KR20100082557A - 유기 발광 표시 장치 - Google Patents

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정우석
박순룡
박준호
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삼성모바일디스플레이주식회사
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Abstract

본 발명은 유기 발광 표시 장치에 관한 것으로서, 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치는 기판 부재, 상기 기판 부재 상에 유기 발광 소자, 상기 유기 발광 소자 상에 형성된 위상 지연판, 그리고 상기 위상 지연판 상에 형성되며 선택적으로 빛의 일부는 통과시키고 나머지는 반사시키는 선택적 반사막을 포함한다.
선택적 반사막, 반사형 편광 필름, 콜레스테릭 액정막, 거울 기능, 유기 발광 표시 장치

Description

유기 발광 표시 장치 {ORGANIC LIGHT EMITTING DIODE DISPLAY}
본 발명은 유기 발광 표시 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 거울 기능을 갖는 유기 발광 표시 장치에 관한 것이다.
유기 발광 표시 장치(organic light emitting diode display)는 자발광 특성을 가지며, 액정 표시 장치(liquid crystal display)와 달리 별도의 광원을 필요로 하지 않으므로 두께와 무게를 줄일 수 있다. 또한, 유기 발광 표시 장치는 낮은 소비 전력, 높은 휘도 및 높은 반응 속도 등의 고품위 특성을 나타내므로 휴대용 전자 기기의 차세대 표시 장치로 주목받고 있다.
근래에 들어, 유기 발광 표시 장치에 대해 다양한 부가 기능이 요구되고 있다. 유기 발광 표시 장치에 요구되는 부가 기능의 일례로 거울 기능을 들 수 있다. 즉, 유기 발광 표시 장치가 화상을 표시하지 않을 때, 유기 발광 표시 장치를 거울로 활용할 수 있거나 디자인 측면에서 거울과 같이 빛을 반사할 수 있는 특성이 요구되고 있다. 이에, 얇은 금속막 등을 사용하여 거울 기능을 갖는 유기 발광 표시 장치가 구현되고 있다.
하지만, 종래의 거울 기능을 갖는 유기 발광 표시 장치는 투과율 및 시인성 이 현격하게 저하되는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 배경기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 거울 기능을 포함하면서도 적절한 투과율 및 시인성을 갖는 유기 발광 표시 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치는 기판 부재, 상기 기판 부재 상에 유기 발광 소자, 상기 유기 발광 소자 상에 형성된 위상 지연판, 그리고 상기 위상 지연판 상에 형성되며 선택적으로 빛의 일부는 통과시키고 나머지는 반사시키는 선택적 반사막을 포함한다.
상기 선택적 반사막은 반사형 편광 필름(dual brightness enhancement film, DBEF)이며, 상기 반사형 편광 필름은 편광축과 일치하는 빛은 통과시키고 편광축과 일치하지 않는 빛은 반사할 수 있다.
상기 위상 지연판은 1/4 파장판이며, 상기 위상 지연판의 광축과 상기 반사형 편광 필름의 편광축 간의 교각(交角)은 40도 내지 50도 범위 내에 속할 수 있다.
상기 반사형 편광 필름과 상기 위상 지연판 사이에 배치된 편광판을 더 포함하며, 상기 편광판은 상기 반사형 편광 필름의 편광축과 동일한 방향의 편광축을 가질 수 있다.
상기 편광판과 상기 위상 지연판 사이에 배치된 추가의 반사형 편광 필름을 더 포함하며, 상기 추가의 반사형 편광 필름은 상기 반사형 편광 필름 및 상기 편광판의 편광축과 동일한 방향의 편광축을 가질 수 있다.
상기 위상 지연판과 상기 유기 발광 소자 사이에 배치된 콜레스테릭 액정(cholesteric liquid crystal, CLC)막을 더 포함할 수 있다.
상기 콜레스테릭 액정막은 좌원편광 및 우원편광 중 어느 하나는 통과시키고 다른 하나는 반사시킬 수 있다.
상기 편광판 및 상기 위상 지연판을 차례로 통과하여 원편광된 빛이 상기 콜레스테릭 액정막을 통과할 수 있도록 상기 콜레스테릭 액정막이 배열될 수 있다.
상기 반사형 편광 필름과 상기 위상 지연판 사이에 배치된 편광판을 더 포함하며, 상기 편광판은 상기 반사형 편광 필름의 편광축과 동일한 방향의 편광축을 가질 수 있다.
상기한 유기 발광 표시 장치에서, 상기 유기 발광 소자가 빛을 방출하지 않을 때 상기 선택적 반사막은 외부의 빛을 반사시켜 거울과 같은 효과를 낼 수 있다.
본 발명에 따르면, 유기 발광 표시 장치는 거울 기능을 포함하면서도 적절한 투과율 및 시인성을 가질 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발 명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
또한, 여러 실시예들에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1 실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 제1 실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
또한, 첨부 도면에서는, 하나의 화소에 두개의 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)와 하나의 축전 소자(capacitor)를 구비하는 2Tr-1Cap 구조의 능동 구동(active matrix, AM)형 유기 발광 표시 장치를 도시하고 있지만, 본 발명에 따른 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 유기 발광 표시 장치는 하나의 화소에 셋 이상의 박막 트랜지스터와 둘 이상의 축전 소자를 구비할 수 있으며, 별도의 배선이 더 형성되어 다양한 구조를 갖도록 형성할 수도 있다. 여기서, 화소는 화상을 표시하는 최소 단위를 말하며, 유기 발광 표시 장치는 복수의 화소들을 통해 화상을 표시한다.
이하, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 제1 실시예를 설명한다.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치(100)는 서로 합착 밀봉된 제1 기판(51), 제2 기판(52), 그리고 광학 부재(91)를 포함한다.
