KR20210154178A - 색보정 구성요소를 갖는 유기 발광 다이오드 디스플레이 - Google Patents
색보정 구성요소를 갖는 유기 발광 다이오드 디스플레이 Download PDFInfo
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Abstract
유기 발광 다이오드(OLED) 디스플레이가 기술되고, 이는 복수의 픽셀들을 포함하는 픽셀화된 OLED 디스플레이 패널을 포함하며, 각각의 픽셀은 복수의 서브픽셀들을 포함하고, 각각의 서브픽셀은 복수의 OLED 층들을 포함한다. 하이브리드 색보정 구성요소가 픽셀화된 OLED 디스플레이 패널 상에 배치되고, 하이브리드 색보정 구성요소는 나노구조화된 계면 및 각도 변환 층을 포함하며, 각도 변환 층은 나노구조화된 계면과 픽셀화된 OLED 디스플레이 패널 사이에 배치된다.
Description
유기 발광 다이오드(OLED) 디스플레이, 예를 들어 능동-매트릭스 유기 발광 다이오드(AMOLED) 디스플레이는 관찰 방향에 따라 변하는 색상을 갖는 광 출력을 생성한다.
본 발명의 일부 태양에서, 유기 발광 다이오드(OLED) 디스플레이가 제공되고, 이는 복수의 픽셀들을 포함하는 픽셀화된 OLED 디스플레이 패널 - 각각의 픽셀은 복수의 서브픽셀들을 포함하고, 각각의 서브픽셀은 복수의 OLED 층들을 포함함 -; 및 픽셀화된 OLED 디스플레이 패널 상에 배치된 하이브리드 색보정 구성요소(hybrid color correction component)를 포함한다. 하이브리드 색보정 구성요소는 나노구조화된 계면(nanostructured interface) 및 각도 변환 층(angular transformation layer)을 포함할 수 있고, 각도 변환 층은 나노구조화된 계면과 픽셀화된 OLED 디스플레이 패널 사이에 배치된다.
본 발명의 일부 태양에서, 유기 발광 다이오드(OLED) 디스플레이가 제공되고, 이는 복수의 픽셀들을 포함하는 픽셀화된 OLED 디스플레이 패널 - 각각의 픽셀은 복수의 서브픽셀들을 포함하고, 각각의 서브픽셀은 복수의 OLED 층들을 포함함 -; 및 픽셀화된 OLED 디스플레이 패널 상에 배치된 하이브리드 색보정 구성요소를 포함한다. 하이브리드 색보정 구성요소는 나노구조화된 계면 및 각도 변환 층을 포함할 수 있고, 각도 변환 층은 나노구조화된 계면과 픽셀화된 OLED 디스플레이 패널 사이에 배치될 수 있다. 픽셀화된 OLED 디스플레이 패널과 다른 점에서 동일한 비교용 OLED 디스플레이 패널은 시야각이 0도부터 45도까지 변할 때의 최대 백색점 색변이(maximum white-point color shift)(WPCSC 45) 및 시야각이 0도부터 45도까지 변할 때의 최대 허용가능 백색점 색변이(largest acceptable white-point color shift)(WPCSLA 45)를 갖는 비교용 픽셀들을 포함할 수 있고, 여기서 WPCSC 45 < WPCSLA 45이다. 하이브리드 색보정 구성요소가 픽셀화된 OLED 디스플레이 패널 상에 배치된 때, 픽셀화된 OLED 디스플레이 패널은 시야각이 0도부터 45도까지 변할 때의 최대 백색점 색변이(WPCS45)를 갖는 픽셀들을 포함할 수 있고, 여기서 WPCS45 < WPCSC 45-0.005이다.
