KR20210042804A - 광흡수 필름 및 이를 포함하는 유기 발광 디스플레이 장치 - Google Patents

광흡수 필름 및 이를 포함하는 유기 발광 디스플레이 장치 Download PDF

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KR20210042804A
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Abstract

본 발명은 광흡수 필름 및 이를 포함하는 유기 발광 디스플레이 장치에 관한 것으로, 상기 광흡수 필름은 유기 발광 디스플레이 장치의 어레이 기판 상에 배치되며, 투명 베이스 수지와 광흡수제를 포함한다. 본 발명의 경우, 2개 파장대에서 흡수 피크를 갖는 광흡수제 적용을 통하여, 높은 휘도, 낮은 반사율과 더불어 고색재현성을 구현할 수 있다.

Description

광흡수 필름 및 이를 포함하는 유기 발광 디스플레이 장치 {LIGHT ABORPTION FILM AND ORGANIC LIGHT EMITTING DIODE DISPLAY DEVICE HAVING THE SAME}
본 발명은 어레이 기판 상에 배치되는 광흡수 필름 및 이를 포함하는 유기 발광 디스플레이 장치에 관한 것이다.
디스플레이 장치는 데이터를 시각적으로 표시하는 장치이다. 정보화 사회가 발전함에 따라 화상을 표시하기 위한 디스플레이 장치에 대한 요구가 다양한 형태로 증가하고 있으며, 근래에는 액정 디스플레이 장치(LCD: liquid crystal display)와, 유기 발광 디스플레이 장치(OLED: organic light emitting diode display device)가 디스플레이 장치로 주로 이용되고 있다.
액정 디스플레이 장치는 광학적 이방성을 갖는 액정을 이용하여 광의 투과 및 차단을 제어하여 정해진 영상을 표현하는 장치이다. 다만, 액정표시장치의 액정은 스스로 광을 방출할 수 없다. 이에 따라 액정 디스플레이 장치에는 패널에 광을 공급하기 위한 백라이트 유닛이 배치된다.
유기 발광 디스플레이 장치는 어레이 기판(박막 트랜지스터 기판이라고도 함)에 유기전계 발광소자가 포함되는 점에서 자체발광 디스플레이 장치이다. 유기전계 발광소자는 유기 물질을 이용하여 전기 에너지를 빛 에너지로 전환시킨다. 유기전계 발광소자는 일반적으로 애노드와 캐소드의 사이에 유기막이 배치된 구조를 가진다. 애노드와 캐소드의 사이에 전압을 걸어주게 되면 애노드에서는 정공이, 캐소드에서는 전자가 유기막으로 주입되며, 유기막에 주입된 정공과 전자가 만났을 때 엑시톤이 형성된다. 엑시톤이 바닥상태로 떨어질 때 빛이 발생된다. 유기막은 유기전계 발광소자의 효율과 안정성을 높이기 위해, 각기 다른 물질로 구성된 다층의 적층 구조로 이루어진 경우가 많으며, 예를 들어, 유기막은 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층 등을 포함할 수 있다.
한편, 유기 발광 디스플레이 장치의 어레이 기판 상에 편광판이 배치되는 경우가 있다. 유기 발광 디스플레이 장치의 편광판은 주로 외부 광에 대한 반사도를 저감하는 역할을 한다.
다만, 편광판이 구비된 유기 발광 디스플레이 장치는 다음과 같은 문제점이 있다. 편광판의 경우 벤딩이 어려워, 편광판을 포함하는 유기 발광 디스플레이 장치는 플렉서블 디스플레이 장치로의 응용이 어렵다. 또한, 편광판의 존재에 따라 유기 발광 디스플레이 장치의 휘도 저하의 문제점이 있으며, 휘도 향상을 위해서는 소비전력이 증가해야만 하는 문제점이 있다.
본 발명의 과제는 유기 발광 디스플레이 장치의 편광판을 제거하면서도 외부 광에 대한 반사도를 저감할 수 있는 광흡수 필름을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 상기 광흡수 필름을 포함하는 유기 발광 디스플레이 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.
또한, 본 발명은 편광판을 제거하면서도 시야각에 따른 컬러 쉬프트(color shift) 현상을 개선할 수 있는 유기 발광 디스플레이 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.
본 명세서의 해결 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 광흡수 필름은 투명 베이스 수지 및 광흡수제를 포함한다. 이때, 상기 광흡수제는 2개의 파장대에서 흡수 피크를 갖는다.
2개의 파장대에서 흡수 피크를 갖는 광흡수제를 포함하는 광흡수 필름을 통해, 높은 휘도를 얻을 수 있으면서도 외부 광에 대한 낮은 반사도를 나타낼 수 있으며, 또한 높은 색재현성을 얻을 수 있다.
바람직하게는 상기 광흡수제는 470~530 nm 파장대 및 580~640 nm 파장대에서 흡수 피크를 가질 수 있다. 470~530 nm 파장대는 청색광과 녹색광이 혼합되는 파장대이고, 580~640 nm는 녹색광과 적색광이 혼합되는 경계부로서, 광흡수제가 상기 범위들에 있는 광을 흡수함으로써 고색재현성을 구현할 수 있다.
예를 들어, 상기 광흡수제는 하기 화학식 1의 구조를 갖는 화합물을 포함할 수 있다.
[화학식 1]
Figure pat00001
(상기 화학식 1에서 W, X, Y 및 Z는 각각 할로겐 원소이고, R은 C2H5 또는 C8H17이고, R'은 (CH2)4SO3 -, (CH2)4SO3H, (CH2)3COOH, (CH2)4COOH 또는 (CH2)3SO3 -이다.)
상기 화학식 1의 구조를 갖는 화합물의 경우, 층결합체(H-aggregate) 및 사선 결합체(J-aggregate)가 가능하여 쉽게 2개의 파장대에서 흡수 피크들을 나타낼 수 있다. 또한, 상기 화학식 1의 구조를 갖는 화합물의 경우, Cl의 일부를 Br로 치환하는 등의 치환기 변경, 사선 결합시 습립 각도 조절 등을 통하여 장파장으로의 쉬프트 및 단파장으로의 쉬프트가 가능하다.
상기 광흡수제의 함량이 광흡수 필름 전체 중량의 2.5~7.5중량%일 수 있다. 광흡수제의 함량이 너무 작으면 충분한 광흡수 효율을 얻기 어렵고, 광흡수제의 함량이 너무 크면 반사도 증가 및 색재현성 저하가 발생할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 유기 발광 디스플레이 장치는 어레이 기판 및 광흡수 필름을 포함한다.
상기 어레이 기판은 적어도 하나의 화소부와 유기 발광부를 포함한다. 각각의 화소부들은 적색 서브 화소, 녹색 서브 화소 및 청색 서브 화소를 포함한다. 상기 유기 발광부는 상기 적색 서브 화소에 배치되는 적색 유기 발광소자, 상기 녹색 서브 화소에 배치되는 녹색 유기 발광소자 및 상기 청색 서브 화소에 배치되는 청색 유기 발광소자를 포함한다.
상기 광흡수 필름은 상기 어레이 기판 상에 배치되며, 전술한 바와 같이 투명 베이스 필름과 광흡수제를 포함한다. 상기 광흡수제는 470~530 nm 파장대 및 580~640 nm 파장대에서 흡수 피크를 갖는다.
한편, 상기 광흡수 필름에는 블랙 매트릭스 패턴이 추가로 포함될 수 있다. 상기 블랙 매트릭스 패턴이 배치되는 영역은 상기 어레이 기판의 유기 발광소자들을 구획하는 뱅크에 대응되는 영역일 수 있다.
다른 예로, 상기 광흡수 필름 아래에 각각의 서브 화소에 대응하는 영역에 컬러 필터들이 추가로 포함될 수 있다. 상기 컬러 필터는 녹색 필터 및 적색/청색 공통 필터(마젠타 필터)를 포함할 수 있다. 적색 서브 화소에 대응하는 영역에 적색 파장대의 투과도가 높은 적색/청색 공통 필터(마젠타 필터)(도 7 참조)를 배치함으로써, 편광판을 제거하면서도 시야각에 따른 컬러 쉬프트(color shift) 현상을 개선할 수 있다.