제1 기판(51)은 기판 부재(511)와, 기판 부재(511) 상에 형성된 구동 회로부(DC)와, 구동 회로부(DC) 상에 형성된 유기 발광 소자(L1)를 포함한다.
구동 회로부(DC)는 일반적으로 도 2와 같은 배치 구조를 갖는다. 도 2는 구동 회로부(DC)에서 화소 하나의 회로 배치 상태를 나타낸다. 도 2에 도시한 바와 같이, 구동 회로부(DC)는 2개 이상의 박막 트랜지스터(T1, T2)와 하나 이상의 저장 캐패시터(C1)를 포함한다. 박막 트랜지스터는 기본적으로 스위칭 트랜지스터(T1)와 구동 트랜지스터(T2)를 포함한다.
스위칭 트랜지스터(T1)는 스캔 라인(SL1)과 데이터 라인(DL1)에 연결되고, 스캔 라인(SL1)에 입력되는 스위칭 전압에 따라 데이터 라인(DL1)에서 입력되는 데이터 전압을 구동 트랜지스터(T2)로 전송한다. 저장 캐패시터(C1)는 스위칭 트랜지스터(T1)와 전원 라인(VDD)에 연결되며, 스위칭 트랜지스터(T1)로부터 전송받은 전압과 전원 라인(VDD)에 공급되는 전압의 차이에 해당하는 전압을 저장한다.
구동 트랜지스터(T2)는 전원 라인(VDD)과 저장 캐패시터(C1)에 연결되어 저장 캐패시터(C1)에 저장된 전압과 문턱 전압의 차이의 제곱에 비례하는 출력 전류(IOELD)를 유기 발광 소자(L1)로 공급하고, 유기 발광 소자(L1)는 출력 전류(IOLED)에 의해 발광한다.
다시, 도 1을 참조하여 설명하면, 구동 트랜지스터(T2)는 소스 전극(533)과 드레인 전극(532) 및 게이트 전극(531)을 포함한다.
유기 발광 소자(L1)는 제1 전극(544), 제1 전극(544) 상에 형성된 유기 발광층(545), 및 유기 발광층(545) 상에 형성된 제2 전극(546)을 포함한다. 일반적으로 제1 전극(544)은 애노드 전극이 되고, 제2 전극(546)은 캐소드 전극이 된다. 하지만, 본 발명에 따른 제1 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 구동 방법에 따라 제1 전극(544)이 캐소드 전극이 되고, 제2 전극(546)이 애노드 전극이 될 수도 있다. 그리고 유기 발광 소자(L1)의 제1 전극(544)이 구동 트랜지스터(T2)의 드레인 전극(532)에 연결된다. 그리고 제1 전극(544) 및 제2 전극(546) 중 하나 이상의 전극은 반투과 또는 반사형으로 형성되어 빛을 반사한다.
또한, 본 발명의 제1 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치(100)는 유기 발광 소자(L1)가 유기 발광층(545)에서 제2 전극(546) 방향으로 빛을 방출하여 화상을 표시한다. 즉, 유기 발광 표시 장치(100)는 전면 발광형으로 만들어진다.
구동 회로부(DC) 및 유기 발광 소자(L1)의 구성은 전술한 예에 한정되지 않 고, 당해 기술 분야의 전문가가 용이하게 실시할 수 있는 공지된 구성으로 다양하게 변형 가능하다.
광학 부재(91)는 기본적으로 외광 반사를 억제하여 유기 발광 표시 장치(100)의 시인성을 향상시키면서도 유기 발광 소자(L1)에서 외부로 방출되는 빛의 손실은 최소화하는 역할을 한다.
또한, 본 발명의 제1 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치(100)에서 광학 부재(91)는 유기 발광 소자(L1)가 빛을 방출하지 않을 때, 외부의 빛을 반사시켜 거울과 같은 효과를 낸다. 이에, 유기 발광 표시 장치(100)는 거울 기능을 포함할 수 있다.
광학 부재(91)는 유기 발광 소자(L1) 상에 형성된 위상 지연판(915)과, 위상 지연판(915) 상에 형성된 선택적 반사막(911)을 포함한다.
선택적 반사막(911)으로는 반사형 편광 필름(dual brightness enhancement film, DBEF)이 사용된다. 이하, 본 발명의 제1 실시예에서 선택적 반사막(911)은 반사형 편광 필름이라 한다. 반사형 편광 필름(DBEF)(911)은 편광축과 일치하는 빛은 통과시키고, 편광축과 일치하지 않는 빛은 반사한다. 따라서 반사형 편광 필름(911)을 통과한 빛은 반사형 편광 필름(911)의 편광축 방향으로 선편광된다.
또한, 반사형 편광 필름(911)은 유기 발광 소자(L1)가 빛을 방출하지 않을 때에는 외부의 빛을 반사하여 거울과 같은 효과를 냄으로써, 유기 발광 표시 장치(100)가 거울 기능을 갖게 한다.
위상 지연판(915)은 1/4 파장판이며, 위상 지연판(915)은 반사형 편광 필 름(911)의 편광축에서 40도 내지 50도 정도 틀어진 광축을 갖는다. 즉, 위상 지연판(915)의 광축과 반사형 편광 필름(911)의 편광축 간의 교각(交角)은 40도 내지 50도 범위 내에 속한다. 그리고 위상 지연판(915)은 반사형 편광 필름(911)을 통과해 선편광된 빛을 원편광시킨다.
