KR20110043246A - 광추출을 위한 유기발광표시장치용 광학 시트 - Google Patents

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KR20110043246A
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Abstract

본 발명은 시트의 일면에 단위 렌즈가 일정하게 배치된 유기발광표시장치용 광학 시트, 유리기판, 투명전극, 정공주입층, 발광층, 전자주입층 및 금속전극을 포함하며, 상기 유리기판 상에 본 발명에 따른 광학 시트가 배치된 유기발광표시장치, 및 광학 시트, 투명전극, 정공주입층, 발광층, 전자주입층 및 금속전극을 포함하며, 상기 광학 시트는 광출면에 단위 렌즈가 일정하게 배치된 유기발광표시장치에 관한 것이다.
원뿔 렌즈 또는 곡면 렌즈와 같이 곡면으로 이루어진 단위 렌즈 구조를 시트의 일면에 형성함으로써 내부전반사가 주로 발생하는 유리기판과 공기층 사이의 계면 각도 조건을 변경하여, 유기발광표시장치의 유리 기판과 공기 사이에 내부 전반사를 갖는 특정 각도의 광을 외부로 추출함으로써 광추출 효율을 증가시킬 수 있다.
유기발광표시장치, 광추출, 원뿔, 곡면, 전반사

Description

광추출을 위한 유기발광표시장치용 광학 시트{Optical sheet for light extracting for organic light emitting diodes}
본 발명은 유기발광표시장치용 광학 시트 및 이를 포함하는 유기발광표시장치에 관한 것으로, 특히 광학 시트의 일면에 원뿔 렌즈 또는 곡면 렌즈와 같은 단위 렌즈 구조물을 형성하여 광추출 효율을 향상시킨 광학 시트 및 이를 포함하는 유기발광표시장치에 관한 것이다.
현재 텔레비전이나 모니터와 같은 디스플레이 장치에는 음극선관(cathode ray tube: CRT)이 주된 장치로 이용되고 있으나, 이는 무게와 부피가 크고 구동전압이 높은 문제가 있다. 이에 따라, 박형화, 경량화, 저소비전력화 등의 우수한 특성을 가지는 평판표시장치의 필요성이 대두되었으며, 액정표시장치와 플라즈마 표시장치, 전계방출표시장치, 그리고 전기발광표시장치(electro luminescence display(LED))와 같이 다양한 평판표시장치가 연구 및 개발되고 있다.
이 중 전기발광표시장치는 형광체에 일정 이상의 전기장이 걸리면 빛이 발생 하는 전기발광 현상을 이용한 표시 소자로서, 발광층의 구성에 따라 무기(inorganic) 발광표시장치와 유기발광표시장치(OLED 또는 유기LED)로 나눌 수 있다. 이중, 유기발광표시장치는 청색을 비롯한 가시광선의 모든 영역의 빛이 나오므로 천연색 표시 소자로서 주목을 받고 있으며, 높은 휘도와 낮은 동작 전압특성을 가져서 널리 사용되고 있다. 또한 자체 발광이므로 명암대비가 크고, 초박형 디스플레이의 구현이 가능하며, 공정이 간단하여 환경 오염이 비교적 적다.
도 1에는 종래의 유기발광표시장치가 도시되어 있으며, 통상적인 유기발광표시장치는 도 1에 도시된 바와 같이 유리기판(1) 상에 투명 전극인 양극(2)이 형성되어 있고, 그 위에 정공주입층(3), 발광층(4) 및 전자주입층(5)이 적층되어 있고, 전자 주입층 상부에는 금속 전극으로 구성된 음극(6)이 형성되어 구성된다.
이러한 유기발광표시장치(OLED)의 발광원리는 전자와 정공의 결합에 의한 발광으로 이루어지며, 상기 양극(2)과 음극(6)에 구동 전압이 인가되면 정공주입층(3) 내의 정공과 전자주입층(5) 내의 전자가 각각 발광층(4) 쪽으로 진행하여 발광층(4)에서 결합함으로써 가시광을 발산하게 한다. 이렇게 발광층(4)으로부터 발생되는 가시광으로 화상 또는 영상을 표시하게 된다.