일부 태양에서, 본 발명은 유기 발광 다이오드(OLED) 디스플레이를 제공하고, 이는 복수의 픽셀들을 포함하는 픽셀화된 OLED 디스플레이 패널 - 각각의 픽셀은 복수의 서브픽셀들을 포함하고, 각각의 서브픽셀은 복수의 OLED 층들을 포함함 -; 및 픽셀화된 OLED 디스플레이 패널 상에 배치된 하이브리드 색보정 구성요소를 포함한다. 하이브리드 색보정 구성요소는 나노구조화된 계면 및 각도 변환 층을 포함할 수 있고, 각도 변환 층은 나노구조화된 계면과 픽셀화된 OLED 디스플레이 패널 사이에 배치될 수 있다. 픽셀화된 OLED 디스플레이 패널과 다른 점에서 동일한 비교용 OLED 디스플레이 패널은 비교용 서브픽셀들을 포함하는 비교용 픽셀들을 포함할 수 있고, 각각의 비교용 서브픽셀은 시야각이 0도부터 45도까지 변할 때의 최대 색변이(SPCSC 45) 및 시야각이 0도부터 45도까지 변할 때의 최대 허용가능 서브픽셀 색변이(SPCSLA 45)를 가지며, 여기서 SPCSC 45 < SPCSLA 45이다. 하이브리드 색보정 구성요소가 픽셀화된 OLED 디스플레이 패널 상에 배치된 때, 픽셀화된 OLED 디스플레이 패널은 시야각이 0도부터 45도까지 변할 때의 최대 색변이(SPCS45)를 갖는 서브픽셀들을 포함할 수 있고, 여기서 SPCS45 < SPCSC 45-0.005이다.
도 1은 본 발명의 예시적인 구현예에 따른 하이브리드 색보정 구성요소의 도면.
도 2는 본 발명의 예시적인 구현예에 따른 백색점 축방향 효율 대 백색점 색변이 성능 공간의 개략적 플롯.
도 3은 본 발명의 예시적인 구현예에 따른 청색 서브픽셀 축방향 효율 대 청색 서브픽셀 변이 성능 공간의 개략적 플롯.
도 4는 본 발명의 예시적인 구현예에 따른 OLED 방출 스택(emissive stack)의 개략 단면도.
도 5는 본 발명의 예시적인 구현예에 따른 OLED 디스플레이 패널의 개략 평면도.
도 6a 내지 도 6c는 각각 본 발명의 예시적인 구현예에 따른 적색, 녹색 및 청색 OLED 방출 스택들의 개략 단면도.
도 7은 본 발명의 예시적인 구현예에 따른 OLED 디스플레이의 단면도.
도 8은 본 발명의 예시적인 구현예에 따른 나노구조화된 계면의 예시도.
도 9는 본 발명의 예시적인 구현예에 따른 중합체 필름의 예시도.
도 10은 본 발명의 예시적인 구현예에 따른 중합체 필름의 예시도.
도 11은 본 발명의 예시적인 구현예에 따른 중합체 필름의 예시도.
도 12는 본 발명의 예시적인 구현예에 따른 중합체 필름의 예시도.
도 13은 본 발명의 예시적인 구현예에 따른 예시적인 청색 OLED 서브픽셀의 단면도.
도 14는 본 발명의 예시적인 구현예에 따른 예시적인 녹색 OLED 서브픽셀의 단면도.
도 15는 본 발명의 예시적인 구현예에 따른 예시적인 적색 OLED 서브픽셀의 단면도.
도 16a 내지 도 16e는 본 발명의 예시적인 구현예들에 따른 예시적인 OLED 서브픽셀 스택들의 구성들을 예시하는 도면.
도 17a 내지 도 17c는 본 발명의 예시적인 구현예들에 따른, 도 16a 내지 도 16e에 묘사된 각각의 경우에 대해 그리고 체적 확산기(volume diffuser)에 존재하는 다양한 탁도 수준(haze level)에 대해 도 13에 묘사된 청색 OLED 서브픽셀 설계들에 대한 예시적인 모델링 결과들을 예시하는 도면.
도 18a 내지 도 18c는 본 발명의 예시적인 구현예들에 따른, 도 16a 내지 도 16e에 묘사된 각각의 경우에 대해 그리고 체적 확산기에 존재하는 다양한 탁도 수준에 대해 도 14에 묘사된 녹색 OLED 서브픽셀 설계들에 대한 예시적인 모델링 결과들을 예시하는 도면.
도 19a 내지 도 19c는 본 발명의 예시적인 구현예들에 따른, 도 16a 내지 도 16e에 묘사된 각각의 경우에 대해 그리고 체적 확산기에 존재하는 다양한 탁도 수준에 대해 도 15에 묘사된 적색 OLED 서브픽셀 설계들에 대한 예시적인 모델링 결과들을 예시하는 도면.