이와 같이, 위상 지연판(915)이 반사형 편광 필름(911)을 통과해 선편광된 빛을 원편광시키기 위해서는 위상 지연판(915)의 광축과 반사형 편광 필름(911)의 편광축 간의 교각은 실질적으로 45도인 것이 바람직하다. 즉, 위상 지연판(915)의 광축과 반사형 편광 필름(911)의 편광축 간의 교각이 45도에 가까울수록 반사형 편광 필름(911)을 통과하여 선편광된 빛은 위상 지연판(915)을 통과하면서 원편광에 가깝게 된다. 하지만, 교각에 5도 정도의 오차 범위를 두는 것은 빛이 파장대역별로 약간씩 다른 거동을 보이기 때문이다. 따라서 가시광 중 주요하게 고려해야할 파장대역의 빛을 기준으로 반사형 편광 필름(911)의 편광축과 위상 지연판(915)의 광축을 배열한다.
제2 기판(52)은 유기 발광 소자(L1) 및 구동 회로부(DC)가 형성된 제1 기판(51)을 커버한다. 즉, 제2 기판(52)은 제1 기판(51)에 대향 배치되어 박막 트랜지스터(T1, T2), 축전 소자(C1), 및 유기 발광 소자(L1) 등이 외부로부터 밀봉되도록 커버한다. 이때, 제2 기판(52)은, 도시하지는 않았으나, 가장자리를 따라 형성된 봉합제를 통해 제1 기판(51)과 서로 합착된다. 즉, 제1 기판(51)과 제2 기판(52)은 봉합제를 통해 서로 합착 밀봉된다.
제2 기판(52)으로는 통상 유리 또는 플라스틱 등을 소재로 만들어진 투명한 절연 기판이 사용될 수 있다.
또한, 제2 기판(52)은 유기 발광 소자(L1) 상에 형성된 광학 부재(91)도 함께 커버한다. 그러나 본 발명에 따른 제1 실시예가 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 광학 부재(91)는 제2 기판(52) 상에 형성될 수도 있다. 즉, 광학 부재(91)는 제1 기판(51)과 제2 기판(52)이 서로 합착되어 형성하는 밀봉된 공간 밖에 배치될 수도 있다. 이와 같이, 광학 부재(91)의 위치는 유기 발광 소자(L1) 상이라면 자유롭게 배치될 수 있다.
이와 같은 구성에 의하여, 유기 발광 표시 장치(100)는 거울 기능을 포함할 수 있다. 또한, 유기 발광 표시 장치(100)는 적절한 투과율을 가져 유기 발광 소자(L1)에서 발생된 빛을 효율적으로 외부로 방출할 수 있다.
이하, 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치(100)의 광학 부재(91)가 효과적으로 외광 반사를 억제하면서 유기 발광 소자(L1)의 유기 발광층(545)에서 외부로 방출되는 빛의 손실은 최소화하는 원리에 대해 살펴본다.
먼저, 도 3을 참조하여, 외부에서 광학 부재(91)를 통해 내부로 유입되는 빛의 경로를 살펴본다.
외부의 빛은 광학 부재(91) 중 반사형 편광 필름(911)을 처음 거치게 된다. 외부의 빛 중 일부는 반사형 편광 필름(911)을 통과하면서 반사형 편광 필름(911)의 편광축 방향으로 선평광되고, 반사형 편광 필름(911)을 통과하지 못한 나머지는 다시 외부로 반사된다. 여기서, 외부로 반사되는 빛에 의해 유기 발광 표시 소 자(L1)가 빛을 발생하지 않을 때, 광학 부재(91)가 거울과 같은 역할을 수행할 수 있다. 선편광된 빛은 1/4 파장판인 위상 지연판(915)을 거치면서 원편광으로 변한다. 이때, 위상 지연판(915)의 광축은 반사형 편광 필름(911)의 편광축보다 40도 내지 50도 만큼, 가장 바람직하게는 대략 45도 만큼 틀어져있다.
이와 같이, 선평광된 빛의 축방향과 위상 지연판(915)의 광축 방향이 간의 교각이 대략 45도를 이루므로, 선편광된 빛이 위상 지연판(915)을 통과하면서 원편광으로 변하게 된다. 이때, 원편광은 우원편광이다. 그러나 본 발명에 따른 제1 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 위상 지연판(915)을 통과한 빛이 좌원편광일 수도 있다.
위상 지연판(915)을 통과한 우원편광된 빛은 제2 전극(546)과 제1 전극(544)을 포함하는 유기 발광 소자(L1)에서 반사되어 다시 위상 지연판(915)으로 향한다. 또한, 빛은 유기 발광 소자(L1)의 전극들(544, 546) 뿐만 아니라 그 밖에 여러 금속 배선들에도 반사될 수 있다. 이때, 우원편광이던 빛은 반사되면서 좌원편광으로 바뀐다. 그리고 좌원편광된 빛은 위상 지연판(915)을 통과하면서 선편광되는데 이때 선편광된 빛의 축방향은 반사형 편광 필름(911)의 편광축과 교차하는 방향이 된다. 따라서 빛은 반사형 편광 필름(911)을 통과하지 못하고 반사되어 다시 위상 지연판(915)을 통과하여 유기 발광 소자(L1)로 향하게 된다. 또한, 선편광된 빛은 위상 지연판(915)을 통과하면서 좌원편광으로 바뀌고, 유기 발광 소자(L1)에서 반사되면서 좌원편광이던 빛은 이제 다시 우원평광으로 바뀐다. 그리고 우원편광된 빛은 위상 지연판(915)을 통과하면서 선편광된다. 이때 선편광된 빛의 축방향은 반사형 편광 필름(911)의 편광축과 실질적으로 동일한 방향이 된다. 여기서, 실질적으로 동일하다는 것은 빛은 파장대역별로 약간씩 다른 거동을 보이기 때문이다. 가시광의 파장대역에 속한 빛은 평균적으로 반사형 편광 필름(911)의 편광축과 실질적으로 동일한 방향이 된다. 따라서 선편광된 빛은 반사형 편광 필름(911)을 거쳐 외부로 방출된다.