도 2는 일반적인 유기발광 장치에서 출광되는 빛의 경로를 도시한 것으로, 도 2에서 도시된 각 구조를 보면 빛의 출광 방향이 화살표로 표시되어 있는데, 발 광층으로부터 발생되는 광은 투명 전극인 양극(IZO) 및 유리기판의 투명한 재료를 통해 공기 중으로 출사되며, 이렇게 출사되는 빛은 발광장치를 구성하고 있는 각 층들의 굴절율 차이, 특히 상기 유리기판과 공기 사이의 큰 굴절율 차이에 의해 그 출사광 중 일부가 내부 방향으로 반사되는 내부전반사(internal reflection)에 의해 손실된다. 이처럼 내부전반사에 의해 실질적인 광추출 효율이 감소하여, 도 2에 도시된 바와 같이 유리기판을 통해 최종적으로 출광되는 빛은 최초로 발광된 빛 중 약 28%에 불과하다.
이에 따라 유기발광표시장치로부터 빛을 보다 효율적으로 추출하기 위한 다양한 광추출 필름이 개발되고 있으며, 종래 광추출 필름으로는 프리즘 또는 반구형 구조물이 일면에 형성된 필름이 일반적으로 널리 사용되고 있다. 그러나 프리즘 필름은 특정 각도를 갖는 빛의 광추출 효율이 불충분하며, 반구형 구조물의 경우 기존의 공지된 형상 중에서는 우수한 광추출 효율을 보였지만, 여전히 유리 기판에서 공기 중으로 추출되지 않는 빛이 많다는 문제점이 있다.
따라서, 내부 전반사 등에 의한 광의 손실을 방지하여 광의 효율을 더욱 향상시킬 수 있는 새로운 형태의 광학시트가 요구되는 실정이다.
이에 본 발명의 한 측면은 곡면으로 이루어진 단위 렌즈를 시트의 일면에 형성하여 광추출 효율을 증가시키는 것이다.
이에 본 발명의 또 다른 측면은 상기 시트를 유기발광표시장치의 상부에 배치하여 유기발광표시장치의 광추출 효율을 향상시키는 것이다.
본 발명의 일 견지에 의하면 일면에 다수의 단위 렌즈들이 일정하게 배치되고, 상기 단위 렌즈는 중앙 세로 단면이 삼각형인 원뿔렌즈 또는 중앙 세로 단면이 포물선 혹은 쌍곡선인 곡면 렌즈인 유기발광표시장치용 광학 시트가 제공된다.
상기 단위 렌즈들의 피치(Pitch)는 20㎛ 내지 500㎛인 것이 바람직하다.
상기 단위 렌즈 밑면의 직경은 렌즈 피치의 80% 내지 116%인 것이 바람직하다.
상기 단위 렌즈는 허니컴 구조로 배치된 것이 바람직하다.
상기 단위 렌즈의 높이는 렌즈 밑면 직경의 20% 내지 95%인 것이 바람직하다.
상기 단위 렌즈들의 피치, 밑면의 직경 및 높이가 일정한 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 견지에 의하면, 유리기판, 투명전극, 정공주입층, 발광층, 전자주입층 및 금속전극이 순차적으로 적층되며, 상기 유리기판 상에 상기 광학 시트가 배치된 유기발광표시장치가 제공된다.
본 발명의 또 다른 견지에 의하면, 광출면 및 광입사면을 갖는 광학 시트, 상기 광학 시트 하부에 순차적으로 배치된 투명전극, 정공주입층, 발광층, 전자주입층 및 금속전극을 포함하며, 상기 광학 시트는 광출면에 다수의 단위 렌즈들이 일정하게 배치되고, 상기 단위 렌즈는 중앙 세로 단면이 삼각형인 원뿔렌즈 또는 중앙 세로 단면이 포물선 혹은 쌍곡선인 곡면 렌즈인 유기발광표시장치가 제공된다.
원뿔 렌즈 또는 곡면 렌즈와 같이 곡면으로 이루어진 구조의 렌즈를 시트의 일면에 형성하고 입사면을 곡면으로 형성하여 입사각도를 조절하여 유기발광표시장치의 유리 기판과 공기 사이에 내부 전반사를 갖는 특정 각도의 광을 외부로 추출 하여 본 발명에 따른 광학 시트에 의해 광추출 효율을 증가시킬 수 있다.
이하, 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명한다.
