KR20170079520A

KR20170079520A - 유기발광다이오드 표시장치

Info

Publication number: KR20170079520A
Application number: KR1020150190195A
Authority: KR
Inventors: 우종훈; 이정민; 장원봉; 이중하; 김성일; 송재빈
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2015-12-30
Filing date: 2015-12-30
Publication date: 2017-07-10
Also published as: KR102459893B1

Abstract

본 발명의 유기발광다이오드 표시장치는, 제1 전극과 발광물질층 그리고 제2 전극을 포함하며 제1 방향의 선편광을 발광하는 표시패널과, 표시패널 상부에 위치하고 선택적으로 위상지연을 갖는 위상지연 패널과, 위상지연 패널 상부에 위치하고 제1 방향의 선편광을 투과시키는 선편광판을 포함하고, 표시패널이 발광할 때 위상지연 패널은 위상지연을 가지지 않아, 표시패널이 발광한 제1 방향의 선편광을 외부로 출력하며, 표시패널이 발광하지 않을 때 위상지연 패널은 위상지연을 가져 외부 광의 반사를 차단한다.

Description

유기발광다이오드 표시장치{Organic Light Emitting Diode Display Device}

본 발명은 유기발광다이오드 표시장치에 관한 것으로, 특히 광효율이 높고 반사율이 낮은 유기발광다이오드 표시장치에 관한 것이다.

최근, 박형화, 경량화, 저 소비전력화 등의 우수한 특성을 가지는 평판표시장치(flat panel display)가 널리 개발되어 다양한 분야에 적용되고 있다.

평판표시장치 중에서, 유기 전계발광 표시장치 또는 유기 전기발광 표시장치(organic electroluminescent display device)라고도 불리는 유기발광다이오드 표시장치(organic light emitting diode display device: OLED display device)는, 전자 주입 전극인 음극과 정공 주입 전극인 양극 사이에 형성된 발광층에 전하를 주입하여 전자와 정공의 결합에 의해 여기자가 형성된 후 소멸하면서 빛을 내는 소자이다. 이러한 유기발광다이오드 표시장치는 플라스틱과 같은 유연한 기판(flexible substrate) 위에도 형성할 수 있을 뿐 아니라, 자체 발광형이기 때문에 대조비(contrast ratio)가 크며, 응답시간이 수 마이크로초(㎲) 정도이므로 동화상 구현이 쉽고, 시야각의 제한이 없다.

유기발광다이오드 표시장치는 구동 방식에 따라 수동형(passive matrix type) 및 능동형(active matrix type)으로 나누어질 수 있는데, 저소비전력, 고정세, 대형화가 가능한 능동형 유기발광다이오드 표시장치가 다양한 표시장치에 널리 이용되고 있다.

그런데, 일반적인 유기발광다이오드 표시장치는 외부 광 반사가 심한 문제가 있다. 이러한 외부 광의 반사는 블랙 상태의 휘도를 높이므로, 콘트라스트 비(contrast ratio)가 낮아지게 되어 화질이 저하된다. 따라서, 외부 광 반사를 차단하기 위해, 표시패널 상부에 원편광판(circular polarizer)을 사용하는 구조가 제안되고 있다.

하지만, 이러한 원편광판을 이용한 구조는 외부 광의 반사를 차단할 수는 있으나, 표시패널에서 발생된 빛을 일부만 투과시키므로 투과율이 낮아지게 된다.

보다 상세하게, 원편광판은 사분파장판(quarter wavelength plate)과 선편광판(linear polarizer)을 포함하는데, 선편광판은 특정 방향의 흡수축을 가지고 있어, 흡수축에 평행한 방향으로 진동하는 빛은 흡수하고, 흡수축과 수직한 방향으로 진동하는 빛은 투과시킨다. 따라서, 표시패널에서 발생된 빛 중 선편광판의 흡수축과 수직한 방향으로 진동하는 빛만이 외부로 출력되므로, 광효율이 낮으며 투과율 또한 낮다.

본 발명은, 상기한 문제점을 해결하기 위하여 제시된 것으로, 유기발광다이오드 표시장치의 광효율 및 투과율을 개선하고자 한다.

또한, 본 발명은 유기발광 다이오드 표시장치의 외부 광 반사를 차단하고자 한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 유기발광다이오드 표시장치는, 제1 전극과 발광물질층 그리고 제2 전극을 포함하며 제1 방향의 선편광을 발광하는 표시패널과, 상기 표시패널 상부에 위치하고 선택적으로 위상지연을 갖는 전환형 위상지연 패널과, 상기 전환형 위상지연 패널 상부에 위치하고 상기 제1 방향의 선편광을 투과시키는 선편광판을 포함하고, 상기 표시패널이 발광할 때 상기 전환형 위상지연 패널은 위상지연을 가지지 않아, 상기 표시패널이 발광한 제1 방향의 선편광을 외부로 출력하며, 상기 표시패널이 발광하지 않을 때 상기 전환형 위상지연 패널은 위상지연을 가져 외부 광의 반사를 차단한다.

상기 전환형 위상지연 패널은 제3 전극과 액정층 그리고 제4 전극을 포함하며, 제3 전극과 제4 전극 중 하나는 다수의 패턴을 포함하여, 상기 표시패널과 상기 전환형 위상지연 패널은 블록 구동을 한다.