도 20a 내지 도 20c는 본 발명의 예시적인 구현예들에 따른, 체적 확산기의 다양한 탁도 수준들에 대해 주어진 색보정 구성요소에 대한 모든 성능점을 둘러싸는 백색 축방향 효율/백색 색변이 성능 공간에서의 예시적인 성능 경계들을 예시하는 도면.
도 21은 본 발명의 예시적인 구현예들에 따른 예시적인 청색 OLED 서브픽셀 설계를 예시하는 도면.
도 22a 내지 도 22e는 본 발명의 예시적인 구현예들에 따른 다양한 예시적인 OLED 서브픽셀 구성들을 예시하는 도면.
도 2는 본 발명의 예시적인 구현예에 따른 백색점 축방향 효율 대 백색점 색변이 성능 공간의 개략적 플롯.
도 3은 본 발명의 예시적인 구현예에 따른 청색 서브픽셀 축방향 효율 대 청색 서브픽셀 변이 성능 공간의 개략적 플롯.
도 4는 본 발명의 예시적인 구현예에 따른 OLED 방출 스택(emissive stack)의 개략 단면도.
도 5는 본 발명의 예시적인 구현예에 따른 OLED 디스플레이 패널의 개략 평면도.
도 6a 내지 도 6c는 각각 본 발명의 예시적인 구현예에 따른 적색, 녹색 및 청색 OLED 방출 스택들의 개략 단면도.
도 7은 본 발명의 예시적인 구현예에 따른 OLED 디스플레이의 단면도.
도 8은 본 발명의 예시적인 구현예에 따른 나노구조화된 계면의 예시도.
도 9는 본 발명의 예시적인 구현예에 따른 중합체 필름의 예시도.
도 10은 본 발명의 예시적인 구현예에 따른 중합체 필름의 예시도.
도 11은 본 발명의 예시적인 구현예에 따른 중합체 필름의 예시도.
도 12는 본 발명의 예시적인 구현예에 따른 중합체 필름의 예시도.
도 13은 본 발명의 예시적인 구현예에 따른 예시적인 청색 OLED 서브픽셀의 단면도.
도 14는 본 발명의 예시적인 구현예에 따른 예시적인 녹색 OLED 서브픽셀의 단면도.
도 15는 본 발명의 예시적인 구현예에 따른 예시적인 적색 OLED 서브픽셀의 단면도.
도 16a 내지 도 16e는 본 발명의 예시적인 구현예들에 따른 예시적인 OLED 서브픽셀 스택들의 구성들을 예시하는 도면.
도 17a 내지 도 17c는 본 발명의 예시적인 구현예들에 따른, 도 16a 내지 도 16e에 묘사된 각각의 경우에 대해 그리고 체적 확산기(volume diffuser)에 존재하는 다양한 탁도 수준(haze level)에 대해 도 13에 묘사된 청색 OLED 서브픽셀 설계들에 대한 예시적인 모델링 결과들을 예시하는 도면.
도 18a 내지 도 18c는 본 발명의 예시적인 구현예들에 따른, 도 16a 내지 도 16e에 묘사된 각각의 경우에 대해 그리고 체적 확산기에 존재하는 다양한 탁도 수준에 대해 도 14에 묘사된 녹색 OLED 서브픽셀 설계들에 대한 예시적인 모델링 결과들을 예시하는 도면.
도 19a 내지 도 19c는 본 발명의 예시적인 구현예들에 따른, 도 16a 내지 도 16e에 묘사된 각각의 경우에 대해 그리고 체적 확산기에 존재하는 다양한 탁도 수준에 대해 도 15에 묘사된 적색 OLED 서브픽셀 설계들에 대한 예시적인 모델링 결과들을 예시하는 도면.
도 20a 내지 도 20c는 본 발명의 예시적인 구현예들에 따른, 체적 확산기의 다양한 탁도 수준들에 대해 주어진 색보정 구성요소에 대한 모든 성능점을 둘러싸는 백색 축방향 효율/백색 색변이 성능 공간에서의 예시적인 성능 경계들을 예시하는 도면.
도 21은 본 발명의 예시적인 구현예들에 따른 예시적인 청색 OLED 서브픽셀 설계를 예시하는 도면.
도 22a 내지 도 22e는 본 발명의 예시적인 구현예들에 따른 다양한 예시적인 OLED 서브픽셀 구성들을 예시하는 도면.