본 명세서에서 단위 렌즈는 원뿔 렌즈 및 곡면 렌즈를 포함하며, 원뿔 렌즈는 렌즈 중앙의 세로 단면이 삼각형인 것을 의미하며, 곡면렌즈는 특히 렌즈 중앙의 세로 단면이 포물선 또는 쌍곡선형인 것을 의미한다.
유기발광표시장치(OLED)에 사용하기 위한 본 발명의 광학 시트는 시트의 광출면에 곡면으로 이루어진 단위 렌즈 구조물을 일정하게 배치하여 유기발광표시장치의 광추출 효율을 향상시킨다. 전반사는 입사각이 임계각 이상인 경우 발생하며, 본 발명에 따른 광학 시트는 빛의 입사면을 곡면으로 형성함으로써 입사각도를 조절한다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이 유기발광표시장치의 최상부층인 유리기판과 공기 사이에서 내부전반사가 일어나는 빛 중 특정 각도의 빛이 주로 전반사되므로, 시트의 일면에 곡면의 단위 렌즈를 형성함으로써 더욱 효과적으로 특정한 각도의 빛이 내부전반사되지 않도록 하여 광추출 효율을 증가시킬 수 있다.
상기 단위 렌즈는 렌즈 중앙의 세로 단면이 삼각형이거나 포물선 혹은 쌍곡선인 것이 바람직하다. 원뿔 렌즈는 도 3a에 도시된 바와 같이 밑면은 원이며 단면 이 삼각형을 형성하며, 곡면 렌즈는 도 3b에 도시된 바와 같이 밑면이 원이며 단면은 포물선 혹은 쌍곡선을 형성한다.
상기 단위 렌즈는 시트의 일면에 일정한 피치(Pitch, P)을 두고 배치될 수 있으며, 이러한 경우 렌즈 사이의 피치는 20㎛ 내지 500 ㎛인 것이 바람직하다. 20㎛ 보다 작으면 렌즈 금형 제작상의 어려움이 있으며 500㎛ 보다 크면 렌즈 부피의 증가로 제조 원가가 상승하고 외관상 렌즈의 형상이 쉽게 시인되고 광분포의 균일성을 떨여뜨려 결과적으로 외관 품질을 떨어뜨릴 수 있다. 상기 피치의 범위는 제작 과정 상의 어려움 또는 제작 후 발생할 수 있는 제반 문제를 고려하여 언급된 것으로, 일반적으로 수십 내지 수백 개 이상의 렌즈를 포함하는 마이크로 렌즈들의 배치에 있어서 피치는 제작의 용이성 및 모아레 등과 같은 기타 외관상 품질의 문제를 고려하여 설정되는 것이며, 광추출 효율이나 휘도와 같은 광학 특성에 있어서 주요 인자가 되지는 않는 것으로 알려져 있다. 예를 들어, 50 ㎛ 피치에서 얻은 형상을 500 ㎛ 피치로 변경하는 경우, 50 ㎛ 피치에서의 형상을 비례적으로 늘리면 이와 동일한 광학 특성을 얻을 수 있다.
상기 단위 렌즈의 형태는 직경 및 높이에 의해서 특정될 수 있으며, 상기 곡면 렌즈의 형태는 하기식으로부터 특정될 수 있다. 상기 곡면 렌즈는 타원형 렌즈, 포물선형 렌즈 또는 쌍곡선형 렌즈 등을 모두 포함할 수 있으나, 본 발명에서는 특히 포물선 또는 쌍곡선형 렌즈를 의미한다. 일반적으로 곡면 렌즈의 형상은 렌즈의 정점에서의 곡률 반경(r)과 코닉상수(k)를 변수로 하는 함수로 표시된다. 이 때 상기 코닉 상수 k는 렌즈의 형상을 결정하는 것으로, k=0이면 원형, k=-1이면 포물선 형태의 렌즈를 나타내고, -1<k<0이면 타원형 렌즈가 나타나며, k<-1이면 쌍곡선 형태의 렌즈가 나타난다. 하기 식에서, r은 곡률반경을 나타내며, k는 코닉(conic) 상수를 나타낸다:
Figure 112009064498622-PAT00001
상기 곡면 렌즈 밑면의 직경은 각 렌즈 피치(Pitch, P)의 80% 내지 116%인 것이 바람직하며, 80% 미만인 경우 렌즈들 사이 평면의 공극 영역이 많아져서 내부전반사에 의한 광추출 효율이 감소하는 문제가 있으며, 116%를 초과하는 경우 렌즈들을 배치하는 정육각형(허니컴(honey comb))의 배열에서 금형을 통해 제작될 수 있는 최대 직경이 116%를 넘지 못하기 때문이다. 즉, 허니컴 구조로 정육각형의 중심과 중심 사이의 피치가 일정한 경우 직경이 피치의 116%이면 공극이 없어지게 되고, 그 이상의 직경들의 값들은 평판에 묻혀서 형상 정보가 없게 된다. 본 발명은 단위 렌즈 형상을 상기와 같은 허니컴 구조로 배치하는 경우에 가장 바람직한 효과를 가지며, 본 명세서에서 언급되는 상기 허니컴 배치 구조는 렌즈의 배치에 있어서 렌즈의 중심을 정육각형의 중심과 일치하도록 하는 것을 의미한다.