한편, 상기 발광물질층은 상기 제1 방향으로 장축이 배열된 전기발광 발색단과 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향의 폴리머 백본, 그리고 상기 전기발광 발색단과 상기 폴리머 백본 사이의 스페이서 그룹을 포함한다.

본 발명은 선편광을 발광하는 표시패널과 선택적으로 위상지연을 갖는 전환형 위상지연 패널 및 선편광판을 이용하여, 표시패널이 발광하는 빛의 대부분을 외부로 출력하여 광효율 및 투과율을 높일 수 있다.

이에 따라, 유기발광다이오드 표시장치의 수명을 개선할 수 있으며, 소비 전력을 절감할 수 있다.

또한, 외부 광의 반사를 차단함으로써, 유기발광다이오드 표시장치의 콘트라스트 비를 높여 화질을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유기발광다이오드 표시장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 유기발광다이오드 표시장치의 표시패널을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 유기발광다이오드 표시장치의 발광물질층을 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 유기발광다이오드 표시장치의 발광물질층 형성에 이용되는 발광물질을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 유기발광다이오드 표시장치로 입사되는 외부 광의 경로를 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 유기발광다이오드 표시장치의 표시패널에서 발광된 내부 광의 경로를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 6a는 본 발명의 실시예에 따른 유기발광다이오드 표시장치의 외부 광의 반사율을 도시한 그래프이고, 도 6a는 본 발명의 실시예에 따른 유기발광다이오드 표시장치의 내부 광의 투과율을 도시한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 유기발광다이오드 표시장치를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 8a는 본 발명의 실시예에 따른 유기발광다이오드 표시장치의 표시패널의 구동 타이밍을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 8b는 본 발명의 실시예에 따른 유기발광다이오드 표시장치의 전환형 위상지연 패널의 구동 타이밍을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 유기발광다이오드 표시장치의 전환형 위상지연 패널을 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 유기발광다이오드 표시장치의 전환형 위상지연 패널을 개략적으로 도시한 단면도로, 도 9의 X-X선에 대응한다.

본 발명의 유기발광다이오드 표시장치는, 제1 전극과 발광물질층 그리고 제2 전극을 포함하며 제1 방향의 선편광을 발광하는 표시패널과, 상기 표시패널 상부에 위치하고 선택적으로 위상지연을 갖는 전환형 위상지연 패널과, 상기 전환형 위상지연 패널 상부에 위치하고 상기 제1 방향의 선편광을 투과시키는 선편광판을 포함하고, 상기 표시패널이 발광할 때 상기 전환형 위상지연 패널은 위상지연을 가지지 않으며, 상기 표시패널이 발광하지 않을 때 상기 전환형 위상지연 패널은 위상지연을 가진다.

상기 전환형 위상지연 패널은 제3 전극과 액정층 그리고 제4 전극을 포함한다.

상기 제3 및 제4 전극 사이에 전압 차가 없을 때 상기 전환형 위상지연 패널은 λ/4의 위상지연을 가져 선편광을 원편광으로 바꾸고 원편광을 선편광으로 바꾸는 가지며, 상기 제3 및 제4 전극 사이에 전압 차가 있을 때 상기 전환형 위상지연 패널은 위상지연을 가지지 않는다.

상기 표시패널과 상기 전환형 위상지연 패널의 각각은 m개(m은 자연수)의 블록을 포함하며, 상기 제4 전극은 상기 m개의 블록에 각각 대응하는 m개의 패턴을 포함한다.

상기 액정층의 액정분자는 장축이 상기 제1 방향과 45도를 이룬다.

상기 발광물질층은 상기 제1 방향으로 장축이 배열된 전기발광 발색단과 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향의 폴리머 백본, 그리고 상기 전기발광 발색단과 상기 폴리머 백본 사이의 스페이서 그룹을 포함한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 유기발광다이오드 표시장치에 대하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유기발광다이오드 표시장치를 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 유기발광다이오드 표시장치의 표시패널을 개략적으로 도시한 단면도로, 하나의 화소 영역을 도시한다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 유기발광다이오드 표시장치는 표시패널(100)과, 표시패널(100)의 상부에 위치하는 전환형 위상지연 패널(switchable phase retardation panel)(200), 전환형 위상지연 패널(200)의 상부에 위치하는 선편광판(300)을 포함한다.

표시패널(100)과 전환형 위상지연 패널(200) 사이, 그리고 전환형 위상지연 패널(200)과 선편광판(300) 사이 각각에는 접착제 또는 점착제가 위치할 수 있다.

여기서, 표시패널(100)은 제1 방향의 선편광을 방출하는 유기발광다이오드 패널일 수 있다.

보다 상세하게, 도 2를 참조하면, 유기발광다이오드 패널(100)은 절연 기판(110)을 포함하고, 절연 기판(110) 상부에 패터닝된 반도체층(122)이 형성된다. 기판(110)은 유리기판이나 플라스틱기판일 수 있다. 반도체층(122)은 산화물 반도체 물질로 이루어질 수 있다. 이와 달리, 반도체층(122)은 다결정 실리콘으로 이루어질 수도 있으며, 이 경우 반도체층(122)의 양 가장자리에 불순물이 도핑되어 있을 수 있다.

