample 2는 하나의 위상차판만을 포함하는 원편광판이 부착된 OLED이며, sample 3은 본 발명의 실시예에 따른 1/4λ 또는 1/2λ위상지연값을 갖는 기판 상에 기판의 위상지연과 다른 1/4λ 또는 1/2λ위상지연값을 갖는 위상차층이 코팅된 위상차판을 포함하는 원편광판이 부착된 OLED를 나타낸다.

여기서, sample 1과 sample 2는 위상차값이 파장에 무관하게 일정한 평탄분사형 위상차판이며, sample 3의 본 발명의 실시예에 따른 1/4λ 또는 1/2λ위상지연값을 갖는 기판 또한 위상차값이 파장에 무관하게 일정한 평탄분산형 위상차판이다.

도 7의 그래프를 참조하면, sample 3이 sample 1에 비해서는 단파장영역에서는 외부광 반사율이 높게 측정되나, 전반적으로는 서로 유사한 외부광 반사율을 갖는 것을 확인할 수 있다.

즉, 본 발명의 실시예에 따른 위상차판(도 4의 210)은 1/4λ 또는 1/2λ위상지연값을 갖는 기판(211) 상에 기판(211)의 위상지연값과 다른 1/4λ 또는 1/2λ위상지연값을 갖는 위상차층(213)이 코팅된 위상차판(도 4의 210)을 포함하는 원편광판(도 4의 200)을 형성함으로써, sample 1 의 원편광판(도 2의 50)과 동일한 외부광 차단효과를 갖는 동시에 위상차판(도 4의 210)의 두께를 줄일 수 있는 것이다.

따라서, 2장의 위상차판을 포함하는 원편광판(도 2의 50)이 부착된 OLED(도 1의 10)에 비해 전체적으로 소자의 두께를 얇게 형성할 수 있으며, 1장의 위상차판을 포함하는 원편광판이 부착된 OLED에 비해서는 광대역 특성을 확보할 수 있다.

또한, 제조 원가 비용을 절감시킬 수 있으며, 두개의 위상차판(도 2의 20, 30)을 접착시키기 위한 접착층(도 2의 60b)에 의해 빛의 손실을 감소시킬 수 있어, 휘도가 감소되었던 문제점 또한 최소화할 수 있다.

(실시예 1)

1/4λ위상지연값을 갖는 기판 상에 1/2λ위상지연값을 갖는 위상차 물질을 스핀코팅법을 통해 도포하여 기판 상에 위상차 물질층을 형성한 후, 30초간 자연건조를 진행하였다. 이후, 섭씨 60도의 오븐에서 5분 동안 건조공정을 진행한 후, 80mJ/cm² 의 노광 에너지로 280 ~ 340nm의 파장을 갖는 빛을 위상차 물질층에 조사하여, 특정 위상차축을 갖는 위상차 물질층을 형성하였다.

이후, 섭씨 100도의 오븐에서 15분 동안 열처리공정을 진행하여, 1/4λ위상지연판 상에 1/2λ위상차층이 코팅된 위상차판을 완성하였다.

이때, 1/2λ위상차층의 두께에 따른 위상차는 아래 표(1)에 정리하였다.

막두께	1.34㎛	1.65㎛	1.87㎛	2.10㎛
위상차	215nm	236nm	239nm	271nm
굴절율	0.160	0.143	0.128	0.129

전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 원편광판은 위상차판을 1/4λ 또는 1/2λ위상지연값을 갖는 기판 상에 기판의 위상지연과 다른 1/4λ 또는 1/2λ위상지연값을 갖는 위상차층이 코팅된 위상차판을 포함하는 원편광판을 형성함으로써, 일반적인 원편광판과 동일한 외부광 차단효과를 갖는 동시에 위상차판의 두께를 줄일 수 있다.

따라서, 일반적인 원편광판이 부착된 OLED에 비해 전체적으로 소자의 두께를 얇게 형성할 수 있다.

또한, 제조 원가 비용을 절감시킬 수 있으며, 접착층(도 1의 21a, 21b)에 의해 빛의 손실을 감소시킬 수 있어, 휘도가 감소되었던 문제점 또한 최소화할 수 있다.

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

211 : 기판, 213 : 위상차층(213a : 위상차 물질층)
410 : 기판이송장치, 420 : 도포장치, 430 : 건조장치, 440 : 노광장치, 450 : 열처리장치

Claims (8)

1. 제 1 위상지연값을 갖는 기판 상에 제 2 위상지연값을 갖는 위상차 물질층을 형성하는 단계와;
   제 1 온도에서 상기 위상차 물질층을 건조하는 단계와;
   상기 위상차 물질층이 광학적 이방성을 가지도록 상기 위상차 물질층을 선편광된 빛에 노출하는 단계와;
   상기 광학적 이방성이 증폭되도록 상기 제 1 온도 보다 높은 제 2 온도에서 상기 위상차 물질층을 열처리하는 단계
   를 포함하며,
   상기 위상차 물질층은 상기 선편광된 빛에 노출되어 광학적 이방성을 나타내는 감광성기와, 특정 온도 구간에서 액정성을 나타내는 메소겐(mesogen) 형성기를 갖는 액정성 고분자나 저분자, 올리고머(oligomer) 또는 이들의 혼합체를 포함하며,
   상기 제 1 온도는 섭씨 25도 내지 섭씨 80도이며,
   상기 제 2 온도는 섭씨 80도 내지 섭씨 150도인 유기발광소자용 위상차판 제조방법.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 위상지연값은 1/4λ 또는 1/2λ이며, 상기 제 1 위상지연값이 1/4λ일 경우 상기 제 2 위상지연값은 1/2λ이며, 상기 제 1 위상지연값이 1/2λ일 경우 상기 제 2 위상지연값은 1/4λ인 유기발광소자용 위상차판 제조방법.
   
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 선편광된 빛은 1mJ/cm² 내지 1000mJ/cm²의 노광 에너지를 가지며, 200nm 내지 400nm의 파장을 가지는 유기발광소자용 위상차판 제조방법.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 위상차 물질층을 형성하는 단계는 스핀코팅법과 슬릿코팅법, 독터 블레이드법, 스핀-슬릿 코팅법, 롤투롤 코팅법 그리고 캐스트 코팅법 중 어느 하나를 이용하며, 상기 위상차 물질층은 5 마이크로미터 이하의 두께를 가지는 유기발광소자용 위상차판 제조방법.
   
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 기판은 유리와 플라스틱, 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리카보네이트, 폴리비닐 클로라이드, 트리아세틸셀룰로오스 그리고 환상올레핀 중합체 중 어느 하나로 이루어지는 유기발광소자용 위상차판 제조방법.
   
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 위상차 물질층을 건조하는 단계는 원적외선 히터나 오븐에 의한 복사 또는 대류를 이용하여 상기 제 1 온도에서 30초 내지 30분 동안 실시되는 유기발광소자용 위상차판 제조방법.
   
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 위상차 물질층을 열처리하는 단계는 원적외선 히터나 오븐에 의한 복사 또는 대류를 이용하여 상기 제 2 온도에서 30초 내지 30분 동안 실시되는 유기발광소자용 위상차판 제조방법.

Images