또한, 상기 마젠타 필터 및 상기 녹색 필터가 상기 유기 발광소자들을 구획하는 뱅크 상에서 서로 중첩되어 중첩부를 형성할 수 있다. 이러한 중첩부는 투과도 및 반사도가 낮아 블랙 매트릭스를 대체할 수 있으므로, 제조 공정의 단순화 및 제조 비용을 절감할 수 있다.
다른 예로, 상기 컬러 필터는 적색 필터, 녹색 필터 및 청색 필터를 포함할 수 있다. 상기 적색 필터 및 상기 청색 필터가 상기 유기 발광소자들을 구획하는 뱅크 상에서 서로 중첩되어 중첩부를 형성할 수 있다. 이러한 중첩부는 투과도 및 반사도가 낮아 블랙 매트릭스를 대체할 수 있으므로, 제조 공정의 단순화 및 제조 비용을 절감할 수 있다.
하나의 서브 화소의 중심을 기준으로 할 때, 상기 중첩부의 단부는 상기 뱅크의 단부보다 더 외측에 위치하고, 상기 중첩부의 단부와 상기 뱅크의 단부는 제1 방향으로 제1 거리만큼 이격되고, 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향으로 제2 거리만큼 이격되며, 상기 제1 거리는 상기 제2 거리보다 더 클 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 명세서에 따른 광흡수 필름 및 이를 포함하는 유기 발광 디스플레이 장치는 적어도 다음과 같은 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명에 따른 광흡수 필름을 포함하는 유기 발광 디스플레이 장치의 경우, 휘도 저하 요인인 편광판이 제거됨으로써 고휘도를 나타낼 수 있으며, 이에 따라 종래 편광판을 포함하는 유기 발광 디스플레이 장치에 비해 소비전력을 낮출 수 있다.
이와 더불어, 본 발명에 따른 광흡수 필름을 포함하는 유기 발광 디스플레이 장치는 광흡수 필름에 2개의 파장대에서 흡수 피크를 나타낼 수 있는 광흡수제가 포함됨으로써 외부 광에 대한 반사도를 저감할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 광흡수 필름을 포함하는 유기 발광 디스플레이 장치는 광흡수 필름에 2개의 파장대에서 흡수 피크를 나타낼 수 있는 광흡수제가 포함됨으로써 높은 색재현성을 나타낼 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 광흡수 필름을 포함하는 유기 발광 디스플레이 장치의 경우, 적색 서브 화소에 대응하는 영역에 적색 파장대의 투과도가 높은 적색/청색 공통 필터(마젠타 필터)를 배치함으로써, 편광판을 제거하면서도 시야각에 따른 컬러 쉬프트(color shift) 현상을 개선할 수 있다. 그리고, 이 경우, 마젠타 필터와 녹색 필터가 중첩되는 중첩부가 투과도 및 반사도가 낮아 블랙 매트릭스를 대체할 수 있으므로, 제조 공정의 단순화 및 제조 비용을 절감할 수 있다.
본 발명에 따른 컬러 필터 및 이를 포함하는 디스플레이 장치의 효과는 이상에서 언급한 효과에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과는 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 디스플레이 장치의 개략적인 평면도이다.
도 2a는 도 1의 I-I' 단면의 예를 나타내는 도면이다.
도 2b는 도 1의 I-I' 단면의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 광흡수 필름의 단면 구조를 나타낸 것이다.
도 3b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광흡수 필름의 단면 구조를 나타낸 것이다.
도 3c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광흡수 필름의 단면 구조를 나타낸 것이다.
도 3d는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광흡수 필름의 단면 구조를 나타낸 것이다.
도 4a는 화소부 및 유기 발광부가 배치된 어레이 기판 상에 광흡수 필름이 배치된 예를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 4b는 화소부 및 유기 발광부가 배치된 어레이 기판 상에 광흡수 필름이 배치된 다른 예를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 광흡수 필름에 포함되는 광흡수제의 파장에 따른 투과도를 나타낸 것이다.
도 6a는 광흡수제들이 층결합되어 형성된 층결합체(H-aggregate)를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 6b는 광흡수제들이 사선 결합되어 형성된 사선 결합체(J-aggregate)를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 7은 녹색 필터 및 적색/청색 공통 필터(마젠타 필터)로 구성된 컬러 필터가 포함된 광흡수 필름에 있어서, 녹색 필터 및 적색/청색 공통 필터(마젠타 필터)의 파장에 따른 투과도를 나타낸 것이다.
도 8은 녹색 필터 및 적색/청색 공통 필터(마젠타 필터)로 구성된 컬러 필터가 포함된 광흡수 필름의 파장에 따른 투과도를 나타낸 것이다.
도 9a는 편광판이 포함된 유기 발광 디스플레이 장치의 파장에 따른 휘도 효율을 나타낸 것이다.
도 9b는 도 4a에 도시된 광흡수 필름이 포함된 유기 발광 디스플레이 장치의 파장에 따른 휘도 효율을 나타낸 것이다.
도 9c는 도 4b에 도시된 광흡수 필름이 포함된 유기 발광 디스플레이 장치의 파장에 따른 휘도 효율을 나타낸 것이다.
도 10a는 본 발명의 실시예에 따른 광흡수 필름에 포함된 광흡수제의 파장 변화를 나타낸 것이다.
도 10b는 광흡수제의 사선 결합체 형성으로 인해, 광흡수제의 흡수 피크가 단파장 피크로 쉬프트되는 예를 나타낸 것이다.
도 10c는 광흡수제의 치환기 변경을 통해, 광흡수제의 흡수 피크가 장파장 피크로 쉬프트되는 예를 나타낸 것이다.
도 11은 광흡수제 함량에 따른 광투과율 측정 결과를 나타낸 것이다.
도 12a 및 도 12b는 마젠타 필터 및 녹색 필터가 적층된 컬러 필터의 투과도 및 반사율을 블랙 매트릭스와 비교하여 나타낸 것이다.
도 13은 적색 필터의 투과도, 청색 필터의 투과도, 적색 필터 및 청색 필터가 적층된 컬러 필터의 투과도를 나타낸 것이다.
도 14a 및 도 14b는 적색 필터 및 청색 필터가 적층된 컬러 필터의 투과도 및 반사율을 블랙 매트릭스와 비교하여 나타낸 것이다.
도 15는 도 4b의 유기 발광 디스플레이 장치의 변형 예를 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 16a는 도 15의 II-II' 단면을 나타내는 도면이고, 도 16b는 도 15의 III-III' 단면을 나타내는 도면이다.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 명세서가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 명세서의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 명세서를 설명함에 있어서 본 명세서와 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
이하에서 구성요소의 "상부 (또는 하부)" 또는 구성요소의 "상 (또는 하)"에 임의의 구성이 배치된다는 것은, 임의의 구성이 상기 구성요소의 상면 (또는 하면)에 접하여 배치되는 것뿐만 아니라, 상기 구성요소와 상기 구성요소 상에 (또는 하에) 배치된 임의의 구성 사이에 다른 구성이 개재될 수 있음을 의미할 수 있다.
또한 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 상기 구성요소들은 서로 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 다른 구성요소가 "개재"되거나, 각 구성요소가 다른 구성요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.
이하에서는, 본 명세서의 몇몇 실시예에 따른 광흡수 필름 및 이를 포함하는 유기 발광 디스플레이 장치를 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 디스플레이 장치의 개략적인 평면도이다. 도 2a는 도 1의 I-I' 단면의 예를 나타내는 도면이다.
유기 발광 디스플레이 장치는 복수개의 화소들이 매트릭스 형태로 배열된 표시영역과 표시영역의 주변에 배치된 비표시 영역을 포함한다. 표시영역은 디스플레이 장치에서 생성된 이미지 또는 정보를 시청자가 시인할 수 있는 영역이다. 반면, 비표시 영역은, 디스플레이 장치에서 생성된 이미지 또는 정보를 시청자가 시인할 수 없는 영역으로, 일반적으로 베젤 영역으로 불리기도 한다.