반도체층(122) 상부에는 절연물질로 이루어진 게이트 절연막(130)이 기판(110) 전면에 형성된다. 게이트 절연막(130)은 산화 실리콘(SiO₂)과 같은 무기절연물질로 형성될 수 있다. 반도체층(122)이 다결정 실리콘으로 이루어질 경우, 게이트 절연막(130)은 산화 실리콘(SiO₂)이나 질화 실리콘(SiNx)으로 형성될 수 있다.

게이트 절연막(130) 상부에는 금속과 같은 도전성 물질로 이루어진 게이트 전극(134)이 반도체층(122)의 중앙에 대응하여 형성된다. 또한, 게이트 절연막(130) 상부에는 게이트 배선(도시하지 않음)과 제1 커패시터 전극(도시하지 않음)이 형성된다. 도시하지 않았지만, 게이트 배선은 일 방향을 따라 연장되고, 제1 커패시터 전극은 게이트 전극(134)에 연결된다.

한편, 본 발명의 실시예에서는 게이트 절연막(130)이 기판(110) 전면에 형성되어 있으나, 게이트 절연막(130)은 게이트 전극(134)과 동일한 모양으로 패터닝될 수도 있다.

게이트 전극(134)과 게이트 배선 및 제1 커패시터 전극 상부에는 절연물질로 이루어진 층간 절연막(140)이 기판(110) 전면에 형성된다. 층간 절연막(140)은 산화 실리콘(SiO₂)이나 질화 실리콘(SiNx)과 같은 무기절연물질로 형성되거나, 벤조사이클로부텐(benzocyclobutene)이나 포토 아크릴(photo acryl)과 같은 유기절연물질로 형성될 수 있다.

층간 절연막(140)은 반도체층(122)의 양측 상면을 노출하는 제1 및 제2 컨택홀(140a, 140b)을 가진다. 제1 및 제2 컨택홀(140a, 140b)은 게이트 전극(134)의 양측에 게이트 전극(134)과 이격되어 위치한다. 여기서, 제1 및 제2 컨택홀(140a, 140b)은 게이트 절연막(130) 내에도 형성된다. 이와 달리, 게이트 절연막(130)이 게이트 전극(134)과 동일한 모양으로 패터닝될 경우, 제1 및 제2 컨택홀(140a, 140b)은 층간 절연막(140) 내에만 형성된다.

층간 절연막(140) 상부에는 금속과 같은 도전성 물질로 소스 및 드레인 전극(152, 154)이 형성된다. 또한, 층간 절연막(140) 상부에는 데이터 배선(도시하지 않음) 및 제2 커패시터 전극(도시하지 않음)이 형성된다.

소스 및 드레인 전극(152, 154)은 게이트 전극(134)을 중심으로 이격되어 위치하며, 각각 제1 및 제2 컨택홀(140a, 140b)을 통해 반도체층(122)의 양측과 접촉한다. 도시하지 않았지만, 데이터 배선은 게이트 배선과 교차하는 방향을 따라 연장되고 게이트 배선과 교차하여 화소 영역을 정의한다. 제2 커패시터 전극은 소스 전극(152)과 연결되고, 제1 커패시터 전극과 중첩하여 둘 사이의 층간 절연막(140)을 유전체로 스토리지 커패시터를 이룬다.

이때, 층간 절연막(140) 상부에는 전원 배선(도시하지 않음)이 더 형성될 수도 있으며, 고전위 전압을 공급하는 전원 배선은 데이터 배선과 이격되어 위치할 수 있다.

한편, 반도체층(122)과, 게이트 전극(134), 그리고 소스 및 드레인 전극(152, 154)은 박막 트랜지스터를 이룬다. 여기서, 박막 트랜지스터는 반도체층(122)의 일측, 즉, 반도체층(122)의 상부에 게이트 전극(134)과 소스 및 드레인 전극(152, 154)이 위치하는 코플라나(coplanar) 구조를 가진다.

이와 달리, 박막 트랜지스터는 반도체층의 하부에 게이트 전극이 위치하고 반도체층의 상부에 소스 및 드레인 전극이 위치하는 역 스태거드(inverted staggered) 구조를 가질 수 있다. 이 경우, 반도체층은 비정질 실리콘으로 이루어질 수도 있다.

여기서, 박막 트랜지스터는 유기발광다이오드 패널(100)의 구동 박막 트랜지스터에 해당하며, 구동 박막 트랜지스터와 동일한 구조의 스위칭 박막 트랜지스터(도시하지 않음)가 기판(110) 상에 더 형성된다. 구동 박막 트랜지스터의 게이트 전극(134)은 스위칭 박막 트랜지스터의 드레인 전극(도시하지 않음)에 연결되고 구동 박막 트랜지스터의 소스 전극(152)은 전원 배선(도시하지 않음)에 연결된다. 또한, 스위칭 박막 트랜지스터의 게이트 전극(도시하지 않음)과 소스 전극(도시하지 않음)은 게이트 배선 및 데이터 배선에 각각 연결된다.

소스 및 드레인 전극(152, 154)과 데이터 배선, 그리고 제2 커패시터 전극 상부에는 절연물질로 보호막(160)이 기판(110) 전면에 형성된다. 보호막(160)은 상면이 평탄하며, 드레인 전극(154)을 노출하는 드레인 컨택홀(160a)을 가진다. 여기서, 드레인 컨택홀(160a)은 제2 컨택홀(140b) 바로 위에 형성된 것으로 도시되어 있으나, 제2 컨택홀(140b)과 이격되어 형성될 수도 있다.