다음, 도 4를 참조하여, 유기 발광 소자(L1)에서 외부로 방출되는 빛의 경로를 살펴본다.
유기 발광 소자(L1)의 유기 발광층(545)에서 방출된 빛은 제2 전극(546)과 위상 지연판(915)을 차례로 통과하여 반사형 편광 필름(911)으로 향한다. 이때, 빛은 다양한 위상이 혼재하는 상태이다.
위상 지연판(915)을 통과한 빛 중 반사형 편광 필름(911)의 편광축과 동일한 성분의 빛은 반사형 편광 필름(911)을 통과하고 나머지는 반사되어 다시 위상 지연판(915)으로 향한다. 여기서, 반사형 편광 필름(911)을 통과한 빛은 선편광되어 외부로 방출된다. 한편, 반사형 편광 필름(911)에서 반사된 빛은 위상 지연판(915)을 거쳐 유기 발광 소자(L1)로 향한다. 이때, 빛은 위상 지연판(915)을 통과하면서 상당량 좌원편광될 수 있다. 이는 반사형 편광 필름(911)의 편광축과 동일한 방향의 광축을 갖는 빛은 반사형 편광 필름(911)을 통과해 외부로 방출되었기 때문이다. 그리고 유기 발광 소자(L1)에서 반사되면서 상당량 우원편광으로 변한다. 또한, 빛은 유기 발광 소자(L1)의 전극들(544, 546) 뿐만 아니라 그 밖에 여러 금속 배선들에도 반사될 수 있다. 그리고 우원편광된 빛은 위상 지연판(915)을 거치면서 선편광되고, 선평광된 빛은 반사형 편광 필름(911)을 거쳐 외부로 방출된다.
이와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치(100)는 거울 기능을 가지며, 유기 발광 소자(L1)에서 발생된 빛이 외부로 방출될 때의 손실을 최소화할 수 있다. 하지만, 외부에서 유기 발광 표시 장치(100)에 유입된 빛도 상당 부분 반사될 수 있다.
이하, 도 5을 참조하여 본 발명의 제2 실시예를 설명한다.
도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치(200)의 광학 부재(92)는 선택적 반사막(921), 편광판(922), 및 위상 지연판(925)을 포함한다. 이하, 본 발명이 제2 실시예에서, 선택적 반사막(921)은 반사형 편광 필름이라 한다. 즉, 광학 부재(92)는 반사형 편광 필름(921)과 위상 지연판(925) 사이에 배치된 편광판(922)을 더 포함한다.
편광판(922)은 반사형 편광 필름(921)의 편광축과 동일한 방향의 편광축을 갖는다. 따라서 반사형 편광 필름(921)을 통과한 선평광된 빛은 편광판(922)을 그대로 통과할 수 있으며, 편광판(922)을 통과한 선편광된 빛은 반사형 편광 필름(921)을 그대로 통과할 수 있다. 편광판(922)은 편광축과 일치하는 빛은 통과시키고, 편광축과 일치하지 않는 빛은, 반사형 편광 필름(921)과 달리, 흡수한다.
이와 같은 구성에 의하여, 유기 발광 표시 장치(200)는 거울 기능을 포함할 수 있음과 동시에 외광 반사를 억제하여 시인성을 향상시킬 수 있다.
구체적으로, 반사형 편광 필름(921)은 유기 발광 소자(L1)가 빛을 방출하지 않을 때에 외부의 빛을 반사하여 거울과 같은 효과를 내고, 편광판(922)은 외광 반사를 억제하는 역할을 한다.
이하, 도 6을 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치(200)의 광학 부재(92)가 효과적으로 외광 반사를 억제하면서 유기 발광층(545)에서 외부로 방출되는 빛의 손실은 최소화하는 원리에 대해 살펴본다.
먼저, 외부에서 광학 부재(92)를 통해 내부로 유입되는 빛의 경로를 살펴본다.
외부의 빛은 광학 부재(92) 중 반사형 편광 필름(921)을 처음 거치게 된다. 외부의 빛 중 일부는 반사형 편광 필름(921)을 통과하면서 반사형 편광 필름(921)의 편광축 방향으로 선평광되고, 반사형 편광 필름(921)을 통과하지 못한 나머지는 다시 외부로 반사된다. 여기서, 외부로 반사되는 빛에 의해 유기 발광 표시 소자(L1)가 빛을 발생하지 않을 때, 광학 부재(92)가 거울과 같은 역할을 수행할 수 있다. 선편광된 빛은 편광판(922)을 그대로 통과하여 1/4 파장판인 위상 지연판(925)을 거치면서 원편광으로 변한다. 이때, 위상 지연판(925)의 광축은 반사형 편광 필름(921)의 편광축보다 40도 내지 50도 만큼, 가장 바람직하게는 대략 45도 만큼 틀어져있다.
이와 같이, 선평광된 빛의 축방향과 위상 지연판(925)의 광축 방향이 간의 교각이 대략 45도를 이루므로, 선편광된 빛이 위상 지연판(925)을 통과하면서 원편광으로 변하게 된다. 이때, 원편광은 우원편광이다. 그러나 본 발명에 따른 제2 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 위상 지연판(925)을 통과한 빛이 좌 원편광일 수도 있다.
위상 지연판(925)을 통과한 우원편광된 빛은 제2 전극(546)과 제1 전극(544)을 포함하는 유기 발광 소자(L1)에서 반사되어 다시 위상 지연판(925)으로 향한다. 또한, 빛은 유기 발광 소자(L1)의 전극들(544, 546) 뿐만 아니라 그 밖에 여러 금속 배선들에도 반사될 수 있다. 이때, 우원편광이던 빛은 반사되면서 좌원편광으로 바뀐다. 그리고 좌원편광된 빛은 위상 지연판(925)을 통과하면서 선편광되는데 이때 선편광된 빛의 축방향은 편광판(922)의 편광축과 교차하는 방향이 된다. 따라서 빛은 편광판(922)을 통과하지 못하고 편광판(922)에서 흡수된다.