도 1 및 도 2a를 참조하면, 본 발명에 따른 유기 발광 디스플레이 장치는 어레이 기판과, 상기 어레이 기판 상에 배치되는 광흡수 필름을 포함한다. 어레이 기판은 복수개의 화소들을 포함하는 화소부 및 복수개의 유기 발광소자들을 포함하는 유기 발광부를 포함한다. 도 1은 유기 발광 디스플레이 장치의 표시영역에 구비된 복수개의 화소들 중, 하나의 화소를 도시한 것이다.
각각의 화소는 서브 화소들로 구획될 수 있으며, 서브 화소들은, 적색 서브 화소(R), 녹색 서브 화소(G) 및 청색 서브 화소(B)일 수 있다. 각각의 서브 화소는 서로 교차하는 방향으로 배치되는 게이트 배선(GL) 및 데이터 배선(DL)에 의해 정의되며, 각각의 서브 화소에는, 보다 구체적으로는 게이트 배선 및 데이터 배선이 교차하는 부분에는 박막 트랜지스터가 배치된다.
하부 기판(111) 상에는 박막 트랜지스터들(T)이 형성된다. 박막 트랜지스터들(T) 각각은 반도체층(211), 게이트 전극(212), 소오스 전극(215) 및 드레인 전극(214)을 포함한다. 도 2에는 박막 트랜지스터들(T)은 게이트 전극(212)이 반도체층(211)의 상부에 위치하는 상부 게이트(탑 게이트, top gate) 방식으로 형성된 것이 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않는다. 즉, 박막 트랜지스터들(T)은 게이트 전극(212)이 반도체층(211)의 하부에 위치하는 하부 게이트(보텀 게이트, bottom gate) 방식 또는 게이트 전극(212)이 반도체층(211)의 상부와 하부에 모두 위치하는 더블 게이트(double gate) 방식으로 형성될 수도 있다.
하부 기판(111) 상에는 반도체층들(211)이 형성된다. 하부 기판(111)과 반도체층들(211) 사이에는 반도체층들(211)을 보호하고 반도체층들(211)의 계면 접착력을 높이기 위한 버퍼막(미도시)이 형성될 수 있다. 버퍼막(미도시)은 복수의 무기막들을 포함할 수 있다. 반도체층들(211) 상에는 게이트 절연막(220)이 형성될 수 있다. 게이트 절연막(220)상에는 게이트 전극들(212)이 형성될 수 있다.
게이트 전극들(212) 상에는 층간 절연막(230)이 형성된다. 층간 절연막(230) 상에는 소오스 전극들(215) 및 드레인 전극들(214)이 형성될 수 있다. 소오스 전극(215) 및 드레인 전극(214) 각각은 층간 절연막(230)과 게이트 절연막(220)을 관통하는 콘택홀을 통해 반도체층(211)에 접속될 수 있다.
소오스 전극들(215)들 및 드레인 전극들(214) 상에는 평탄화막(240)이 형성될 수 있다. 평탄화막(240)은 하부 구조의 요철을 덮어 뱅크(255)들에 의해 구획되는 발광 소자을 평탄하게 배열하기 위한 막이다. 평탄화막(240)은 포토 아크릴(photo acryl) 및 폴리이미드(polyimide)와 같은 레진(resin)으로 형성될 수 있다.
또한, 어레이 기판은 유기 발광부를 포함한다. 유기 발광부는 적색 유기 발광소자, 녹색 유기 발광소자 및 청색 유기 발광소자를 포함한다. 이들 유기 발광소자들은 평탄화막(240) 상에 형성된다.
유기 발광소자들 각각은 애노드 전극(251), 유기막(253), 및 캐소드 전극(254)를 포함하며, 뱅크(255)에 의해 구획된다. 보다 구체적으로, 평탄화막(240) 상에는 애노드 전극들(251)이 형성된다. 각각의 애노드 전극(251)은 각각의 서브 화소에 대응하는 영역에 배치되고, 평탄화막(240)을 관통하는 콘택홀을 통해 드레인 전극(214)에 접속된다. 뱅크(255)는 서브 화소들 사이에 배치되고 애노드 전극들(251)을 절연한다. 뱅크(255)는 애노드 전극들(251) 각각의 가장자리를 덮도록 형성된다.
애노드 전극들(251)과 뱅크(255) 상에는 유기막(253)이 형성된다. 유기막(253)은 적어도 하나의 정공 수송층(hole transporting layer), 적어도 하나의 발광층(light emitting layer), 및 적어도 하나의 전자 수송층(electron transporting layer)을 포함할 수 있다. 이 경우, 애노드 전극(251)과 캐소드 전극(254)에 전압이 인가되면 정공과 전자가 각각 정공 수송층과 전자 수송층을 통해 발광층으로 이동하게 되며, 발광층에서 서로 결합하여 발광하게 된다.
유기 발광부는 적색 서브 화소(R)에 형성되며 적색 파장대의 빛을 발광하는 적색 유기 발광소자, 녹색 서브 화소(G)에 형성되며 녹색 파장대의 빛을 발광하는 녹색 유기 발광소자, 청색 서브 화소(B)에 형성되며, 청색 파장대의 빛을 발광하는 청색 유기 발광소자를 포함한다. 적색 서브 화소(R), 녹색 서브 화소(G), 청색 서브 화소(B)에서 서로 다른 파장대의 빛을 발광하기 위해 유기막(253)은 백색광을 발광하는 발광층을 포함하고, 각각의 발광소자들마다 서로 다른 마이크로캐비티 구조가 형성될 수 있다. 이와 달리, 적색 서브 화소(R), 녹색 서브 화소(G), 청색 서브 화소(B)에서 서로 다른 파장대의 빛을 발광하기 위해 유기막(253)은 각각의 발광 소자들마다 다른 발광층을 포함할 수 있다. 적색 서브 화소(R)에서 유기막(253)은 적색 발광층을 포함하고, 녹색 서브 화소(G)에서 유기막(253)은 녹색 발광층을 포함하고, 청색 서브 화소(B)에서 유기막(253)은 청색 발광층을 포함할 수 있다.
캐소드 전극(254)은 유기막(253)과 뱅크(255)를 덮도록 유기막(253)과 뱅크(255) 상에 형성된다.
본 발명에 따른 유기 발광 디스플레이 장치는 상부 발광(top emission) 방식으로 구현될 수 있다. 상부 발광 방식에서는 유기막(253)에서 출사된 빛이 광흡수 필름(112)를 통해 유기 발광 디스플레이 장치의 상부 방향으로 방출되므로, 박막 트랜지스터들(210)이 뱅크(255)와 애노드 전극(251) 아래에 넓게 마련될 수 있다. 즉, 상부 발광 방식은 하부 발광(bottom emssion) 방식에 비해 박막 트랜지스터(210)들의 설계 영역이 넓다는 장점이 있다.
또한, 상부 발광 방식에서는 마이크로캐비티(microcavity) 효과를 얻기 위해 애노드 전극(251)들이 알루미늄, 및 알루미늄과 ITO의 적층 구조와 같은 반사율이 높은 물질로 형성되는 것이 바람직하다. 나아가, 상부 발광 방식에서는 유기막(253)에서 출사된 빛이 광흡수 필름(112)를 통해 유기 발광 디스플레이 장치의 상부 방향으로 방출되므로, 캐소드 전극(150)은 빛을 투과시킬 수 있는 ITO, IZO와 같은 투명한 전도성 물질로 형성되거나, 또는 마그네슘(Mg), 은(Ag), 또는 마그네슘(Mg)과 은(Ag)의 합금을 포함하는 얇은 반투과성 금속막으로 형성될 수 있다.
캐소드 전극(254) 상에는 봉지막(260)이 형성된다. 봉지막(260)은 유기막(253)에 산소 또는 수분이 침투되는 것을 방지하는 역할을 한다. 이를 위해, 봉지막(260)은 제1 무기재료막(261), 유기재료막(262) 및 제2 무기재료막(263)을 포함할 수 있다.