보호막(160)은 벤조사이클로부텐이나 포토 아크릴과 같은 유기절연물질로 형성될 수 있다.

보호막(160) 상부에는 비교적 일함수가 높은 도전성 물질로 제1 전극(162)이 형성된다. 제1 전극(162)은 각 화소영역마다 형성되고, 드레인 컨택홀(160a)을 통해 드레인 전극(154)과 접촉한다. 일례로, 제1 전극(162)은 인듐-틴-옥사이드(indium tin oxide: ITO)나 인듐-징크-옥사이드(indium zinc oxide: IZO)와 같은 투명 도전성 물질로 형성될 수 있다.

제1 전극(162) 상부에는 절연물질로 뱅크층(170)이 형성된다. 뱅크층(170)은 제1 전극(162)의 가장자리를 덮으며, 제1 전극(162)을 노출하는 투과홀(170a)을 가진다.

뱅크층(170)의 투과홀(170a)을 통해 노출된 제1 전극(162) 상부에는 발광물질층(light-emitting material layer)(172)이 형성된다. 발광물질층(172)은 제1 방향으로 장축이 배열된 전기발광 발색단(electroluminescent chromophore)(174a)을 포함하며, 제1 방향의 선편광을 발광한다. 여기서, 전기발광 발색단(174a)의 종류를 다르게 하여 서로 다른 화소영역의 발광물질층(172)은 서로 다른 색의 선편광을 각각 발광할 수 있다. 이러한 본 발명의 발광물질층(172)의 구조에 대해 추후 상세히 설명한다.

여기서, 제1 전극(162)과 발광물질층(172) 사이에는 제1 전극(162) 상부로부터 순차적으로 적층된 정공주입층(hole injecting layer)과 정공수송층(hole transporting layer)이 더 형성될 수 있으며, 발광물질층(172) 상부에는 순차적으로 적층된 전자수송층(electron transporting layer)과 전자주입층(electron injecting layer)이 더 형성될 수 있다.

한편, 발광물질층(172)과 정공수송층 사이에는 전기발광 발색단(174a)의 배열을 위한 배향막이 더 형성될 수도 있으며, 배향막은 편광 자외선의 조사에 의해 배향성을 갖는 광배향막일 수 있다.

발광물질층(172) 상부에는 비교적 일함수가 낮은 도전성 물질로 제2 전극(182)이 실질적으로 기판(110) 전면에 형성된다. 여기서, 제2 전극(182)은 알루미늄(aluminum)이나 마그네슘(magnesium), 은(silver) 또는 이들의 합금으로 형성될 수 있다.

제1 전극(162)과 발광물질층(172) 및 제2 전극(182)은 유기발광다이오드(De)를 이루며, 제1 전극(162)은 애노드(anode)의 역할을 하고, 제2 전극(182)은 캐소드(cathode)의 역할을 한다.

여기서, 본 발명의 실시예에 따른 유기발광다이오드 패널(100)은 발광물질층(172)으로부터 발광된 빛이 제2 전극(182)을 통해 외부로 출력되는 상부발광방식(top emission type)일 수 있다. 이때, 제1 전극(162)은 불투명 도전성 물질로 이루어진 반사층(도시하지 않음)을 더 포함한다. 일례로, 반사층은 알루미늄-팔라듐-구리(aluminum-paladium-copper: APC) 합금으로 형성될 수 있으며, 제1 전극(162)은 ITO/APC/ITO의 3중층 구조를 가질 수 있다. 또한, 제2 전극(182)은 빛이 투과되도록 비교적 얇은 두께를 가지며, 제2 전극(182)의 빛 투과도는 약 45-50%일 수 있다. 이 경우, 표시패널(100)의 유기발광다이오드(De)가 제1 위상차 필름(210)과 기판(110) 사이에 위치할 수 있다.

이와 달리, 유기발광다이오드 패널(100)은 발광물질층(172)으로부터 발광된 빛이 제1 전극(162)을 통해 외부로 출력되는 하부발광방식(bottom emission type)일 수 있다. 이 경우, 도 1에서 제1 전극(162)과 제2 전극(182)의 위치는 바뀔 수 있다.

한편, 도시하지 않았지만, 제2 전극(182) 상부에는 인캡슐레이션층이 실질적으로 기판(110) 전면에 형성되고, 인캡슐레이션층 상부에는 대향기판이 배치될 수 있다.

인캡슐레이션층은 씰재(sealing material)를 이용한 페이스 씰(face seal)이거나, 무기막/유기막/무기막의 여러 층이 적층된 구조를 가질 수 있다. 이러한 인캡슐레이션층은 외부의 수분이 유기발광다이오드(De)로 침투하는 것을 차단하여 유기발광다이오드(De)의 손상을 방지한다.

이때, 인캡슐레이션층은 대향기판에 형성될 수 있으며, 인캡슐레이션층을 대향기판에 형성한 후, 인캡슐레이션층과 제2 전극(182)이 접촉하도록 대향기판과 기판(110)을 합착할 수 있다.

이와 달리, 인캡슐레이션층을 제2 전극(182) 상부에 직접 형성한 후, 대향기판을 인캡슐레이션층(192) 상부에 배치하여 대향기판과 기판(110)을 합착할 수도 있다.