광학 시트 상에 일정하게 배열된 단위 렌즈들은 각각 상기 직경의 범위 내에서 다양한 크기의 직경을 가질 수 있으나, 동일한 크기의 직경을 갖는 렌즈들을 배 치하는 것이 공정상 용이성 그리고 빛 출광의 균일성 등의 관점에서 보다 바람직하다.
상기 단위 렌즈의 높이는 렌즈의 밑면 직경의 20% 내지 95%인 것이 바람직하며, 20% 미만이거나 95%를 초과하는 경우 광추출 효율 개선이 미미한 문제가 있다. 광학 시트 상에 일정하게 배열된 단위 렌즈들은 각각 상기 높이의 범위 내에서 다양한 높이를 가질 수 있으나, 동일한 높이와 직경을 갖는 렌즈들을 배치하는 것이 공정상 용이성 그리고 빛 출광의 균일성 등의 관점에서 보다 바람직하다.
바람직하게 상기 단위 렌즈는 상술한 피치 및 렌즈 밑면의 직경 범위 내에서 렌즈 사이에 공극이 없도록 배치되거나 또는 공극이 일정 수준 이하가 되도록 배치될 수 있다. 한편, 상기 단위 렌즈는 도 4에 표시된 피치(P)의 길이가 상이하도록 렌즈들이 균일하지 않게 배열될 수도 있으나, 도 4에 도시된 바와 같이 배열된 단위 렌즈들의 밑면이 동일한 형태의 정육각형을 형성하도록 피치(P)의 길이가 일정한 것이 바람직하다. 예를 들어, 일정한 크기의 렌즈들이 렌즈들 사이에 공극이 없도록 겹쳐져서 배치되는 경우에는, 도 4와 같이 밑면이 정육각 구조(허니컴 구조)를 형성하는 경우에 하부면이 가장 효율적으로 균일한 크기의 렌즈를 공극없이 밀집하여 배치할 수 있다. 상기와 같은 정육각 밀집 구조인 경우에도 각 렌즈들의 높이 및 밑면의 직경에 따라 실질적인 광추출 효율에 차이가 발생할 수 있으며, 바람직한 높이 및 밑면의 직경은 상술한 바와 같다.
도 4에 도시된 바와 같이 단위 렌즈의 밑면이 다각형 구조를 가지더라도 그 상부 돌출부는 원뿔 또는 곡면 렌즈 형상으로 형성되므로 방출광을 다양한 각도로 굴절시키고 평균 입사각이 작아져서 내부전반사가 감소되어 정면 영역에 대한 출광량을 증가시킬 수 있게 된다.
도 5에는 본 발명에 따른 예시적인 광학 시트가 도시되어 있으며, 도 5a는 일정한 크기의 원뿔 렌즈가 겹쳐져서 육각 밀집 구조로 배열된 광학시트를 도시하고, 도 5b는 일정한 크기의 곡면 렌즈가 겹쳐져서 육각 밀집 구조로 배열된 광학시트를 도시한 것이다.