제1 무기재료막(261)은 캐소드 전극(254)을 덮도록 캐소드 전극(254) 상에 형성된다. 유기재료막(262)은 이물들(particles)이 제1 무기재료막(261)을 뚫고 유기재료막(253)과 캐소드 전극(254)에 투입되는 것을 방지하기 위해 제1 무기재료막(261) 상에 형성된다. 제2 무기재료막(263)은 유기재료막(262)을 덮도록 유기재료막(262) 상에 형성된다.
제1 및 제2 무기재료막들(261, 263) 각각은 실리콘 질화물, 알루미늄 질화물, 지르코늄 질화물, 티타늄 질화물, 하프늄 질화물, 탄탈륨 질화물, 실리콘 산화물, 알루미늄 산화물 또는 티타늄 산화물로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 무기재료막들(261, 263) 각각은 SiO2, Al2O3, SiON, SiNx으로 형성될 수 있다. 유기재료막(262)은 유기막(253)으로부터 발광된 빛을 통과시키기 위해 투명하게 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 유기 발광 디스플레이 장치는 광흡수 필름(112)을 포함한다. 광흡수 필름(112)은 외부광에 대한 광 반사를 저감하는 역할을 한다. 특히, 본 발명에 따른 광흡수 필름(112)은 2개의 파장대의 광을 흡수함으로써 광 반사를 저감한다.
상기 광흡수제의 함량이 광흡수 필름(112) 전체 중량의 2.5~7.5중량%일 수 있다. 광흡수제의 함량이 너무 작으면 충분한 광흡수 효율을 얻기 어렵고, 광흡수제의 함량이 너무 크면 반사도 증가 및 색재현성 저하가 발생할 수 있다.
광흡수 필름(112)은 어레이 기판 상에 배치된다. 도 2a에서는 투명 접착층(400)을 통하여 광흡수 필름(112)이 어레이 기판의 봉지막(260)에 부착된 예를 나타내었으나, 이에 한정되지 않고, 코팅 등에 의해 어레이 기판의 봉지막(260) 상에 광흡수 필름이 직접 형성될 수 있다.
도 2b는 도 1의 I-I' 단면의 다른 예를 나타내는 도면이다. 도 2b를 참조하면, 광흡수 필름(112)에 블랙 매트릭스(BM)가 추가로 배치되어 있다. 블랙 매트릭스(BM)는 적색, 녹색, 청색 유기 발광 소자들 사이의 빛샘 방지 및 외부광에 대한 반사도 저감 등의 역할을 한다. 블랙 매트릭스(BM)는 뱅크(255)에 대응하는 영역에 형성된다. 블랙 매트릭스(BM)는 도 2b에 도시된 예와 같이 광흡수 필름(112)의 하부에 매립되는 형태로 배치될 수 있다. 다시 말해, 블랙 매트릭스(BM)의 상부 및 측부들을 광흡수 필름(112)이 감싸는 형태로 배치될 수 있다. 다른 예로, 블랙 매트릭스(BM)는 광흡수 필름의 상부에 위치하는 형태로 배치될 수 있다.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 실시예에 따른 광흡수 필름의 다양한 적용 구조들을 나타낸 것이다.
본 발명에 따른 광흡수 필름은 도 3a에 도시된 예와 같이 필름(112) 만으로 적용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 광흡수 필름은 도 3b에 도시된 예와 같이 광흡수 필름(112)에 블랙 매트릭스(BM)가 추가로 배치된 형태로 적용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 광흡수 필름은 도 3c에 도시된 예와 같이 광흡수 필름(112)에 컬러 필터들(311, 312, 313)이 추가로 배치된 형태로 적용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 광흡수 필름은 도 3d에 도시된 예와 같이 광흡수 필름(112)에 블랙 매트릭스(BM) 및 컬러 필터들(311, 312, 313)이 추가로 배치된 형태로 적용될 수 있다. 도 3c 및 도 3d에서 컬러 필터들(311, 312, 313)은 적색 필터(311), 녹색 필터(312) 및 청색 필터(313)를 포함할 수 있으며, 적색, 녹색, 청색 서브 화소들에 대응하는 영역에 배치될 수 있다.
도 4a, 도 4b, 및 도 4c는 화소부 및 유기 발광부가 배치된 어레이 기판 상에 광흡수 필름이 배치된 다양한 실시예들을 개략적으로 나타낸 것이다. 도 4a, 도 4b 및 도 4c에서 박막 트랜지스터 및 전기적 연결관계는 생략되었다.
도 4a를 참조하면, 하부 기판(111) 상에 박막 트랜지스터(TFT)가 배치된다. 박막 트랜지스터 상에는 애노드 전극(251), 유기막(253), 및 캐소드 전극(254)이 순차적으로 배치되어 적색 유기 발광소자, 녹색 유기 발광소자 및 청색 유기 발광소자를 포함하는 유기 발광부가 형성된다. 도면의 단순화를 위해 박막 트랜지스터(TFT)과 애노드 전극(251)이 각각 하나의 층으로 도시되었으나, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 이들은 유기 발광소자들마다 각각 배치된다. 유기 발광부 상에는 유기막으로의 수분이나 공기의 침투를 방지하기 위한 단층 또는 다층의 봉지막(260)이 형성된다. 봉지막 상에는 광흡수 필름(112)이 배치된다. 도 4a에 도시된 예에서는 광흡수 필름(112)에 블랙 매트릭스(BM)가 매립되어 있으며, 블랙 매트릭스(BM)는 유기 발광소자들 사이의 비개구 영역에 대응하여 형성될 수 있다. 블랙 매트릭스(BM)은 유기 발광소자들을 구획하는 뱅크(255) 상에 형성될 수 있다. 도 4a에 도시된 유기 발광 디스플레이 장치를 구현하기 위해, 블랙 매트릭스(BM)를 광흡수 필름(112)에 배치한 후에, 그 결과물을 봉지막(260) 상에 배치할 수 있다. 다른 예로, 봉지막(260) 상에 블랙 매트릭스(BM)를 배치한 후 광흡수 필름(112)을 배치할 수 있다.
도 4b는 화소부 및 유기 발광부가 배치된 어레이 기판 상에 광흡수 필름이 배치된 다른 예를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 4b의 경우 광흡수 필름(112) 아래에 컬러 필터들(312, 315)이 배치되어 있다. 컬러 필터는 정해진 파장대의 빛을 투과시키고 나머지 파장대의 빛을 흡수하는 역할을 한다. 적색 유기 발광소자에 대응하는 영역에는 적색/청색 공통 필터(315)가 배치되고, 녹색 유기 발광소자에 대응하는 영역에는 녹색 필터(312)가 배치되고, 청색 유기 발광소자에 대응하는 영역에는 적색/청색 공통 필터(315)가 배치될 수 있다. 다르게 말하면, 적색 서브 화소에 대응하는 영역에는 적색/청색 공통 필터(315)가 배치되고, 녹색 서브 화소에 대응하는 영역에는 녹색 필터(312)가 배치되고, 청색 서브 화소에 대응하는 영역에는 적색/청색 공통 필터(315)가 배치될 수 있다. 적색/청색 공통 필터(315)는 적색 파장대의 빛과 청색 파장대의 빛을 동시에 투과시킬 수 마젠타(magenta) 필터일 수 있다. 따라서, 본 발명의 상세한 설명 전반에 걸쳐 '적색/청색 공통 필터'와 '마젠타 필터'는 동일한 구성을 의미하는 것으로 이해될 수 있다.
녹색 필터(312) 및 적색/청색 공통 필터(315)는 비개구 영역 상에서, 다시 말해, 뱅크(255) 상에서 서로 중첩되어 중첩부(OL)를 형성하고, 중첩부(OL)는 블랙 매트릭스와 동일하거나 유사한 기능을 수행할 수 있다. 이에 대해서는 나중에 자세히 설명한다.
본 실시예의 경우, 녹색 필터(312) 및 적색/청색 공통 필터(315)가 비개구 영역 상에서, 다시 말해, 뱅크(255) 상에서 서로 중첩되어 형성되는 중첩부(OL)가 블랙 매트릭스와 동일하거나 유사한 기능을 수행할 수 있으므로, 도 3d에 도시된 예와 같이 컬러 필터들(311, 312, 313) 사이에 블랙 매트릭스(BM)을 배치시키는 경우와 비교하여, 블랙 매트릭스를 형성하기 위한 별도의 공정이 불필요하고, 또한, 2개의 컬러필터들로 적색, 녹색, 청색 컬러필터들을 대체할 수 있으므로, 유기 발광 디스플레이 장치의 제조 공정이 단순화되고 제조 비용이 절감될 수 있다.