이와 같이, 외부에서 유입되어 반사된 빛이 편광판(922)에 흡수되므로, 유기 발광 표시 장치(200)는 외광 반사를 억제할 수 있다.
다음, 유기 발광 소자(L1)에서 외부로 방출되는 빛의 경로를 살펴본다.
유기 발광 소자(L1)의 유기 발광층(545)에서 방출된 빛은 제2 전극(546)과 위상 지연판(925)을 차례로 통과하여 편광판(922)으로 향한다. 이때, 빛은 다양한 위상이 혼재하는 상태이다.
위상 지연판(925)을 통과한 빛 중 편광판(922)의 편광축과 동일한 성분의 빛은 편광판(922)을 통과하고 나머지는 편광판(922)에 흡수된다. 여기서, 편광판(922)을 거쳐 선편광된 빛은 그대로 반사형 편광 필름(921)을 통과해 외부로 방출된다.
이와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치(200)는 거울 기능을 가지며, 외부에서 유입된 빛의 반사를 억제하여 향상된 시인성을 갖는다. 하지만, 유기 발광 소자(L1)에서 발생된 빛은 일부 손실될 수 있다.
이하, 도 7을 참조하여 본 발명의 제3 실시예를 설명한다.
도 7에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치(300)의 광학 부재(93)는 선택적 반사막(931), 편광판(932), 및 위상 지연판(935)을 포함한다. 이하, 본 발명이 제3 실시예에서, 선택적 반사막(931)은 제1 반사형 편광 필름이라 한다. 그리고, 광학 부재(93)는 편광판(932)과 위상 지연판(935) 사이에 배치된 추가의 반사형 편광 필름(933)을 더 포함한다. 또한, 이하 본 발명이 제3 실시예에서, 추가의 반사형 편광 필름(933)은 제2 반사형 편광 필름이라 한다.
편광판(932)은 제1 반사형 편광 필름(931)과 위상 지연판(935) 사이에 배치되며, 제2 반사형 편광 필름(933)은 편광판(932)과 위상 지연판(935) 사이에 배치된다.
제1 반사형 편광 필름(931), 편광판(932), 및 제2 반사형 편광 필름(933)은 서로 동일한 방향의 편광축을 갖는다.
이와 같은 구성에 의하여, 유기 발광 표시 장치(300)는 거울 기능을 포함할 수 있음과 동시에 적절한 투과율을 가져 유기 발광 소자(L1)에서 발생된 빛을 효율적으로 외부로 방출할 수 있다. 또한, 어느 정도 외광 반사를 억제하여 시인성을 다소 향상시킬 수 있다.
구체적으로, 제1 반사형 편광 필름(931)은 유기 발광 소자(L1)가 빛을 방출하지 않을 때에 외부의 빛을 반사하여 거울과 같은 효과를 내고, 제2 반사형 편광 필름(933)은 유기 발광 소자(L1)에서 발생된 빛이 외부로 방출되는 과정에서 손실되는 것을 최소화한다.
이하, 도 8 및 도 9를 참조하여 본 발명의 제3 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치(300)의 광학 부재(93)가 효과적으로 외광 반사를 억제하면서 유기 발광층(545)에서 외부로 방출되는 빛의 손실은 최소화하는 원리에 대해 살펴본다.
먼저, 도 8을 참조하여, 외부에서 광학 부재(93)를 통해 내부로 유입되는 빛의 경로를 살펴본다.
외부의 빛은 광학 부재(93) 중 제1 반사형 편광 필름(931)을 처음 거치게 된다. 외부의 빛 중 일부는 제1 반사형 편광 필름(931)을 통과하면서 제1 반사형 편광 필름(931)의 편광축 방향으로 선평광되고, 제1 반사형 편광 필름(931)을 통과하지 못한 나머지는 다시 외부로 반사된다. 여기서, 외부로 반사되는 빛에 의해 유기 발광 표시 소자(L1)가 빛을 발생하지 않을 때, 광학 부재(93)가 거울과 같은 역할을 수행할 수 있다. 선편광된 빛은 편광판(932) 및 제2 반사형 편광 필름(933)을 차례로 통과하여 1/4 파장판인 위상 지연판(935)을 거치면서 원편광으로 변한다. 이때, 위상 지연판(935)의 광축은 제1 반사형 편광 필름(931), 편광판(932), 및 제2 반사형 편광 필름(933)의 편광축보다 40도 내지 50도 만큼, 가장 바람직하게는 대략 45 만큼 틀어져있다.
이와 같이, 선평광된 빛의 축방향과 위상 지연판(935)의 광축 방향이 간의 교각이 대략 45도를 이루므로, 선편광된 빛이 위상 지연판(935)을 통과하면서 원편광으로 변하게 된다. 이때, 원편광은 우원편광이다. 그러나 본 발명에 따른 제3 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 위상 지연판(935)을 통과한 빛이 좌원편광일 수도 있다.