본 발명의 광학 시트는 가시광선 투과율이 약 85% 이상으로 빛이 투과할 수 있는 투명한 재질이라면 특히 제한되지 않는다. 본 발명의 광학 시트의 굴절율은 유기발광장치의 유리기판의 굴절율과 유사한 것, 즉 유기발광장치의 유리기판의 굴절율과의 차이가 0.2 미만인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 유리기판의 굴절율과 동일한 것이다.
본 발명에 사용할 수 있는 광학시트는 예를 들어 수지, 플라스틱 및 유리 등으로 구성될 수 있다. 즉, 유기발광장치의 발광층으로부터 방출되는 빛이 투명전극 및 투명 기판을 통하여 외부로 출사되는데, 이 때 투명 기판과 공기 사이에서 방출 되는 빛의 일부는 공기와 투명 기판의 굴절율 차이에 의해 평탄한 투명 기판을 벗어나지 못하게 된다. 즉, 굴절율 차이가 큰 두 매질 간의 임계각 이상으로 발광되는 광성분은 외부로 방출되지 못하고 내부전반사로 손실되어 광 추출 효율을 낮추게 되는 것이다. 한편, 본 발명의 광학 시트를 사용하는 경우에는 유리기판과 유사한 굴절율을 갖는 시트 및 그 시트에 형성된 곡면 구조물에 의해 내부전반사가 감소되어 출광되는 빛의 광 추출 효과가 향상된다.
본 발명에 의한 광학 시트의 제조에 있어서, 상기 광학 시트의 제조 방법은 당해 기술 분야에 잘 알려진 어떠한 제조방법도 이용할 수 있으며, 예를 들어 기재 상부에 단위 렌즈 형상이 음각된 금형을 두고 경화성 수지 용액를 흘려 넣은 후 이를 경화시키는 방법으로 형성할 수 있다. 이때, 본 발명에서 사용이 가능한 경화성 수지로는 우레탄 아크릴레이트, 에폭시아크릴레이트, 에스테르아크릴레이트 또는 라디칼 발생형 모노머 등을 들 수 있으며, 이들은 각각 단독으로 또는 혼합하여 사용될 수 있다. 다양한 형태가 음각된 금형을 이용하여, 다양한 형상, 높이 및 피치를 갖는 렌즈를 형성할 수 있다. 이외에도 다양한 제조 방법이 당해 분야에 알려져 있으며, 본 발명의 광학 시트는 상기한 방법 이외에 다른 종래의 제조 방법으로도 제조될 수 있다.
본 발명의 다른 견지에 의하면 유리기판, 투명전극, 정공주입층, 발광층, 전자주입층 및 금속전극을 포함하며, 상기 유리기판 상에 본 발명에 의한 광학 시트 가 배치된 유기발광표시장치가 제공되며, 상기에서 획득된 본 발명에 의한 광학 시트는 유기발광표시장치의 유리 기판 상부에 배치되어 상기 유리기판 상부로 출광되는 빛의 광 이용 효율을 높일 수 있다.
즉, 본 발명의 광학 시트를 유기발광장치의 발광면에 배치하는 경우, 곡면의 단위 렌즈에 의해 계면의 각도가 변경되어 유기발광층으로부터 방출되는 광이 임계각 이하로 상기 광학 시트에 입사하므로 내부전반사되는 광량을 감소시켜 결과적으로 광추출 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 또 다른 견지에 의하면 광출면 및 광입사면을 갖는 광학 시트, 상기 광학 시트 하부에 순차적으로 배치된 투명전극, 정공주입층, 발광층, 전자주입층 및 금속전극을 포함하며, 상기 광학 시트는 광출면에 다수의 단위 렌즈들이 일정하게 배치되고, 상기 단위 렌즈는 중앙 세로 단면이 삼각형인 원뿔렌즈 또는 중앙 세로 단면이 포물선 또는 쌍곡선인 곡면 렌즈인 유기발광표시장치가 제공된다.
상기 단위 렌즈는 단면이 삼각형인 원뿔 렌즈 또는 중앙 세로 단면이 포물선 또는 쌍곡선인 곡면 렌즈인 것이 바람직하다. 상기 원뿔 렌즈의 형태는 밑면을 이루는 원의 직경 및 높이에 의해서 특정될 수 있으며, 상기 곡면 렌즈의 형태의 하기식으로부터 특정될 수 있고, 하기 식에서 r은 곡률반경을 나타내며, k는 코닉(conic) 상수를 나타낸다:
Figure 112009064498622-PAT00002
상기 단위 렌즈는 시트의 일면에 일정한 피치(Pitch, P)을 두고 배치될 수 있으며, 이러한 경우 렌즈 사이의 피치는 20㎛ 내지 500 ㎛인 것이 바람직하다.