편광판을 제거하는 경우, 유기 발광 디스플레이 장치의 시야각에 따른 컬러 쉬프트(color shift) 현상이 악화되는 데, 본 실시예의 경우, 적색 유기 발광소자에 대응하는 영역에 적색 파장대의 투과도가 높은 적색/청색 공통 필터(315), 마젠타 필터(도 7 참조)를 배치함으로써, 편광판을 제거하면서도 시야각에 따른 컬러 쉬프트(color shift) 현상을 개선할 수 있다.
도 4b에 도시된 유기 발광 디스플레이 장치를 구현하기 위해, 컬러 필터들(312, 315)를 광흡수 필름(112)에 배치한 후에, 그 결과물을 어레이 기판의 봉지막(260) 상에 배치할 수 있다. 다른 예로, 봉지막(260) 상에 컬러 필터들(312, 315)를 배치한 후, 광흡수 필름(112)을 배치할 수 있다.
도 4b에 도시된 예와 같이 컬러 필터들은 비개구 영역에서 서로 중첩될 수 있으나, 각각의 컬러 필터들이 중첩되지 않고 형성될 수도 있다.
도 4c는 화소부 및 유기 발광부가 배치된 어레이 기판 상에 광흡수 필름이 배치된 다른 예를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 4c의 경우 광흡수 필름(112) 아래에 컬러 필터들(311, 312, 313)이 배치되어 있다. 적색 유기 발광소자에 대응하는 영역에는 적색 필터(311)가 배치되고, 녹색 유기 발광소자에 대응하는 영역에는 녹색 필터(312)가 배치되고, 청색 유기 발광소자에 대응하는 영역에는 청색 필터(313)가 배치될 수 있다. 다르게 말하면, 적색 서브 화소에 대응하는 영역에는 적색 필터(311)가 배치되고, 녹색 서브 화소에 대응하는 영역에는 녹색 필터(312)가 배치되고, 청색 서브 화소에 대응하는 영역에는 청색 필터(313)가 배치될 수 있다. 적색 필터(311) 및 청색 필터(313)는 비개구 영역 상에서, 다시 말해, 뱅크(255) 상에서 서로 중첩되어 중첩부(OL')를 형성하고, 중첩부(OL')는 블랙 매트릭스와 동일하거나 유사한 기능을 수행할 수 있다. 이에 대해서는 나중에 자세히 설명한다.
본 실시예의 경우, 적색 필터(311) 및 청색 필터(313)가 비개구 영역 상에서, 다시 말해, 뱅크(255) 상에서 서로 중첩되어 형성되는 중첩부(OL')가 블랙 매트릭스와 동일하거나 유사한 기능을 수행할 수 있으므로, 도 3d에 도시된 예와 같이 컬러 필터들(311, 312, 313) 사이에 블랙 매트릭스(BM)을 배치시키는 경우와 비교하여, 블랙 매트릭스를 형성하기 위한 별도의 공정이 불필요하고, 유기 발광 디스플레이 장치의 제조 공정이 단순화되고 제조 비용이 절감될 수 있다.
도 4c에 도시된 유기 발광 디스플레이 장치를 구현하기 위해, 컬러 필터들(311, 312, 313)를 광흡수 필름(112)에 배치한 후에, 그 결과물을 어레이 기판의 봉지막(260) 상에 배치할 수 있다. 다른 예로, 봉지막(260) 상에 컬러 필터들(311, 312, 313)을 배치한 후, 광흡수 필름(112)을 배치할 수 있다.
도 4c에 도시된 예와 같이 컬러 필터들은 비개구 영역에서 서로 중첩될 수 있으나, 각각의 컬러 필터들이 중첩되지 않고 형성될 수도 있다.
본 발명에 따른 광흡수 필름은 투명 베이스 수지 및 광흡수제를 포함한다. 투명 베이스 수지는 아크릴계 수지, 폴리프로필렌계 수지, 폴리카보네이트계 수지 등 와 같은 광학적 투명 수지가 이용될 수 있다. 이때, 본 발명에서 광흡수제는 2개의 파장대에서 흡수 피크를 갖는다.
상기 광흡수제는 470~530 nm 파장대 및 580~640 nm 파장대에서 흡수 피크를 가질 수 있다. 470~530 nm 파장대는 청색광과 녹색광이 혼합되는 파장대이고, 580~640 nm는 녹색광과 적색광이 혼합되는 경계부로서, 광흡수제가 상기 범위들에 있는 광을 흡수함으로써 고색재현성을 구현할 수 있다.
광흡수제의 예로, 하기 화학식 1의 구조를 갖는 화합물을 제시할 수 있다.
[화학식 1]
Figure pat00002
(상기 화학식 1에서 W, X, Y 및 Z는 각각 할로겐 원소이고, C2H5 또는 C8H17이고, R'은 (CH2)4SO3 -, (CH2)4SO3H, (CH2)3COOH, (CH2)4COOH 또는 (CH2)3SO3 -이다.)
구체적으로는 하기 화학식 2와 같은 1,1'-diethyl-3,3'-bis(4-sulfobutyl)-5,5', 6,6'-tetrachlorobenzimidazolocarbocyanine (TDBC)를 제시할 수 있다.
[화학식 2]
Figure pat00003
상기 화학식 1에 따른 화합물의 경우, 용매에 따라 흡수 피크가 단파장으로 및 장파장으로 각각 쉬프트되어, 2개의 파장대에서 흡수 피크를 나타낼 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 광흡수 필름에 포함되는 광흡수제의 파장에 따른 투과도를 나타낸 것이다. 구체적으로는 화학식 2에 따른 화합물의 파장에 따른 투과도를 나타낸 것이다.
도 5를 참조하면, 화학식 2에 따른 화합물의 경우, 470~530 nm 파장대 및 580~640 nm 파장대에서 각각 흡수 피크를 나타내는 것을 볼 수 있다.
이는 본 발명에 따른 광흡수제가 화학식 1의 구조를 갖는 화합물의 층결합체(H-aggregate) 및 사선 결합체(J- aggregate)를 포함함으로써 설명될 수 있다.
도 6a는 광흡수제들이 층결합되어 형성된 층결합체(H-aggregate)를 개략적으로 나타낸 것이고, 도 6b는 광흡수제들이 사선 결합되어 형성된 사선 결합체(J- aggregate)를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 6a에서와 같이 광흡수제들이 층층이 결합된 형태의 층결합체를 형성하면 흡수 피크가 단파장 쪽으로 변경되고, 도 6b에서와 같이 광흡수제들이 사선 방향으로 결합된 형태의 사선 결합체를 형성하면 흡수 피크가 장파장 쪽으로 변경될 수 있다. 이를 통해 하나의 흡수 피크가 단파장 쪽으로 및 장파장 족으로 각각 쉬프트하게 됨으로써 2개의 파장대에서 흡수 피크를 나타낼 수 있다.
화학식 1의 구조를 갖는 화합물이 층결합체(H-aggregate)를 형성하는지 아니면 사선 결합체(J- aggregate)를 형성하는지는 용매에 따라 결정될 수 있다.
예를 들어, PGMEA(Propylene Glycol Methly Ether Acetate), 물, PGEE(Propylene Glycol Ethyl Ether)는 사선 결합체(J- aggregate)를 형성하는 용매이다. 반면, MCS(Methyl Cellosolve), PGME (Propylene Glycol Methly Ether), EA(Ethyl Acetate) 등은 층결합체(H-aggregate)를 형성하는 용매이다.
화학식 1에서 W, X, Y, Z 는 예를 들어 모두 Cl일 수 있다. 다른 예로, 화학식 1에서 W, X, Y, Z 의 일부는 Br이고, 나머지는 Cl일 수 있다. 화학식 1에서 W, X, Y, Z 의 일부가 Br인 경우, π- electron 밀도가 증가될 수 있고, 이를 통해 장파장 쉬프트가 가능하다.