하기 설명에서, 본 설명의 일부를 형성하고 다양한 실시 형태가 예시로서 도시된 첨부 도면을 참조한다. 도면은 반드시 일정한 축척으로 도시된 것은 아니다. 다른 실시 형태가 고려되고 본 설명의 범주 또는 사상으로부터 벗어나지 않고서 이루어질 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 하기 상세한 설명은 제한의 의미로 취해지지 않아야 한다.
유기 발광 다이오드(OLED) 디스플레이들은 관찰 방향에 따라 변하는 색상을 갖는 광 출력을 생성한다. 이러한 효과는, OLED의 방출 스택의 캐소드와 애노드 사이의 공진구조(cavity)가, 대략 공진구조에서의 시야각을 공진구조에서의 광의 파장으로 나눈 것의 코사인으로서 파장 및 시야각에 의존하는 출력을 갖는, 강한 공진구조(strong cavity) OLED들에서 특히 부적당할 수 있다. OLED 디스플레이의 색변이 및 효율은 OLED 디스플레이의 설계 파라미터에 좌우된다. 예를 들어, 색변이 및 효율 둘 모두는 OLED 디스플레이의 층의 두께 및 재료에 좌우된다. 종래의 OLED 디스플레이들에서, OLED 층들은 색변이와 효율 사이의 원하는 절충을 달성하도록 선택된다.
미국 특허 제10,566,391호(프라이어(Freier) 등), 미국 특허 출원 공개 제2019/0386251호(에릭슨(Erickson) 등), PCT 공개 WO 2017/205174호(프라이어 등) 및 WO 2019/204078호(에릭슨 등)에 기술된 바와 같이, 나노구조화된 계면을 포함한 색보정 구성요소는 OLED 디스플레이 패널의 방출 층에 근접하게 배치되어, 시야 방향에 따른 색상의 변동을 감소시킬 수 있다. 색보정 구성요소는 상부 방출 OLED(TE-OLED)의 상부 표면에 인접하게 또는 하부 방출 OLED(BE-OLED)의 하부 표면에 인접하게 배치될 수 있다. OLED는 강한 공진구조 OLED 또는 약한 공진구조 OLED 또는 무-공진구조 OLED일 수 있다. 현재의 OLED 시장은 능동-매트릭스 유기 발광 다이오드(AMOLED) 디스플레이가 장악하고 있는데, 이것은 상부 방출형(top-emissive) 구조를 가지며, 현재에는 강한 미세공진구조(microcavity) 설계의 채용을 제외하고는 어떠한 광 추출 방법도 사용하지 않는다. 이러한 강한 공진구조 설계는 높은 밝기 효율을 가질 수 있지만, 예를 들어 액정 디스플레이(LCD)보다 각도 색상 균일성(angular color uniformity)이 훨씬 더 나쁘다. 본 발명의 일부 실시 형태에서, 색보정 구성요소는 강한 공진구조 OLED, 예를 들어 AMOLED에 유리하게 사용되는데, 그 이유는 강한 공진구조 OLED에는 전형적으로 비교적 큰 색변이가 존재하기 때문이다.
OLED 디스플레이는 종종 픽셀들의 어레이를 포함하고, 각각의 픽셀은 수 개의 서브픽셀을 포함할 수 있다. 전형적으로, 각각의 OLED 서브픽셀은 적색, 청색 또는 녹색 광을 방출한다. 일부 경우에, 광의 백색, 시안, 마젠타, 황색 또는 다른 색상들을 방출하는 서브픽셀들이 사용될 수 있다. OLED 서브픽셀들은 캐소드와 애노드 사이에 개재된 유기 재료의 적어도 하나의 층, 및 종종 수 개의 층을 포함한다. OLED 서브픽셀의 설계는 방출된 광이 요구되는 출력을 갖도록 각각의 층의 두께와 광학 및 전자 특성들을 선택하는 것을 포함한다. OLED 층 구조는 때때로 "방출 스택" 또는 OLED "스택"으로 지칭된다.
일부 실시 형태에서, OLED 디스플레이는 방출 스택에 인접하게 또는 근접하게 배치된 하나 이상의 층을 포함할 수 있는 봉지재(encapsulant)를 포함한다. 선택적으로, 방출 스택은 캐소드와 봉지재 사이에 배치된 하나 이상의 층을 포함할 수 있다. 원형 편광기가 봉지재에 인접하게 배치될 수 있다. 일부 경우에, 터치 센서가 OLED 디스플레이에 포함될 수 있다. 터치 센서는 봉지재와 원형 편광기 사이에 선택적으로 포함될 수 있다.