상기 단위 렌즈 밑면을 이루는 원의 직경은 각 렌즈 피치의 80% 내지 116%인 것이 바람직하며, 80% 미만인 경우 렌즈들 사이 평면의 공극 영역이 많아져서 내부전반사에 의한 광추출 효율이 감소하는 문제가 있으며, 116%를 초과하는 경우 렌즈들을 배치하는 정육각형(허니컴(honey comb))의 배열에서 금형을 통해 제작될 수 있는 최대 직경이 116%를 넘지 못하기 때문이다. 상기 단위 렌즈의 높이는 렌즈 밑면 직경의 20% 내지 95%인 것이 바람직하며, 20% 미만이거나 95%를 초과하는 경우 광추출 효율 개선이 미미한 문제가 있다.
상기 단위 렌즈는 시트의 일면에 크게 이격되어 배치될 수도 있으나, 단위 렌즈 사이에 공극이 많은 경우 내부전반사되는 광이 증가하므로, 상기 단위 렌즈 사이에 공극이 일정 수준 이하가 되거나 또는 렌즈들이 겹쳐져서 공극이 없도록 배치되는 것이 보다 바람직하다.
단위 렌즈들이 공극이 없도록 배치되는 경우, 도 4에 도시된 피치(P)의 길이 가 상이하도록 균일하지 않게 배열될 수도 있으나, 도 4에 도시된 바와 같이 배열된 단위 렌즈들의 밑면이 일정하게 정육각형을 형성하는 것이 바람직하다.
본 발명의 광학 시트는 가시광선 투과율이 약 85% 이상으로 빛이 투과할 수 있는 투명한 재질이라면 특히 제한되지 않는다. 본 발명의 광학 시트의 굴절율은 유기발광장치의 유리기판의 굴절율과의 차이가 0.2 미만인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 유리기판의 굴절율과 동일한 것이다. 본 발명의 시트는 예를 들어 수지, 플라스틱 및 유리 등으로 구성될 수 있다.
본 발명의 유기발광표시장치의 제조에 있어서, 상기 유기발광표시장치는 기존 유기발광소자(OLED)의 공정을 통해 제작된 OLED 소자의 유리 기판에 본 발명에서 제안된 형상을 갖는 광학시트를 붙여 제작되거나, OLED 소자 제작에 사용되는 유리 기판에 미리 본 발명에서 제안한 형상이 형성된 유리기판을 사용하는 방법을 통해 제작될 수 있다.
이 때, 본 발명의 광학시트는 폴리머 기재나 유리 기판에 수지나 기타 액체 상태에서 열 및 냉각 또는 빛 등에 의해 경화가 가능한 방법으로 금형을 통해 제조되거나 사출 공정을 통해 제조되거나 유리 기판을 식각 공정을 통해 유리 기판 자체에 형상을 갖도록 제조될 수 있다.
상기에서 획득된 본 발명에 의한 유기발광표시장치는 출광되는 빛의 광 이용 효율을 높일 수 있다.
이하 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세하게 설명하며, 다만 이는 예시를 위한 것으로 본 발명이 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
실시예 1: 본 발명에 따른 광학 시트의 광추출 효과
본 발명에 따른 광학시트의 광추출 효과를 확인하기 위해 기하광학 시뮬레이션 툴(TracePro, 람다리 서치(Lambda Research Co.)사)을 사용하여 유기발광장치로부터 출광되는 빛의 총광량을 계산하였다. 그 결과를 표 1에 광추출율로 표기하였으며, 여기서 광추출율이란 유리 기판 내에서 발생된 빛의 총 광량을 100으로 가정하였을 때, 본 발명의 광학 시트를 통해 공기 중으로 나온 빛의 총 광량의 비율이다.