위상 지연판(935)을 통과한 우원편광된 빛은 제2 전극(546)과 제1 전극(544)을 포함하는 유기 발광 소자(L1)에서 반사되어 다시 위상 지연판(935)으로 향한다. 또한, 빛은 유기 발광 소자(L1)의 전극들(544, 546) 뿐만 아니라 그 밖에 여러 금속 배선들에도 반사될 수 있다. 이때, 우원편광이던 빛은 반사되면서 좌원편광으로 바뀐다. 그리고 좌원편광된 빛은 위상 지연판(935)을 통과하면서 선편광되는데 이때 선편광된 빛의 축방향은 제2 반사형 편광 필름(933)의 편광축과 교차하는 방향이 된다. 따라서 빛은 제2 반사형 편광 필름(933)을 통과하지 못하고 반사되어 다시 위상 지연판(935)을 통과하여 유기 발광 소자(L1)로 향하게 된다. 또한, 선편광된 빛은 위상 지연판(935)을 통과하면서 좌원편광으로 바뀌고, 유기 발광 소자에(L1)서 반사되면서 좌원편광이던 빛은 이제 다시 우원평광으로 바뀐다. 그리고 우원편광된 빛은 위상 지연판(935)을 통과하면서 선편광된다. 이때 선편광된 빛의 축방향은 제2 반사형 편광 필름(933)의 편광축과 실질적으로 동일한 방향이 된다. 여기서, 실질적으로 동일하다는 것은 빛은 파장대역별로 약간씩 다른 거동을 보이기 때문이다. 가시광의 파장대역에 속한 빛은 평균적으로 제2 반사형 편광 필름(933)의 편광축과 실질적으로 동일한 방향이 된다. 따라서 선편광된 빛은 제2 반사형 편광 필름(933), 편광판(932), 및 제1 반사형 편광 필름(931)을 차례로 통과하여 외부로 방출된다.
다음, 도 9를 참조하여, 유기 발광 소자(L1)에서 외부로 방출되는 빛의 경로 를 살펴본다.
유기 발광 소자(L1)의 유기 발광층(545)에서 방출된 빛은 제2 전극(546)과 위상 지연판(935)을 차례로 통과하여 제2 반사형 편광 필름(933)으로 향한다. 이때, 빛은 다양한 위상이 혼재하는 상태이다.
위상 지연판(935)을 통과한 빛 중 제2 반사형 편광 필름(933)의 편광축과 동일한 성분의 빛은 제2 반사형 편광 필름(933)을 통과하고 나머지는 반사되어 다시 위상 지연판(935)으로 향한다. 여기서, 제2 반사형 편광 필름(933)을 통과한 빛은 선편광되며, 편광판(932) 및 제1 반사형 편광 필름(931)을 차례로 통과하여 외부로 방출된다. 한편, 반사형 편광 필름(933)에서 반사된 빛은 위상 지연판(935)을 거쳐 유기 발광 소자(L1)로 향한다. 이때, 빛은 위상 지연판(935)을 통과하면서 상당량 좌원편광될 수 있다. 이는 제2 반사형 편광 필름(933)의 편광축과 동일한 방향의 광축을 갖는 빛은 제2 반사형 편광 필름(933)을 통과해 최종적으로 외부로 방출되었기 때문이다. 그리고 유기 발광 소자(L1)에서 반사되면서 상당량 우원편광으로 변한다. 우원편광된 빛은 위상 지연판(935)을 통과하면서 선편광되고, 선편광된 빛은 제2 반사형 편광 필름(933), 편광판(932), 및 제1 반사형 편광 필름(931)을 차례로 거쳐 외부로 방출된다.
이와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치(300)는 거울 기능을 가지며, 유기 발광 소자(L1)에서 발생된 빛이 외부로 방출될 때 손실을 최소화할 수 있다. 또한, 제1 반사형 편광 필름(931), 편광판(932), 및 제2 반사형 편광 필름(933)을 거쳐 반사와 통과를 거듭하는 과정에서 외광 반사도 어느 정도 억제할 수 있다.
이하, 도 10을 참조하여 본 발명의 제4 실시예를 설명한다.
도 10에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제4 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치(400)의 광학 부재(94)는 선택적 반사막(941), 편광판(942), 위상 지연판(945), 및 콜레스테릭 액정(cholesteric liquid crystal, CLC)막(946)을 포함한다. 이하, 본 발명이 제4 실시예에서, 선택적 반사막(941)은 반사형 편광 필름이라 한다.
편광판(942)은 반사형 편광 필름(941)과 위상 지연판(945) 사이에 배치되며, 콜레스테릭 액정막(946)은 위상 지연판(945)과 유기 발광 소자(L1) 사이에 배치된다.
한편, 도 10에서 광학 부재(94)는 편광판(942)을 포함하고 있으나, 본 발명에 따른 제4 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 광학 부재(94)에서 편광판(942)은 생략될 수 있다.
편광판(942)은 반사형 편광 필름(941)의 편광축과 동일한 방향의 편광축을 갖는다.
콜레스테릭 액정은 스메틱(smectic) 액정과 같이 층상 구조를 형성하지만 장축의 분자는 면 내에서 네마틱(nematic) 액정과 유사한 평형 배열을 하고 있다. 구체적으로, 하나의 평면 내에서는 가늘고 긴 분자가 장축(長軸)의 방향으로 가지런히 배열하여 있고, 그 면에 수직인 방향으로 진행함에 따라 분자 축의 배열 방위가 약간씩 벗어나 있는 구조, 즉 분자가 배열한 방향이 나선(helical) 모양을 선회하는 듯한 구조를 갖는다. 따라서, 액정 전체로서는 나선 구조를 하고 있다. 이 에, 콜레스테릭 액정은 선광성(旋光性), 선택 광 산랑, 원편광 2색성 등의 특성을 갖는다.
따라서 콜리스테릭 액정막(946)은 원편광을 선택적으로 투과 또는 반사시킬 수 있다. 본 발명의 제4 실시예에서, 콜레스테릭 액정막(946)은 우원편광은 투과시키고, 좌원편광은 반사시킨다.
이와 같은 구성에 의하여, 유기 발광 표시 장치(400)는 거울 기능을 포함할 수 있음과 동시에 적절한 투과율을 가져 유기 발광 소자(L1)에서 발생된 빛을 효율적으로 외부로 방출할 수 있다. 또한, 어느 정도 외광 반사를 억제하여 시인성을 다소 향상시킬 수 있다.