도 7은 녹색 필터 및 적색/청색 공통 필터(마젠타 필터)의 파장에 따른 투과도를 나타낸 것이다.
도 4b에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 디스플레이 장치의 경우, 적색 유기 발광소자 및 청색 유기 발광소자에 대응하는 영역들에 마젠타 필터가 배치되고, 녹색 유기 발광소자에 대응하는 영역에 녹색 필터가 배치될 수 있다. 마젠타 필터와 녹색 필터는 뱅크에 대응하는 영역에서 중첩될 수 있다. 도 7을 참조하면, 마젠타 필터는 적색 파장대의 빛 및 청색 파장대의 빛에 대해 높은 투과도를 가지고 녹색 파장대의 빛은 흡수하고, 녹색 필터는 전형적으로 녹색 파장대의 빛에 대하여 높은 투과도를 가지고, 그외 파장대의 빛은 흡수한다.
도 8은 녹색 필터 및 마젠타 필터가 적층된 컬러 필터의 투과도 및 광흡수 필름의 투과도를 나타낸 것이다.
도 8을 참조하면, 예를 들어 녹색 필터 및 마젠타 필터가 적층된 컬러 필터의 경우 470~530 nm 파장대에서 하나의 투과 피크를 나타내고 580~640 nm 파장대에서 다른 하나의 투과 피크를 나타낼 수 있다. 그러나, 이런 파장대들에서 투과되는 광은 원하는 바가 아니므로 이 파장대에서의 투과도를 최소화할 필요가 있다. 도 4b에 도시된 실시예의 경우, 상기 파장대에서 흡수 피크를 갖는 광흡수제를 포함하는 광흡수 필름(112)을 컬러 필터들(312, 315) 상에 제공함으로써 상기 파장대의 광에 대한 투과를 억제하여 높은 색재현성을 구현할 수 있고, 외부광에 대한 반사도를 저감할 수 있다.
도 12a 및 도 12b는 마젠타 필터 및 녹색 필터가 적층된 컬러 필터의 투과도 및 반사율을 블랙 매트릭스와 비교하여 나타낸 것이다. 도 12a 및 도 12b에는 도 8에 나타낸 컬러 필터보다 더 두꺼운 두께의 녹색 필터 및 마젠타 필터가 적층된 컬러 필터에 대해 측정된 것이다. 예를 들어, 도 8의 컬러 필터는 녹색 필터 및 마젠터 필터가 각각 1.75μm의 두께를 가지는 경우이고, 도 12a 및 도 12b의 컬러 필터는 녹색 필터 및 마젠터 필터가 각각 3.3μm의 두께를 가지는 경우일 수 있다.
도 12a를 참조하면, 마젠타 필터 및 녹색 필터가 적층된 컬러 필터의 두께를 증가시킴에 따라, 470~530 nm 파장대 및 580~640 nm 파장대의 투과 피크들의 크기가 감소하였고, 대부분의 파장대에서 블랙 매트릭스의 투과도보다 더 낮은 투과도를 나타냈다. 도 12b를 참조하면, 마젠타 필터 및 녹색 필터가 적층된 컬러 필터의 반사율도 대부분의 파장대에서 블랙 매트릭스의 반사율보다 더 낮았다. 이러한 결과로부터 마젠타 필터 및 녹색 필터를 적층하면 블랙 매트릭스를 대체할 수 있음을 알 수 있다.
도 9a는 편광판이 포함된 유기 발광 디스플레이 장치의 파장에 따른 휘도 효율을 나타낸 것이다. 도 9b는 도 4a에 도시된 광흡수 필름이 포함된 유기 발광 디스플레이 장치의 파장에 따른 휘도 효율을 나타낸 것이다. 도 9c는 도 4b에 도시된 광흡수 필름이 포함된 유기 발광 디스플레이 장치의 파장에 따른 휘도 효율을 나타낸 것이다.
도 9a 내지 도 9c에서 점선으로 표시된 것은 편광판 및 광흡수 필름이 배치되지 않은 기준 휘도 효율에 해당한다.
도 9a 내지 도 9c를 참조하면 편광판 및 광흡수 필름이 배치됨으로써 기준 휘도보다 휘도가 저하되는 것을 볼 수 있다. 그러나, 편광판이 적용된 도 9a의 경우에 비해, 본 발명에 따른 광흡수 필름이 적용된 도 9b 및 도 9c의 경우 휘도 저하가 현저히 작은 것을 볼 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 광흡수 필름을 적용함으로써 고휘도 특성이 발휘될 수 있다.
도 10a는 본 발명의 실시예에 따른 광흡수 필름에 포함된 광흡수제의 파장 변화를 나타낸 것이다.
광흡수 필름 제조를 위하여 하기 용액들을 혼합하여 필름으로 제조하였다.
용액 ① (J-aggregate) : PGMEA:EA=6:4) 10g + 화학식 2 화합물
용액 ② (H-aggregate) : PGME 10g + 화학식 2 화합물(단, W, Z : Cl, X, Y : Br)
용액 ③ : 광학 투명 접착액(V300, LG화학)
상기 화학식 2에 따른 화합물은 모노머 상태에서는 548nm에서 단일 흡수 피크를 나타내었다. 그러나, 하기와 같은 용매와의 반응으로 인해 477nm 및 636nm에서 각각 흡수 피크를 나타내었다.
도 10b는 광흡수제의 사선 결합체 형성으로 인해, 광흡수제의 흡수 피크가 단파장 피크로 쉬프트되는 예를 나타낸 것이다. 사선 결합체에서 사선의 경사(slipped cofacial)는 54.7° 이상이었다.
도 10b를 참조하면, 용매로 PGMEA만 적용하였을 때에 비해 EA 혼합비율이 높을수록 흡수 피크가 단파장으로 쉬프트되는 것을 볼 수 있으며, 중량비로 PGMEA:EA = 60:40 조건에서 약 590nm에서 흡수 피크를 나타내는 것을 볼 수 있다.
도 10c는 광흡수제의 치환기 변경을 통해, 광흡수제의 흡수 피크가 장파장 피크로 쉬프트되는 예를 나타낸 것이다.
도 10c를 참조하면, 화학식 2에 따른 화합물에서 W, X, Y, Z가 모두 Cl인 경 우에 비해, X, Y가 Br으로 치환될 경우에 흡수 피크가 장파장(495nm)으로 쉬프트되는 것을 볼 수 있다. 이는 Cl의 일부를 Br로 치환함으로써 π- electron 밀도 증가에 기인한다.
도 11 및 표 1은 광흡수제 함량에 따른 광투과율 측정 결과를 나타낸 것이다.
표 1에서, DCI 중첩비는 DCI 중첩비는 디지털 영화 기술 및 품질 관리 규격을 의미하며, DCI 중첩비가 100%에 가까울수록 색재현성이 우수하다고 볼 수 있다. 또한, Rx, Ry는 적색 필터부를 통과한 광의 색도좌표값, Gx, Gy는 녹색 필터부를 통과한 광의 색도좌표값, Bx, By는 청색 필터부를 통과한 광의 색도좌표값을 나타낸다. RY, GY, BY는 적색, 녹색 및 청색 각각의 휘도를 나타낸다.
구분 반사율 Rx Ry RY Gx Gy GY Bx By BY DCI
중첩비
POL 3.8% 0.687 0.310 Ref 0.284 0.674 Ref 0.135 0.075 Ref 91.4%
2peak 함량 2.5중량% 2.4% 0.696 0.301 174% 0.255 0.705 158% 0.139 0.058 149% 99.6%
2peak 함량 7.5중량% 2.9% 0.690 0.305 161% 0.268 0.690 174% 0.137 0.061 196% 98.2%
도 11 및 표 1을 참조하면, 본 발명에 따른 2개의 광흡수 피크를 갖는 광흡수제를 포함하는 광흡수 필름이 적용된 유기 발광 디스플레이 장치의 경우 편광판이 적용된 유기 발광 디스플레이 장치에 비해 낮은 반사율과 높은 색재현율을 나타내는 것을 볼 수 있다.