다시 도 1을 참조하면, 표시패널(100) 상부의 전환형 위상지연 패널(200)은 제3 전극(210)과 제4 전극(220) 그리고 제3 및 제4 전극(210, 220) 사이의 액정층(230)을 포함한다.

제3 전극(210)과 제4 전극(220)은 투명 도전성 물질로 형성될 수 있으며, 일례로, 인듐-틴-옥사이드(indium tin oxide: ITO)나 인듐-징크-옥사이드(indium zinc oxide: IZO)로 형성될 수 있다.

액정층(230)은 선택적으로 위상지연을 가질 수 있다. 즉, 제3 및 제4 전극(210, 220) 사이의 전압 차에 따라, 액정층(230)은 λ/4의 위상지연을 가지거나 위상지연을 가지지 않는다.

일례로, 제3 및 제4 전극(210, 220) 사이의 전압 차가 0일 때, 액정층(230)은 λ/4의 위상지연을 가질 수 있으며, 액정층(230)을 통과한 선편광은 원편광으로 바뀌고, 원편광은 선편광으로 바뀐다. 이때, 제3 전극(210)과 제4 전극(220)에는 동일 전압이 인가될 수 있다. 이와 달리, 제3 전극(210)과 제4 전극(220) 중 적어도 하나에는 전압이 인가되지 않을 수도 있다.

반면, 제3 및 제4 전극(210, 220) 사이의 전압 차가 0이 아닐 때, 액정층(230)은 위상지연을 갖지 않을 수 있으며, 빛은 액정층(230)을 그대로 통과한다. 이때, 제3 전극(210)과 제4 전극(220)에는 다른 전압이 인가될 수 있다.

여기서, 액정층(230)의 액정분자(232)는 표시장치의 수평면에 대해 평행하게 초기 배열되며, 액정분자(232)의 장축은 제1 방향에 대해 45도의 각을 가진다.

한편, 제3 전극(210)과 액정층(230) 사이 그리고 액정층(230)과 제4 전극(220) 사이에는 액정분자(232)의 초기 배열을 위해 제1 및 제2 배향막(도시하지 않음)이 각각 형성될 수 있다.

전환형 위상지연 패널(200) 상부의 선편광판(300)은 제1 방향의 투과축을 가지며, 제1 방향과 수직한 제2 방향의 흡수축을 가진다. 따라서, 선편광판(300)은 제1 방향에 평행한 선편광은 투과시키고, 제2 방향에 평행한 선편광은 흡수한다.

이러한 선편광판(300)은 편광층을 포함할 수 있으며, 편광층은 요오드 이온(iodine ions)이나 이색성 염료(dichroic dyes)가 염착되어 연신된 폴리비닐알코올(poly-vinyl alcohol: PVA)로 이루어질 수 있다. 편광층은 연신 방향으로 흡수축을 가진다. 이때, 선편광판(300)은 편광층의 양측에 각각 위치하는 제1 및 제2 보호필름을 더 포함할 수 있는데, 편광층 외측의 제1 보호필름은 반사 방지나, 눈부심 방지 및/또는 하드 코팅과 같은 표면 처리가 될 수 있으며, 편광층 내측의 제2 보호필름은 위상지연을 가지지 않는 것이 바람직하다. 제1 및 제2 보호필름은 트리아세틸셀룰로오스(tri-acetyl cellulose: TAC)와, 환상 올레핀 고분자(cyclo-olefin polymer: COP), 폴리카보네이트(polycarbonate: PC), 아크릴(acryl), 그리고 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate: PET)로부터 선택된 하나로 이루어질 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.

한편, 편광층의 내측에 위치하는 제2 보호필름은 생략될 수도 있으며, 이 경우 선편광판(300)의 편광층은 전환형 위상지연 패널(200)과 접촉할 수 있다.

이와 달리, 편광층은 반응성 메소겐(reactive mesogen: RM)과 이색성 염료로 이루어질 수도 있으며, 이때, 선편광판(300)은 반응성 메소겐과 이색성 염료의 배열을 위해 배향막을 더 포함할 수 있다.

또한, 선편광판(300) 상부에는 외부 충격으로부터 표시패널(100)을 보호하기 위한 커버 윈도우가 더 위치할 수도 있다. 커버 윈도우는 유리나 플라스틱으로 이루어질 수 있다.

이러한 본 발명의 실시예에 따른 유기발광다이오드 표시장치의 발광물질층의 구조에 대해 도 3과 도 4를 참조하여 보다 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 유기발광다이오드 표시장치의 발광물질층을 개략적으로 도시한 평면도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 유기발광다이오드 표시장치의 발광물질층 형성에 이용되는 발광물질을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 3에 도시한 바와 같이, 발광물질층(172)은 제1 방향으로 장축이 배열된 전기발광 발색단(174a)을 포함하고, 전기발광 발색단(174a)은 제2 방향의 폴리머 백본(polymer backbone)(174b) 사이에 위치한다. 전기발광 발색단(174a)과 폴리머 백본(174b) 사이에는 스페이서 그룹(spacer group)(174c)이 위치하여, 전기발광 발색단(174a)을 폴리머 백본(174b)에 연결한다.