구체적으로, 반사형 편광 필름(941)은 유기 발광 소자(L1)가 빛을 방출하지 않을 때에 외부의 빛을 반사하여 거울과 같은 효과를 내고, 콜레스테릭 액정막(946)은 유기 발광 소자(L1)에서 발생된 빛이 외부로 방출되는 과정에서 손실되는 것을 최소화한다.
이하, 도 11 및 도 12를 참조하여 본 발명의 제4 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치(400)의 광학 부재(94)가 효과적으로 외광 반사를 억제하면서 유기 발광층(545)에서 외부로 방출되는 빛의 손실은 최소화하는 원리에 대해 살펴본다.
먼저, 도 11을 참조하여, 외부에서 광학 부재(94)를 통해 내부로 유입되는 빛의 경로를 살펴본다.
외부의 빛은 광학 부재(94) 중 반사형 편광 필름(941)을 처음 거치게 된다. 외부의 빛 중 일부는 반사형 편광 필름(941)을 통과하면서 반사형 편광 필름(941) 의 편광축 방향으로 선평광되고, 반사형 편광 필름(941)을 통과하지 못한 나머지는 다시 외부로 반사된다. 여기서, 외부로 반사되는 빛에 의해 유기 발광 표시 소자(L1)가 빛을 발생하지 않을 때, 광학 부재(94)가 거울과 같은 역할을 수행할 수 있다. 선편광된 빛은 편광판(942)을 그대로 통과하여 1/4 파장판인 위상 지연판(945)을 거치면서 원편광으로 변한다. 여기서, 편광판(942)은 생략될 수도 있다. 그리고, 위상 지연판(945)의 광축은 반사형 편광 필름(941)의 편광축보다 40도 내지 50도 만큼, 가장 바람직하게는 대략 45 만큼 틀어져있다.
이와 같이, 선평광된 빛의 축방향과 위상 지연판(945)의 광축 방향이 간의 교각이 대략 45도를 이루므로, 선편광된 빛이 위상 지연판(945)을 통과하면서 원편광으로 변하게 된다. 이때, 원편광은 우원편광이다. 그러나 본 발명에 따른 제4 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 위상 지연판(945)을 통과한 빛이 좌원편광이 되도록 위상 지연판(945)을 배치할 수도 있다.
그리고 우원편광된 빛은 콜레스테릭 액정막(946)을 그대로 통과한다. 콜레스테릭 액정막(946)은 우원편광된 빛은 통과시키고 좌원편광된 빛은 반사시키도록 배열된다. 그러나 본 발명에 따른 제4 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 콜레스테릭 액정막(946)은 좌원편광관 빛은 통과시키고 우원편광된 빛은 반사할 수도 있다. 하지만, 이 경우에는 위상 지연판(945)을 통과한 빛이 좌원편광이어야 한다. 즉, 콜레스테릭 액정막(946)은 반드시 반사형 편광 필름(941)과 위상 지연판(945)을 거쳐 원편광된 빛을 통과시킬 수 있어야 한다.
콜레스테릭 액정막(946)을 통과한 우원편광된 빛은 제2 전극(546) 및 제1 전 극(544)을 포함하는 유기 발광 소자(L1)에서 반사되어 다시 콜레스테릭 액정막(946)으로 향한다. 이때, 우원편광이던 빛은 반사되면서 좌원편광으로 바뀐다. 따라서 빛은 콜레스테릭 액정막(946)을 통과하지 못하고 반사되어 다시 유기 발광 소자(L1)로 향한다. 또한, 빛은 유기 발광 소자(L1)의 전극들(544, 546) 뿐만 아니라 그 밖에 여러 금속 배선들에도 반사될 수 있다.
또다시, 유기 발광 소자(L1)에서 반사되면서 좌원편광이던 빛은 이제 다시 우원평광으로 바뀐다. 그리고 우원편광된 빛은 콜레스테릭 액정막(946)을 통과하여 위상 지연판(945)을 거치면서 선편광으로 바뀐다. 이때 선평관된 빛은 편광판(942)의 편광축과 실질적으로 동일한 축방향을 갖는다. 여기서, 실질적으로 동일하다는 표현을 쓴 것은 빛은 파장대역별로 약간씩 다른 거동을 보이기 때문이다. 가시광의 파장대역에 속한 빛은 평균적으로 편광판(942)의 편광축과 실질적으로 동일한 방향이 된다. 따라서 선편광된 빛은 편광판(942) 및 반사형 편광 필름(941)을 차례로 통과하여 외부로 방출된다.
다음, 도 12를 참조하여, 유기 발광 소자(L1)에서 외부로 방출되는 빛의 경로를 살펴본다.
유기 발광층(545)에서 방출된 빛은 제2 전극(546)을 통과하여 콜레스테릭 액정막(946)으로 향한다. 이때, 빛은 다양한 위상이 혼재하는 상태이다. 제2 전극(546)을 통과한 빛 중 우원편광 성분의 빛은 콜레스테릭 액정막(946)을 그대로 통과하여 위상 지연판(945)으로 향하고, 좌원편광 성분의 빛은 반사되어 다시 유기 발광 소자(L1)로 향한다. 콜레스테릭 액정막(946)을 통과한 빛은 위상 지연 판(945)을 통과하면서 선편광되고, 선편광된 빛은 편광판(942) 및 반사형 편광 필름(941)을 통과하여 외부로 방출된다. 한편, 유기 발광 소자(L1)로 향한 빛은 반사되면서, 우원편광으로 변한다. 또한, 빛은 유기 발광 소자(L1)의 전극들(544, 546) 뿐만 아니라 그 밖에 여러 금속 배선들에도 반사될 수 있다. 우원편광된 빛은 콜레스테릭 액정막(946), 위상 지연판(945), 편광판(942), 및 반사형 편광 필름(941)을 차례로 거쳐 외부로 방출된다.