또한, 도 11을 참조하면, 광흡수제의 함량이 증가할수록 광투과도가 증가하며, 표 1을 참조하면, 반사율이 점차 증가하고 DCI 중첩비가 점차 감소되는 것을 볼 수 있다. 이러한 반사율 및 색재현율을 고려할 때 본 발명에 따른 광흡수 필름에서 광흡수제의 함량은 최대 7.5중량%인 것으로 볼 수 있다.
도 13은 적색 필터의 투과도, 청색 필터의 투과도, 적색 필터 및 청색 필터가 적층된 컬러 필터의 투과도를 나타낸 것이다. 도 14a 및 도 14b는 적색 필터 및 청색 필터가 적층된 컬러 필터의 투과도 및 반사율을 블랙 매트릭스와 비교하여 나타낸 것이다. 예를 들어, 도 13, 도 14a 및 도 14b의 경우, 적색 필터 및 청색 필터가 각각 3.3μm의 두께를 가지는 경우일 수 있다.
도 4c에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 디스플레이 장치의 경우, 적색 유기 발광소자에 대응하는 영역에 적색 필터가 배치되고, 녹색 유기 발광소자에 대응하는 영역에 녹색 필터가 배치되고, 청색 유기 발광소자에 대응하는 영역에 청색 필터가 배치될 수 있다. 적색 필터와 청색 필터는 뱅크에 대응하는 영역에서 중첩될 수 있다. 도 13을 참조하면, 적색 필터는 대략 580nm 이상의 파장대의 빛에 대해 높은 투과도를 가지고 그 외의 파장대의 빛은 흡수하고, 청색 필터는 대략 455nm 부근의 투과 피크를 가지고, 대략 550nm 이상의 파장대의 빛은 흡수한다. 도 13을 참조하면, 적색 필터 및 청색 필터가 적층된 컬러 필터의 경우 380nm ~ 780nm의 파장대에서 거의 0에 가까운 투과도를 나타낸다.
도 4c에 도시된 실시예의 경우, 광흡수 필름(112) 및 컬러 필터들(311, 312, 313)을 제공함으로써 높은 색재현성을 구현할 수 있고, 외부광에 대한 반사도를 저감할 수 있다.
도 14a를 참조하면, 적색 필터 및 청색 필터가 적층된 컬러 필터는, 380nm ~ 780nm의 파장대에서 블랙 매트릭스의 투과도보다 더 낮은 투과도를 나타냈다. 도 14b를 참조하면, 적색 필터 및 청색 필터가 적층된 컬러 필터의 반사율도 380nm ~ 780nm의 파장대에서 블랙 매트릭스의 반사율보다 더 낮았다. 이러한 결과로부터 적색 필터 및 청색 필터를 적층하면 블랙 매트릭스를 대체할 수 있음을 알 수 있다.
도 15는 도 4b의 유기 발광 디스플레이 장치의 변형 예를 나타내는 개략적인 평면도이다. 도 16a는 도 15의 II-II' 단면을 나타내는 도면이고, 도 16b는 도 15의 III-III' 단면을 나타내는 도면이다.
도 15, 도 16a 및 도 16b를 참조하면, 마젠타 필터(315) 및 녹색 필터(312)가 유기 발광소자들을 구획하는 뱅크(255) 상에서 서로 중첩되어 중첩부(OL)를 형성하는 데, 이때 각 서브 화소에서 뱅크(255)의 개구부보다 중첩부(OL)의 개구부가 더 넓게 형성될 수 있다. 하나의 서브 화소의 중심을 기준으로 할 때, 중첩부(OL)의 단부는 뱅크(255)의 단부보다 더 외측에 위치할 수 있다.
중첩부(OL)의 단부와 뱅크(255)의 단부는 제1 방향(x 방향)으로 제1 거리(d1)만큼 이격되고, 제1 방향(x 방향)과 수직한 제2 방향(y 방향)으로 제2 거리(d2)만큼 이격될 수 있다. 이 때, 제1 거리(d1)는 제2 거리(d2)보다 더 클 수 있다. 여기서, 4:3, 16:9 등의 화면 비율을 가지는 직사각형 형태의 유기 발광 디스플레이 장치에 있어서, 제1 방향(x 방향)은 좌우 방향이고, 제2 방향(y 방향)은 상하 방향일 수 있다. 제1 거리(d1)는 예를 들어, 7.3μm ~ 8.4 μm정도 이고, 제2 거리(d2)는 2.0μm이하일 수 있다.
이와 같이, 중첩부(OL)의 단부와 뱅크(255)의 단부의 이격 거리를 제1 방향(x 방향), 즉 좌우 방향으로 넓히는 반면, 제2 방향(y 방향), 즉 상하 방향으로는 좁게 형성하여, 유기 발광 디스플레이 장치의 상항 방향의 시야각을 좁게 형성함으로써, 유기 발광 디스플레이 장치가 차량 네비게이션에 적용된 경우, 유기 발광 디스플레이 장치의 패널의 표면에 별도의 필름을 부착하지 않고서도 차량의 앞유리에 유기 발광 디스플레이 장치의 영상이 반사되어 주행 중 시야를 방해하는 것을 방지할 수 있다.
본 실시예와 달리, 유기 발광 디스플레이 장치의 상하 방향의 시야각을 좁게 형성하지 않은 경우에는, 차량의 앞유리에 유기 발광 디스플레이 장치의 영상이 반사되어 주행 중 시야를 방해하는 것을 방지하기 위해, 상부 방향의 빛을 조절하기 위해 유기 발광 디스플레이 장치의 패널의 표면에 별도의 필름이 부착될 필요가 있다.
또한, 중첩부(OL)의 단부와 뱅크(255)의 단부의 이격 거리를 제1 방향(x 방향), 즉 좌우 방향으로 넓히는 반면, 제2 방향(y 방향), 즉 상하 방향으로는 좁게 형성하여, 유기 발광 디스플레이 장치의 좌우 방향의 시야각을 넓게 형성함으로써, 좌우 방향의 시야각에 따른 휘도 및 컬러 쉬프트(color shift) 현상을 개선할 수 있다.
도 4c의 유기 발광 디스플레이 장치에 대해서도 도 15, 도 16a, 도 16b를 참조하여 설명한 내용이 동일하거나 유사하게 적용될 수 있고, 동일하거나 유사한 효과를 얻을 수 있다.
도 4c의 유기 발광 디스플레이 장치에 도 15, 도 16a, 도 16b를 참조하여 설명한 내용을 적용하면, 아래와 같이 이해될 수 있다.
적색 필터(311) 및 청색 필터(313)가 유기 발광소자들을 구획하는 뱅크(255) 상에서 서로 중첩되어 중첩부(OL')를 형성하는 데, 이때 각 서브 화소에서 뱅크(255)의 개구부보다 중첩부(OL)의 개구부가 더 넓게 형성될 수 있다. 하나의 서브 화소의 중심을 기준으로 할 때, 중첩부(OL')의 단부는 뱅크(255)의 단부보다 더 외측에 위치할 수 있다.
중첩부(OL')의 단부와 뱅크(255)의 단부는 제1 방향(x 방향)으로 제1 거리(d1)만큼 이격되고, 제1 방향(x 방향)과 수직한 제2 방향(y 방향)으로 제2 거리(d2)만큼 이격될 수 있다. 이 때, 제1 거리(d1)는 제2 거리(d2)보다 더 클 수 있다. 여기서, 4:3, 16:9 등의 화면 비율을 가지는 직사각형 형태의 유기 발광 디스플레이 장치에 있어서, 제1 방향(x 방향)은 좌우 방향이고, 제2 방향(y 방향)은 상하 방향일 수 있다. 제1 거리(d1)는 예를 들어, 7.3μm ~ 8.4 μm정도 이고, 제2 거리(d2)는 2.0μm이하일 수 있다.
이와 같이, 중첩부(OL')의 단부와 뱅크(255)의 단부의 이격 거리를 제1 방향(x 방향), 즉 좌우 방향으로 넓히는 반면, 제2 방향(y 방향), 즉 상하 방향으로는 좁게 형성하여, 유기 발광 디스플레이 장치의 상항 방향의 시야각을 좁게 형성함으로써, 유기 발광 디스플레이 장치가 차량 네비게이션에 적용된 경우, 유기 발광 디스플레이 장치의 패널의 표면에 별도의 필름을 부착하지 않고서도 차량의 앞유리에 유기 발광 디스플레이 장치의 영상이 반사되어 주행 중 시야를 방해하는 것을 방지할 수 있다.