본 발명을 위한 유기발광 장치의 광추출 특성에 대한 시뮬레이션은 다음과 같이 수행하였다. OLED 광원은 램버시안(Lambertian) 광분포에 준하는 분포를 갖는 것으로 설정하였으며, 반사층의 흡수 및 반사 특성은 알루미늄에 대한 반사와 흡수 특성을 이용하였고 발광 관련 층들에 대한 흡수 또는 산란 특성은 광 추출 부재를 적용하지 않은 일반 유리 기판만이 적용된 경우에 대한 측정 결과와 그에 대한 시뮬레이션 결과를 보정하는 방법으로 정의하였다. 본 시뮬레이션에서는 렌즈 밑면의 직경은 57.7㎛, 그리고 높이는 21.6㎛이며, r과 k 값이 각각 6.7 ㎛이고 -2.155인 곡면 렌즈가 피치 50㎛을 가지고 정육각형 구조로 배치된 본 발명의 광학 시트를 사용하였으며, 상기 광학시트의 재질의 굴절율은 유리 기판과 동일한 약 1.52로 설정하였다.
실시예 2: 본 발명에 따른 광학 시트의 광추출 효과
렌즈 밑면의 직경이 53 ㎛이고 렌즈의 높이가 19.5㎛인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건에서 광추출 효율을 계산하였다.
실시예 3: 본 발명에 따른 광학 시트의 광추출 효과
렌즈 밑면의 직경이 44 ㎛이고 렌즈의 높이가 15.5㎛인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건에서 광추출 효율을 계산하였다.
실시예 4: 본 발명에 따른 광학 시트의 광추출 효과
k=-1.05이고 렌즈의 높이가 52.0㎛인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건에서 광추출 효율을 계산하였다.
실시예 5: 본 발명에 따른 광학 시트의 광추출 효과
r=30 ㎛이고 렌즈의 높이가 11.4㎛인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건에서 광추출 효율을 계산하였다.
실시예 6: 본 발명에 따른 광학 시트의 광추출 효과
r=3.6㎛이고 k=-3.74이고 렌즈의 높이가 16.2㎛인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건에서 광추출 효율을 계산하였다.
실시예 7: 본 발명에 따른 광학 시트의 광추출 효과
단위 렌즈의 형상이 밑면의 직경이 48㎛이고 높이가 17㎛인 원뿔인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건에서 광추출 효율을 계산하였다.
실시예 8: 본 발명에 따른 광학 시트의 광추출 효과
단위 렌즈의 형상이 밑면의 직경이 57.7㎛이고 높이가 17㎛인 원뿔인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건에서 광추출 효율을 계산하였다.
비교예 1: 광학 시트를 적용하지 않았을 때의 광추출 효과
비교를 위해, 본 발명에서 제안한 광추출용 광학시트를 적용하지 않은 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건으로 광추출율을 계산하였다.
비교예 2: 반구형 형상을 갖는 광학 시트를 적용하였을 때의 광추출 효과
본 발명의 형상을 갖는 광학 시트 대신에 반지름이 25 ㎛인 반구형 렌즈들이 피치 50㎛을 가지고 정육각형 구조로 배치된 광학 시트를 적용하였을 때의 광추출 율을 계산하였다.
비교예 3: 공극이 일정 수준 이상을 갖는 경우의 광추출 효과
렌즈 밑면의 직경이 39㎛이고 높이가 13.2㎛인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건에서 광추출율을 계산하였다.
비교예 4: 렌즈의 높이가 밑면의 직경의 95% 이상을 갖는 경우의 광추출 효과
k=-1.03이고 렌즈 높이가 55.3㎛인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건에서 광추출율을 계산하였다.
비교예 5: 렌즈의 높이가 밑면의 직경의 20% 미만을 갖는 경우의 광추출 효과
r=33㎛이고 렌즈의 높이가 10.6㎛인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건에서 광추출율을 계산하였다.