이러한 발광물질층(172)은 도 4에 도시된 전기발광 발색단(174a)과 스페이서 그룹(174c) 그리고 중합 관능기(polymerizable group)(174d)를 포함하는 발광물질(174)을 중합시켜 형성될 수 있다. 이때, 발광물질(174)을 중합시키기 위해 자외선이 이용될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 유기발광다이오드 표시장치의 발광물질층(172)은 전기발광 발색단(174a)의 장축 방향, 즉, 제1 방향의 선편광을 발광한다. 이때, 전환형 위상지연 패널(도 1의 200)과 선편광판(도 1의 300)을 이용하여, 표시패널(도 1의 100)이 발광하지 않는 경우, 외부 광 반사를 차단하고, 표시패널(도 1의 100)이 발광하는 경우, 실질적으로 발광된 빛의 대부분을 출력하여 광효율 및 투과율을 높일 수 있다. 이에 대해 도 5a와 도 5b를 참조하여 상세히 설명한다.

도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 유기발광다이오드 표시장치로 입사되는 외부 광의 경로를 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 유기발광다이오드 표시장치의 표시패널에서 발광된 내부 광의 경로를 개략적으로 도시한 단면도이다.

앞서 언급한 바와 같이, 표시패널(100)의 발광물질층(172)은 제1 방향의 선편광을 발광하고, 선편광판(300)은 제1 방향의 투과축 및 이에 수직한 제2 방향의 흡수축을 가지며, 전환형 위상지연 패널(200)의 액정분자(232)는 표시패널(100)에 평행하고 장축이 제1 방향에 대해 45도의 각을 갖도록 초기 배열된다.

먼저, 도 5a에 도시한 바와 같이, 표시패널(100)이 발광하지 않을 때, 전환형 위상지연 패널(200)의 제3 전극(210)과 제4 전극(220) 사이의 전압 차는 0이 되며, 전환형 위상지연 패널(200)은 λ/4의 위상지연을 가진다.

이때, 선편광판(300)으로 입사된 외부 광 중에서, 제1 방향으로 진동하는 선편광은 선편광판(300)의 투과축과 일치하므로 선편광판(300)을 통과하고, λ/4의 위상지연을 갖는 전환형 위상지연 패널(200)을 통과하면서 우원편광 상태가 되어 표시패널(100)에 도달한다. 이어, 표시패널(100)에 도달한 우원편광 상태의 외부 광은 표시패널(100)에서 반사되어 좌원편광 상태가 되고, 다시 전환형 위상지연 패널(200)을 통과하면서 제1 방향과 수직한 제2 방향의 선편광 상태가 되어 선편광판(300)에 도달한다. 여기서, 제2 방향의 선편광 상태는 선편광판(300)의 흡수축과 일치하므로, 선편광판(300)에 도달한 외부 광은 선편광판(300)에 의해 흡수된다. 따라서, 외부 광의 반사를 차단할 수 있다.

반면, 선편광판(300)으로 입사된 외부 광 중에서, 제2 방향으로 진동하는 선편광은 선편광판(300)의 흡수축과 일치하므로 선편광판(300)에 의해 흡수된다.

한편, 도 5b에 도시한 바와 같이, 표시패널(100)이 발광할 때, 전환형 위상지연 패널(200)의 제3 전극(210)과 제4 전극(220) 사이의 전압 차는 0이 아니며, 제3 전극(210)과 제4 전극(220) 사이에 생성된 전기장에 의해 전환형 위상지연 패널(200)의 액정층(230)의 액정분자는 표시패널(100)에 수직하게 배열되어 전환형 위상지연 패널(200)은 위상지연을 가지지 않는다.

이때, 표시패널(100)의 발광물질층(172)은 제1 방향의 선편광을 발광하며, 제1 방향의 선편광은 위상지연을 갖지 않는 전환형 위상지연 패널(200)을 그대로 통과하여 선편광판(300)에 도달한다. 여기서, 제1 방향의 선편광은 선편광판(300)의 투과축과 일치하므로 선편광판(300)을 통과한다. 따라서, 표시패널(100)에서 발광된 빛의 대부분이 외부로 출력된다.

이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 유기발광다이오드 표시장치에서는, 표시패널(100)이 발광하지 않을 때 외부 광의 반사를 차단할 수 있으며, 표시패널(100)이 발광할 때 실질적으로 표시패널(100)에서 발광된 빛의 대부분이 외부로 출력되므로 광효율 및 투과율을 높일 수 있다.

도 6a는 본 발명의 실시예에 따른 유기발광다이오드 표시장치의 외부 광의 반사율을 도시한 그래프이고, 도 6a는 본 발명의 실시예에 따른 유기발광다이오드 표시장치의 내부 광의 투과율을 도시한 그래프이다. 여기서, 비교예(Ref)로 원편광판을 포함하고 비편광을 발광하는 유기 발광다이오드 표시장치의 반사율 및 투과율 그래프를 함께 도시한다.

도 6a에 도시한 바와 같이, 외부 광의 반사와 관련하여, 본 발명의 실시예에 따른 유기발광다이오드 표시장치(실시예)는 비교예(Ref)와 마찬가지로 약 4%의 반사율을 나타내는 것을 알 수 있다.

한편, 도 6b에 도시한 바와 같이, 내부 광의 투과와 관련하여, 본 발명의 실시예에 따른 유기발광다이오드 표시장치(실시예)는 비교예(Ref) 대비 약 2 배의 투과율을 갖는 것을 알 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 유기발광다이오드 표시장치(실시예)는 외부 광 반사를 차단하면서 광효율 및 투과율을 향상시킬 수 있다.