본 실시예와 달리, 유기 발광 디스플레이 장치의 상하 방향의 시야각을 좁게 형성하지 않은 경우에는, 차량의 앞유리에 유기 발광 디스플레이 장치의 영상이 반사되어 주행 중 시야를 방해하는 것을 방지하기 위해, 상부 방향의 빛을 조절하기 위해 유기 발광 디스플레이 장치의 패널의 표면에 별도의 필름이 부착될 필요가 있다.
또한, 중첩부(OL')의 단부와 뱅크(255)의 단부의 이격 거리를 제1 방향(x 방향), 즉 좌우 방향으로 넓히는 반면, 제2 방향(y 방향), 즉 상하 방향으로는 좁게 형성하여, 유기 발광 디스플레이 장치의 좌우 방향의 시야각을 넓게 형성함으로써, 좌우 방향의 시야각에 따른 휘도 및 컬러 쉬프트(color shift) 현상을 개선할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서의 실시예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 명세서는 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 명세서의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 명세서의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 명세서의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 명세서의 보호 범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 명세서의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
111: 기판 112: 광흡수 필름
251: 애노드 전극 253: 유기막
254: 캐소드 전극 255: 뱅크
260: 봉지막 311: 적색 필터
312: 녹색 필터 313: 청색 필터
315: 적색/청색 공통 필터 OL, OL': 중첩부
T: 박막 트랜지스터

Claims (18)

  1. 투명 베이스 수지 및 광흡수제를 포함하고,
    상기 광흡수제는 하기 화학식 1의 구조를 갖는 화합물을 포함하는, 광흡수 필름.
    [화학식 1]
    Figure pat00004

    (상기 화학식 1에서 W, X, Y 및 Z는 각각 할로겐 원소이고, R은 C2H5 또는 C8H17이고, R'은 (CH2)4SO3 -, (CH2)4SO3H, (CH2)3COOH, (CH2)4COOH 또는 (CH2)3SO3 -이다)
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광흡수제는 상기 화학식 1의 구조를 갖는 화합물의 층결합체(H-aggregate) 및 사선 결합체(J- aggregate)를 포함하는, 광흡수 필름.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 W, X, Y, Z 중 일부는 Br이고, 나머지는 Cl인, 광흡수 필름.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 광흡수제의 함량이 광흡수 필름 전체 중량의 2.5~7.5중량%인, 광흡수 필름.
  5. 적색 서브 화소, 녹색 서브 화소 및 청색 서브 화소를 포함하는 적어도 하나의 화소부와, 상기 적색 서브 화소에 배치되는 적색 유기 발광소자, 상기 녹색 서브 화소에 배치되는 녹색 유기 발광소자 및 상기 청색 서브 화소에 배치되는 청색 유기 발광소자를 포함하는 유기 발광부를 포함하는, 어레이 기판; 및
    상기 어레이 기판 상에 배치되고, 투명 베이스 수지 및 광흡수제를 포함하는 광흡수 필름;을 포함하며,
    상기 광흡수제는 하기 화학식 1의 구조를 갖는 화합물을 포함하는, 디스플레이 장치.
    [화학식 1]
    Figure pat00005

    (상기 화학식 1에서 W, X, Y 및 Z는 각각 할로겐 원소이고, R은 C2H5 또는 C8H17이고, R'은 (CH2)4SO3 -, (CH2)4SO3H, (CH2)3COOH, (CH2)4COOH 또는 (CH2)3SO3 -이다.)
  6. 제5항에 있어서,
    상기 광흡수제는 상기 화학식 1의 구조를 갖는 화합물의 층결합체(H-aggregate) 및 사선 결합체(J-aggregate)를 포함하는, 디스플레이 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 W, X, Y, Z 중 일부는 Br이고, 나머지는 Cl인, 디스플레이 장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 광흡수제의 함량이 광흡수 필름 전체 중량의 2.5~7.5중량%인, 디스플레이 장치.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 유기 발광소자들을 구획하는 뱅크 상에 배치되는 블랙 매트릭스 패턴이 추가로 포함된, 디스플레이 장치.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 광흡수 필름 아래에, 상기 적색 서브 화소 및 청색 서브 화소에 대응하는 영역에 배치된 마젠타 필터 및 상기 녹색 서브 화소에 대응하는 영역에 배치된 녹색 필터를 추가로 포함하는, 디스플레이 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 마젠타 필터 및 상기 녹색 필터가 상기 유기 발광소자들을 구획하는 뱅크 상에서 서로 중첩되어 중첩부를 형성하는, 디스플레이 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    하나의 서브 화소의 중심을 기준으로 할 때, 상기 중첩부의 단부는 상기 뱅크의 단부보다 더 외측에 위치하고,
    상기 중첩부의 단부와 상기 뱅크의 단부는 제1 방향으로 제1 거리만큼 이격되고, 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향으로 제2 거리만큼 이격되며, 상기 제1 거리는 상기 제2 거리보다 더 큰, 디스플레이 장치.
  13. 제5항에 있어서,
    상기 광흡수 필름 아래에, 상기 적색 서브 화소에 대응하는 영역에 적색 필터, 상기 녹색 서브 화소에 대응하는 영역에 배치된 녹색 필터 및 상기 청색 서브 화소에 대응하는 영역에 배치된 청색 필터를 추가로 포함하는, 디스플레이 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 적색 필터 및 상기 청색 필터가 상기 유기 발광소자들을 구획하는 뱅크 상에서 서로 중첩되어 중첩부를 형성하는, 디스플레이 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    하나의 서브 화소의 중심을 기준으로 할 때, 상기 중첩부의 단부는 상기 뱅크의 단부보다 더 외측에 위치하고,
    상기 중첩부의 단부와 상기 뱅크의 단부는 제1 방향으로 제1 거리만큼 이격되고, 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향으로 제2 거리만큼 이격되며, 상기 제1 거리는 상기 제2 거리보다 더 큰, 디스플레이 장치.
  16. 적색 서브 화소, 녹색 서브 화소 및 청색 서브 화소를 포함하는 적어도 하나의 화소부와, 상기 적색 서브 화소에 배치되는 적색 유기 발광소자, 상기 녹색 서브 화소에 배치되는 녹색 유기 발광소자 및 상기 청색 서브 화소에 배치되는 청색 유기 발광소자를 포함하는 유기 발광부를 포함하는, 어레이 기판;
    상기 어레이 기판 상에 배치된 광흡수 필름; 및
    상기 광흡수 필름과 상기 어레이 기판 사이에 상기 적색 서브 화소 및 청색 서브 화소에 대응하는 영역에 배치된 마젠타 필터 및 상기 녹색 서브 화소에 대응하는 영역에 배치된 녹색 필터를 포함하고,
    상기 광흡수 필름은 하기 화학식 1의 구조를 갖는 화합물을 포함하는, 디스플레이 장치.
    [화학식 1]
    Figure pat00006

    (상기 화학식 1에서 W, X, Y 및 Z는 각각 할로겐 원소이고, R은 C2H5 또는 C8H17이고, R'은 (CH2)4SO3 -, (CH2)4SO3H, (CH2)3COOH, (CH2)4COOH 또는 (CH2)3SO3 -이다.)
  17. 제16항에 있어서,
    상기 마젠타 필터 및 상기 녹색 필터가 상기 유기 발광소자들을 구획하는 뱅크 상에서 서로 중첩되어 중첩부를 형성하는, 디스플레이 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    하나의 서브 화소의 중심을 기준으로 할 때, 상기 중첩부의 단부는 상기 뱅크의 단부보다 더 외측에 위치하고,
    상기 중첩부의 단부와 상기 뱅크의 단부는 제1 방향으로 제1 거리만큼 이격되고, 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향으로 제2 거리만큼 이격되며, 상기 제1 거리는 상기 제2 거리보다 더 큰, 디스플레이 장치.
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