본 발명은 OLED 서브픽셀의 방출 표면과 색보정 나노구조화된 계면 사이에 구성된 "각도 변환 층"(ATL)을 포함하는 하이브리드 색보정 구성요소를 포함하는, TE-OLED 또는 BE-OLED 디스플레이와 같은 발광 디스플레이를 기술한다.
도 1은 하이브리드 색보정 구성요소(110)를 포함하는 OLED 디스플레이(100)의 단면도이다. 하이브리드 색보정 구성요소(110)는 제1 층(111)과 제2 층(113) 사이의 나노구조화된 계면(112), 및 ATL(114)을 포함한다. 하이브리드 색보정 구성요소는 ATL(114)이 OLED 스택(120)과 나노구조화된 계면(112) 사이에 있도록 구성된다.
일부 실시 형태에서, 색보정 나노구조화된 계면은 제1 층 및 제2 층으로 제조되거나 이를 포함할 수 있으며, 제1 층은 굴절률 n1을 갖고 제2 층은 굴절률 n2를 갖는다. 제1 층은 ATL과 제2 층 사이에 배치될 수 있다. 나노구조화된 계면은 제1 층과 제2 층 사이의 계면에 있을 수 있다. 나노구조화된 계면은 제1 층과 제2 층 사이의 토포그래픽 경계(topographical boundary)일 수 있다.
일부 실시 형태에서, 하이브리드 색보정 구성요소는 봉지재와 원형 편광기 사이에 배치된다. 일부 실시 형태에서, 하이브리드 색보정 구성요소는 봉지재와 터치 센서 사이에 배치된다.
ATL은 색보정 나노구조 계면에 후속적으로 입사하는 OLED에 의해 방출되는 광의 각도 분포를 변화시킴으로써 색보정 나노구조 계면의 기능을 개선하는 역할을 한다. ATL에서의 광의 각도 분포는 ATL의 굴절률 또는 굴절률들에 의해 부분적으로 결정되는 ATL의 내부 전파 각도에 의해 기술될 수 있다. 색보정 나노구조 계면에 입사하는 광의 각도 분포를 조정함으로써, 각도 밝기 또는 색상 분포를 개선하는 색보정 나노구조의 능력이 향상될 수 있다. ATL을 포함하는 일부 실시 형태에서, 색보정 나노구조 계면은 관찰자로의 광의 추출을 향상시킬 수 있다. 일부 실시 형태에서, 색보정 나노구조화된 계면은 청색 OLED 서브픽셀과 주로 상호작용하도록 설계된 반면, ATL 요소는 하나 초과의 OLED 서브픽셀의 광 방출과 상호작용하도록 설계된다.
제1 층에서의 전파각(θ1)은 ATL에서의 전파각(θATL), 제1 층의 굴절률(n1), 및 ATL의 굴절률(nATL)의 굴절률에 의해 스넬의 법칙(Snell's law)에 의해 결정될 수 있다.
색보정 나노구조 계면에 입사하는 바람직한 각도 범위는 θ1,1 내지 θ1,2이다. 이러한 각도 범위는 스넬의 법칙을 사용하여 ATL을 빠져나가는 바람직한 각도 범위(θATL,1 내지 θATL,2)로 매핑될 수 있다.
ATL이 있는 상태에서 바람직한 각도 범위에서의 강도는 IP ATL이다. ATL이 없는 상태에서 바람직한 각도 범위에서의 강도는 IP 0이다.
일부 실시 형태에서, ATL은 IP ATL > IP 0이 되도록 광을 바람직한 각도 범위 내로 방향전환시키도록 조정된다.
일부 실시 형태에서, 바람직한 각도 범위(θ1,1 내지 θ1,2)는 10 내지 25, 또는 15 내지 30, 또는 20 내지 35, 또는 25 내지 40 도이다.
일부 실시 형태에서, ATL은 ATL의 부재 시의 전파각(θprop)(여기서, θprop > θATL,2)으로 이동하는 광을 바람직한 각도 범위(θATL,1 내지 θATL,2) 내로 방향전환시키도록 조정된다. 일부 실시 형태에서, ATL은 ATL의 부재 시의 전파각(θprop)(여기서, θprop< θATL,1)으로 이동하는 광을 바람직한 각도 범위(θATL,1 내지 θATL,2) 내로 방향전환시키도록 조정된다.