이와 같이, 본 발명의 제4 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치(400)는 거울 기능을 가지며, 유기 발광 소자(L1)에서 발생된 빛이 외부로 방출될 때 손실을 최소화할 수 있다. 또한, 반사형 편광 필름(941), 편광판(942), 위상 지연판(945), 및 콜레스테릭 액정막(946) 등을 거쳐 반사와 통과를 거듭하는 과정에서 외광 반사도 어느 정도 억제할 수 있다.
이하, 표 1을 참조하여 실험예와 비교예를 살펴본다. 실험예는 전술한 제1 내지 제4 실시예에 따른 실험예1, 실험예2, 실험예3, 및 실험예4를 포함한다. 비교예는 편광판과 위상 지연판만으로 구성된 종래의 광학 부재를 포함한다.
이와 같이 구성된 실험예들과 비교예의 투과율은 아래 표 1과 같다.
실험예1 실험예2 실험예3 실험예4 비교예
백색광 70% 45% 63% 63% 45%
적색광 70% 45% 64% 64% 45%
녹색광 70% 45% 63% 63% 45%
청색광 69% 43% 60% 60% 43%
표 1에 나타난 바와 같이, 각 실험예들은 거울 기능을 가지면서도 비교예에 비해 동일하거나 대체로 향상된 투과율을 가지고 있음을 알 수 있다.
따라서 유기 발광 표시 장치는 거울 기능을 포함하면서도 적절한 투과율 및 시인성을 가질 수 있다.
본 발명을 앞서 기재한 바에 따라 바람직한 실시예를 통해 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 다음에 기재하는 특허청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한, 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에 종사하는 자들은 쉽게 이해할 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 부분 단면도이다.
도 2는 도 1의 유기 발광 표시 장치의 화소 회로를 나타낸 배치도이다.
도 3은 외부에서 도 1의 유기 발광 표시 장치에 유입된 빛의 경로를 나타낸 구성도이다.
도 4는 도 1의 유기 발광 표시 장치의 유기 발광 소자에서 발생된 빛이 외부로 방출되는 경로를 나타낸 구성도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 부분 단면도이다.
도 6은 외부에서 도 5의 유기 발광 표시 장치에 유입된 빛의 경로 및 유기 발광 소자에서 발생된 빛이 외부로 방출되는 경로를 나타낸 구성도이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 부분 단면도이다.
도 8은 외부에서 도 7의 유기 발광 표시 장치에 유입된 빛의 경로를 나타낸 구성도이다.
도 9는 도 7의 유기 발광 표시 장치의 유기 발광 소자에서 발생된 빛이 외부로 방출되는 경로를 나타낸 구성도이다.
도 10은 본 발명의 제4 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 부분 단면도이다.
도 11은 외부에서 도 10의 유기 발광 표시 장치에 유입된 빛의 경로를 나타낸 구성도이다.
도 12는 도 10의 유기 발광 표시 장치의 유기 발광 소자에서 발생된 빛이 외부로 방출되는 경로를 나타낸 구성도이다.

Claims (10)

  1. 기판 부재;
    상기 기판 부재 상에 유기 발광 소자;
    상기 유기 발광 소자 상에 형성된 위상 지연판; 그리고
    상기 위상 지연판 상에 형성되며 선택적으로 빛의 일부는 통과시키고 나머지는 반사시키는 선택적 반사막
    을 포함하는 유기 발광 표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 선택적 반사막은 반사형 편광 필름(dual brightness enhancement film, DBEF)이며,
    상기 반사형 편광 필름은 편광축과 일치하는 빛은 통과시키고 편광축과 일치하지 않는 빛은 반사하는 유기 발광 표시 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 위상 지연판은 1/4 파장판이며,
    상기 위상 지연판의 광축과 상기 반사형 편광 필름의 편광축 간의 교각(交角)은 40도 내지 50도 범위 내에 속하는 유기 발광 표시 장치.
  4. 제2항에서,
    상기 반사형 편광 필름과 상기 위상 지연판 사이에 배치된 편광판을 더 포함하며,
    상기 편광판은 상기 반사형 편광 필름의 편광축과 동일한 방향의 편광축을 갖는 유기 발광 표시 장치.
  5. 제4항에서,
    상기 편광판과 상기 위상 지연판 사이에 배치된 추가의 반사형 편광 필름을 더 포함하며,
    상기 추가의 반사형 편광 필름은 상기 반사형 편광 필름 및 상기 편광판의 편광축과 동일한 방향의 편광축을 갖는 유기 발광 표시 장치.
  6. 제2항에서,
    상기 위상 지연판과 상기 유기 발광 소자 사이에 배치된 콜레스테릭 액정(cholesteric liquid crystal, CLC)막을 더 포함하는 유기 발광 표시 장치.
  7. 제6항에서,
    상기 콜레스테릭 액정막은 좌원편광 및 우원편광 중 어느 하나는 통과시키고 다른 하나는 반사시키는 유기 발광 표시 장치.
  8. 제7항에서,
    상기 편광판 및 상기 위상 지연판을 차례로 통과하여 원편광된 빛이 상기 콜레스테릭 액정막을 통과할 수 있도록 상기 콜레스테릭 액정막이 배열된 유기 발광 표시 장치.
  9. 제6항에서,
    상기 반사형 편광 필름과 상기 위상 지연판 사이에 배치된 편광판을 더 포함하며,
    상기 편광판은 상기 반사형 편광 필름의 편광축과 동일한 방향의 편광축을 갖는 유기 발광 표시 장치.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에서,
    상기 유기 발광 소자가 빛을 방출하지 않을 때 상기 선택적 반사막은 외부의 빛을 반사시켜 거울과 같은 효과를 내는 유기 발광 표시 장치.
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