광추출율(%)
비교예 1 52.0(1.00)
비교예 2 79.3(1.53)
비교예 3 79.0(1.52)
비교예 4 79.2(1.52)
비교예 5 79.2(1.52)
실시예 1 81.4(1.57)
실시예 2 81.5(1.57)
실시예 3 80.6(1.55)
실시예 4 79.7(1.53)
실시예 5 79.7(1.53)
실시예 6 80.7(1.55)
실시예 7 80.8(1.55)
실시예 8 80.8(1.55)
기 표 1의 결과에 따르면, 광추출 필름을 적용하지 않은 비교예 1에 비해서 본 발명의 광추출 필름을 적용한 실시예에 따른 광학시트의 광추출율이 53% 내지 57%까지 증가하는 효과가 있음을 확인할 수 있으며, 본 발명에 따른 단위 렌즈 형상을 갖는 광학시트의 광추출율은 반구형 렌즈 형상을 갖는 광학 시트(비교예 2)의 광추출율 보다도 광추출양이 증가한 것을 확인할 수 있다. 상기 표 1의 결과 값에 있어서 괄호 안의 수치는 광추출 필름이 적용되지 않았을 때(즉, 비교예 1)의 광추출된 양을 1로 보았을 때 각각의 실시예에서 추출된 광량을 나타낸 것이다.
도 1은 일반적인 유기발광장치(OLED)의 단면도를 나타낸 것이다.
도 2는 일반적인 유기발광 장치에서 출광되는 빛의 경로를 도시한 것으로, 내부 전반사되는 특정 각도의 빛을 나타내는 것이다.
도 3은 본 발명의 광학 시트의 일면에 배치되는 단위 렌즈의 형태를 도시한 것으로서, 각각 원뿔 렌즈(a) 및 곡면 렌즈(b)를 나타내는 것이다.
도 4는 본 발명에 의한 광학 시트의 일면에 단위 렌즈가 배치된 밑면의 형태를 도시한 것으로서, 밀집된 육각형 구조를 나타낸다.
도 5는 본 발명에 따른 예시적인 광학시트를 나타낸 것으로, 도 5(a)는 원뿔 렌즈의 밑면이 육각형의 밀집 구조를 갖도록 배열한 것이며, 도(b)는 곡면 렌즈의 밑면이 육각형의 밀집 구조를 갖도록 배열한 시트를 나타낸다.

Claims (13)

  1. 일면에 다수의 단위 렌즈들이 일정하게 배치되고, 상기 단위 렌즈는 중앙 세로 단면이 삼각형인 원뿔렌즈 또는 중앙 세로 단면이 포물선 혹은 쌍곡선인 곡면 렌즈인 유기발광표시장치용 광학 시트.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 단위 렌즈들의 피치(Pitch)는 20㎛ 내지 500㎛인 유기발광표시장치용 광학 시트.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 단위 렌즈 밑면의 직경은 렌즈 피치의 80% 내지 116%인 유기발광표시장치용 광학 시트.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 단위 렌즈는 허니컴 구조로 배치된 유기발광표시장치용 광학 시트.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 단위 렌즈의 높이는 렌즈 밑면 직경의 20% 내지 95% 인 유기발광표시장치용 광학 시트.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 단위 렌즈들의 피치, 밑면의 직경 및 높이가 일정한 유기발광표시장치용 광학 시트.
  7. 유리기판, 투명전극, 정공주입층, 발광층, 전자주입층 및 금속전극이 순차적으로 적층되며, 상기 유리기판 상에 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 광학 시트가 배치된 유기발광표시장치.
  8. 광출면 및 광입사면을 갖는 광학 시트, 상기 광학 시트 하부에 순차적으로 배치된 투명전극, 정공주입층, 발광층, 전자주입층 및 금속전극을 포함하며, 상기 광학 시트는 광출면에 다수의 단위 렌즈들이 일정하게 배치되고, 상기 단위 렌즈는 중앙 세로 단면이 삼각형인 원뿔렌즈 또는 중앙 세로 단면이 포물선 혹은 쌍곡선인 곡면 렌즈인 유기발광표시장치.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 단위 렌즈들의 피치(Pitch)는 20㎛ 내지 500㎛인 유 기발광표시장치.
  10. 제 8항에 있어서, 상기 단위 렌즈 밑면의 직경은 렌즈 피치의 80% 내지 116%인 유기발광표시장치.
  11. 제 8항에 있어서, 상기 단위 렌즈는 허니컴 구조로 배치된 유기발광표시장치.
  12. 제 8항에 있어서, 상기 단위 렌즈의 높이는 렌즈 밑면 직경의 20% 내지 95%인 유기발광표시장치.
  13. 제 8항에 있어서, 상기 단위 렌즈들의 피치, 밑면의 직경 및 높이가 일정한 유기발광표시장치.
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