일부 실시 형태에서, ATL은 파장(λ) 및 ATL의 부재 시의 전파각(θ0)을 갖는 높은 파장의 광을 방향전환시키도록 조정되어, 최대 허용가능 파장(λLA)보다 큰 λ를 갖는 광이 더 큰 전파각(θ0 > θATL,2)으로 방향전환되도록 한다.
다양한 실시 형태에서, ATL은 체적 확산기 또는 표면 확산기일 수 있거나, 각도 변환 나노구조화된 계면을 포함할 수 있거나, 다층 광학 필름(multilayer optical film, MOF)을 포함할 수 있거나, 특히 낮은 굴절률의 층을 포함할 수 있다. 이들 ATL 유형이 제한 없이 조합될 수 있음이 이해되어야 한다.
시야 방향에 따른 색상의 변동의 감소를 정량화하는 데 사용될 수 있는 몇몇 변수들이 있다. 예를 들어, 축상의 지정된 색상으로부터의 시야각에 따른 색상의 변이가 색변이를 특성화하는 데 사용될 수 있다. 백색 축방향 색변이를 명시하는 것이 전체 색변이 성능을 특성화하는 유용한 양을 제공한다는 것이 밝혀졌다. 특히, 색변이를 특성화하는 데 유용한 양은 시야각이 0도부터 45도까지 변할 때의 디스플레이의 픽셀들의 최대 백색점 색변이(WPCS45)이다. 디스플레이를 특성화하는 데 유용한 다른 양은 시야각이 0도부터 45도까지 변할 때의 주어진 서브픽셀에 대한 최대 서브픽셀 색변이(SPCS45)이다. 시야각은 디스플레이 외부의 공기 중에서 결정되는 바와 같은 디스플레이에 법선인 방향에 대한 각도를 지칭한다. 디스플레이의 내부 층들의 법선 방향에 대해 대응하는 각도들은 스넬의 법칙에 의해 결정될 수 있다. 디스플레이가 만곡되는 경우, 법선 방향은 특성화되는 광을 방출하는 픽셀에서의 법선 방향을 지칭한다.
시야각에 따른 백색점 색변이는 CIE(Commission Internationale de l'Eclairage) 1976 UCS(Uniform Chromaticity Scale) 색도도(chromaticity diagram)의 관점에서 기술될 수 있다. 지정된 시야각에서의 백색점 색변이는 지정된 시야각에서의 광 출력과 (디스플레이에 수직한) 0도 시야각에서의 광 출력 사이의 색도 거리로서, 이는 0도 시야각에서의 광 출력이 백색일 때이다. 색도 거리는 CIE 색도도에서의 2개의 점들 사이의 유클리드 거리(Euclidean distance)를 지칭한다. 예를 들어, 제1 색상이 CIE 1976 UCS 색 좌표(u'1,v'1)들을 갖고 상이한 제2 색상이 CIE 1976 UCS 색 좌표(u'2,v'2)들을 갖는 경우, 2개의 색상 사이의 색도 거리는 (Δu'v')2 = (u'2-u'1)2 + (v'2-v'1)2의 양의 제곱근에 의해 주어진다. 수직 시야각에서의 백색점은 임의의 적합한 백색점일 수 있다. 예를 들어, 백색점은 표준 발광체의 백색점인 것으로 취해질 수 있거나, 디스플레이 패널에 의해 생성되는 백색점인 것으로 취해질 수 있다. 백색점은 u',v' 좌표들로 지정될 수 있다.
유사하게, 지정된 시야각에서의 서브픽셀 색변이는 지정된 시야각에서의 광 출력과 (디스플레이에 수직한) 0도 시야각에서의 광 출력 사이의 색도 거리로서 정의되며, 이는 광 출력이 디스플레이의 주어진 서브픽셀로부터 유래될 때이다.