이러한 본 발명의 실시예에 따른 유기발광다이오드 표시장치를 다수의 블록(block)으로 나누어 구동함으로써, 표시패널의 발광 타이밍과 전환형 위상지연 패널의 위상지연 타이밍을 맞추어 구동 시의 외부 광 반사를 차단할 수 있으며, 이에 대해 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 유기발광다이오드 표시장치를 개략적으로 도시한 평면도이며, 도 8a는 본 발명의 실시예에 따른 유기발광다이오드 표시장치의 표시패널의 구동 타이밍을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 8b는 본 발명의 실시예에 따른 유기발광다이오드 표시장치의 전환형 위상지연 패널의 구동 타이밍을 개략적으로 도시한 도면이다. 여기서, 도시의 편의를 위해 표시패널과 전환형 위상지연 패널만을 도시한다.

도 7에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 유기발광다이오드 표시장치는 다수의 블록으로 나뉘며, 일례로, 4개의 블록으로 나뉠 수 있다. 따라서, 표시패널(100)과 전환형 위상지연 패널(200)의 각각은 제1 블록(100a, 200a)과, 제2 블록(100b, 200b), 제3 블록(100c, 200c), 그리고 제4 블록(100d, 200d)을 포함한다. 그러나, 블록의 수는 이에 제한되지 않는다.

도 8a과 도 8b에 도시한 바와 같이, 표시패널(100)과 전환형 위상지연 패널(200)은 프레임(F1, F2)별로 구동하며, 각 프레임(F1, F2)은 제1 내지 제4 구간(S1, S2, S3, S4)을 포함한다. 표시패널(100)은 n개(n은 자연수)의 수평화소열을 포함하며, 제1 내지 제n 수평화소열은 순차적으로 스캔 구동된다.

먼저, 제1 구간(S1) 동안, 표시패널(100)의 제1 블록(100a)에 위치하는 수평화소열이 발광하며(ON), 이때, 표시패널(100)의 제1 블록(100a)에 대응하는 전환형 위상지연 패널(200)의 제1 블록(200a)은 위상지연을 갖지 않아, 표시패널(100)의 제1 블록(100a)에서 발광된 빛을 투과시킨다. 따라서, 제1 블록(BL1)에서의 내부 광은 외부로 출력된다. 반면, 제1 구간(S1) 동안, 제2, 제3, 제4 블록(100b, 100c, 100d)의 수평화소열은 발광하지 않는데(OFF), 표시패널(100)의 제2, 제3, 제4 블록(100b, 100c, 100d)에 각각 대응하는 전환형 위상지연 패널(200)의 제2, 제3, 제4 블록(200b, 200c, 200d)은 λ/4의 위상지연을 가져, 제2, 제3, 제4 블록(BL2, BL3, BL4)에서의 외부 광 반사를 차단한다.

다음, 제2 구간(S2) 동안, 표시패널(100)의 제2 블록(100b)에 위치하는 수평화소열이 발광하며(ON), 이때, 표시패널(100)의 제2 블록(100b)에 대응하는 전환형 위상지연 패널(200)의 제2 블록(200b)은 위상지연을 갖지 않아, 표시패널(100)의 제2 블록(100b)에서 발광된 빛을 투과시킨다. 따라서, 제2 블록(BL2)에서의 내부 광은 외부로 출력된다. 반면, 제2 구간(S2) 동안, 제1, 제3, 제4 블록(100a, 100c, 100d)의 수평화소열은 발광하지 않는데(OFF), 표시패널(100)의 제1, 제3, 제4 블록(100a, 100c, 100d)에 각각 대응하는 전환형 위상지연 패널(200)의 제1, 제3, 제4 블록(200a, 200c, 200d)은 λ/4의 위상지연을 가져, 제1, 제3, 제4 블록(BL1, BL3, BL4)에서의 외부 광 반사를 차단한다.

이어, 제3 구간(S3) 동안, 표시패널(100)의 제3 블록(100c)에 위치하는 수평화소열이 발광하며(ON), 이때, 표시패널(100)의 제3 블록(100c)에 대응하는 전환형 위상지연 패널(200)의 제3 블록(200c)은 위상지연을 갖지 않아, 표시패널(100)의 제3 블록(100c)에서 발광된 빛을 투과시킨다. 따라서, 제3 블록(BL3)에서의 내부 광은 외부로 출력된다. 반면, 제3 구간(S3) 동안, 제1, 제2, 제4 블록(100a, 100b, 100d)의 수평화소열은 발광하지 않는데(OFF), 표시패널(100)의 제1, 제2, 제4 블록(100a, 100b, 100d)에 각각 대응하는 전환형 위상지연 패널(200)의 제1, 제2, 제4 블록(200a, 200b, 200d)은 λ/4의 위상지연을 가져, 제1, 제2, 제4 블록(BL1, BL2, BL4)에서의 외부 광 반사를 차단한다.

다음, 제4 구간(S4) 동안, 표시패널(100)의 제4 블록(100d)에 위치하는 수평화소열이 발광하며(ON), 이때, 표시패널(100)의 제4 블록(100d)에 대응하는 전환형 위상지연 패널(200)의 제4 블록(200d)은 위상지연을 갖지 않아, 표시패널(100)의 제4 블록(100d)에서 발광된 빛을 투과시킨다. 따라서, 제4 블록(BL4)에서의 내부 광은 외부로 출력된다. 반면, 제4 구간(S4) 동안, 제1, 제2, 제3 블록(100a, 100b, 100c)의 수평화소열은 발광하지 않는데(OFF), 표시패널(100)의 제1, 제2, 제3 블록(100a, 100b, 100c)에 각각 대응하는 전환형 위상지연 패널(200)의 제1, 제2, 제3 블록(200a, 200b, 200c)은 λ/4의 위상지연을 가져, 제1, 제2, 제3 블록(BL1, BL2, BL3)에서의 외부 광 반사를 차단한다.

이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 유기발광다이오드 표시장치에서는, 표시패널 및 전환형 위상지연 패널을 다수의 블록으로 나누어 구동함으로써, 내부 광을 투과시키면서 외부 광의 반사를 효율적으로 차단하여 콘트라스트 비의 저하를 방지할 수 있다.

이러한 블록 구동을 위한 전환형 위상지연 패널의 구조를 도 9와 도 10에 도시한다. 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 유기발광다이오드 표시장치의 전환형 위상지연 패널을 개략적으로 도시한 평면도이고, 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 유기발광다이오드 표시장치의 전환형 위상지연 패널을 개략적으로 도시한 단면도로, 도 9의 X-X선에 대응한다.

도 9와 도 10에 도시한 바와 같이, 전환형 위상지연 패널(200)은 제1 및 제2 기재(212, 222)를 포함하며, 제1 기재(212) 상부에는 제3 전극(210)이 형성되고, 제2 기재(222) 하부에는 제4 전극(220)이 형성된다. 제3 전극(210)과 제4 전극(220) 사이에는 액정층(230)이 위치한다.

여기서, 액정층(230)의 액정분자(232)는 제1 및 제2 기재(212, 222)에 평행하며, 제1 방향, 즉, x축 또는 y축에 대해 45도의 각을 가지고 배열된다.

이때, 액정층(230)의 액정분자(232)의 초기 배열을 위해, 제3 전극(210)과 액정층(230) 사이에는 제1 배향막(214)이 형성되고, 제4 전극(220)과 액정층(230) 사이에는 제2 배향막(224)이 형성될 수 있다.

전환형 위상지연 패널(200)은 제1 내지 제4 블록(도 7의 200a, 200b, 200c, 200d)으로 나뉘며, 제3 전극(210)과 제4 전극(220) 중 어느 하나, 일례로, 제4 전극(200)은 제1 내지 제4 블록(도 7의 200a, 200b, 200c, 200d)에 각각 대응하는 제1 내지 제4 패턴(220a, 220b, 220c, 220d)을 포함한다.

따라서, 전환형 위상지연 패널(200)은 제3 전극(210)과 제4 전극(220)의 제1 내지 제4 패턴(220a, 220b, 220c, 220d) 사이의 전압 차에 따라 블록 별로 위상지연을 갖거나 갖지 않도록 할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 통상의 기술자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100: 표시패널 162: 제1 전극
172: 발광물질층 174a: 전기발광 발색단
182: 제2 전극 200: 전환형 위상지연 패널
210: 제3 전극 220: 제4 전극
230: 액정층 232: 액정분자
300: 선편광판

Claims

제1 전극과 발광물질층 그리고 제2 전극을 포함하며 제1 방향의 선편광을 발광하는 표시패널과;
상기 표시패널 상부에 위치하고 선택적으로 위상지연을 갖는 위상지연 패널과;
상기 위상지연 패널 상부에 위치하고 상기 제1 방향의 선편광을 투과시키는 선편광판
을 포함하고,
상기 표시패널이 발광할 때 상기 위상지연 패널은 위상지연을 가지지 않으며, 상기 표시패널이 발광하지 않을 때 상기 위상지연 패널은 위상지연을 갖는 유기발광다이오드 표시장치.
제1항에 있어서,
상기 위상지연 패널은 제3 전극과 액정층 그리고 제4 전극을 포함하는 유기발광다이오드 표시장치.
제2항에 있어서,
상기 제3 및 제4 전극 사이에 전압 차가 없을 때 상기 위상지연 패널은 λ/4의 위상지연을 가져 선편광을 원편광으로 바꾸고 원편광을 선편광으로 바꾸며, 상기 제3 및 제4 전극 사이에 전압 차가 있을 때 상기 위상지연 패널은 위상지연을 가지지 않는 유기발광다이오드 표시장치.
제2항에 있어서,
상기 표시패널과 상기 위상지연 패널의 각각은 m개(m은 자연수)의 블록을 포함하며, 상기 제4 전극은 상기 m개의 블록에 각각 대응하는 m개의 패턴을 포함하는 유기발광다이오드 표시장치.
제2항에 있어서,
상기 액정층의 액정분자는 장축이 상기 제1 방향과 45도를 이루는 유기발광다이오드 표시장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 발광물질층은 상기 제1 방향으로 장축이 배열된 전기발광 발색단과 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향의 폴리머 백본, 그리고 상기 전기발광 발색단과 상기 폴리머 백본 사이의 스페이서 그룹을 포함하는 유기발광다이오드 표시장치.