디스플레이의 밝기 및/또는 효율을 특성화할 것이 또한 요구된다. 축상 밝기를 특성화하는 데 유용한 양은 디스플레이의 백색점 축방향 효율(WPAE)이다. 디스플레이를 특성화하는 데 유용한 다른 양은 서브픽셀 축방향 효율(SPAE)이다. SPAE는 디스플레이가 백색 광 출력을 생성할 때 주어진 서브픽셀(예컨대, 적색, 녹색, 청색 등)의 효율이다. OLED 디스플레이의 수명은 전형적으로 청색 서브픽셀의 수명에 의해 제한된다. 따라서, 청색 SPAE의 증가는 OLED 디스플레이의 수명을 증가시킬 수 있다. 이들 효율은 공급된 전류의 단위당 생성되는 광도(luminous intensity)를 지칭하고, cd/A로 표현될 수 있다.
OLED 스택과 하이브리드 색보정 구성요소를 동시에 설계하거나, 또는 하이브리드 색보정 구성요소의 특성들에 적어도 부분적으로 기초하여 OLED 스택을 설계하는 것이, 먼저 색변이와 효율 사이의 원하는 절충을 제공하도록 OLED 스택을 설계하고, 이어서 하이브리드 색보정 구성요소를 사용하여 색변이를 추가로 보정함으로써 얻어질 수 있는 것을 뛰어넘는 성능 이득을 제공할 수 있는 것으로 밝혀졌다. 일부 실시 형태에 따르면, 이것의 결과는 종래의 OLED 디스플레이보다 더 밝은 디스플레이(예컨대, 더 높은 WPAE 또는 SPAE) 또는 더 색상 균일한 디스플레이(예컨대, 더 낮은 WPCS 또는 SPCS)를 생성하는 것이다.
WPCS0 45는 하이브리드 색보정 구성요소가 없는 디스플레이 패널의 0도부터 45도까지의 최대 백색점 색변이를 나타내며, WPCSC 45는 비교용 디스플레이 패널의 0도부터 45도까지의 최대 백색점 색변이를 나타내며, WPCS45는 하이브리드 색보정 구성요소를 포함하는 OLED 디스플레이의 0도부터 45도까지의 최대 백색점 색변이를 나타내며, WPAE0은 하이브리드 색보정 구성요소가 없는 디스플레이 패널의 백색점 축방향 효율을 나타내며, WPAEC는 비교용 디스플레이 패널의 백색점 축방향 효율을 나타내며, WPAE는 하이브리드 색보정 구성요소를 포함하는 OLED 디스플레이의 백색점 축방향 효율을 나타내며, SPAEC는 비교용 디스플레이 패널의 서브픽셀 축방향 효율을 나타내며, SPAE는 하이브리드 색보정 구성요소를 포함하는 OLED 디스플레이의 서브픽셀 축방향 효율을 나타내며, SPCS0 45는 하이브리드 색보정 구성요소가 없는 디스플레이 패널의, 시야각이 0도부터 45도까지 변할 때의 최대 서브픽셀 색변이를 나타내며, SPCSC 45는 비교용 디스플레이 패널의 0도부터 45도까지의 최대 서브픽셀 색변이를 나타내며, SPCS45는 하이브리드 색보정 구성요소를 포함하는 OLED 디스플레이의 0도부터 45도까지의 최대 서브픽셀 색변이를 나타낸다. 일부 실시 형태에 따르면, 덜 바람직하거나 심지어 통상적으로 허용 불가능한 백색점 또는 서브픽셀 색변이를 제공하도록 OLED 스택을 설계하는 것이, 하이브리드 색보정 구성요소가 포함될 때, WPCS45-WPAE-SPCS45-SPAE 공간에서 적어도 하나의 방식으로 개선된 성능(예컨대, WPCS45 < WPCSC 45 및/또는 WPAE > WPAEC 및/또는 SPAE > SPAEC 및/또는 SPCS45 < SPCSC 45)을 가져오는 것으로 밝혀졌다.
본 발명의 디스플레이의 다른 이점은, 일부 실시 형태에 따르면, 제조 변동에 대한 개선된 허용오차이다. 예를 들어, 일부 실시 형태에 따르면, 예를 들어 불완전한 두께 제어 제조로 인한 층 두께의 변동이 종래의 디스플레이 패널에서보다 하이브리드 색보정 구성요소를 포함하는 OLED 디스플레이에 대해 상당히 더 작은 WPCS45-WPAE에서의 성능의 변동을 가져오는 것으로 밝혀졌다.
도 2는 WPAE-WPCS45 좌표들에서의 성능 공간(200)을 개략적으로 예시한 플롯이다. 성능 공간(200)은 성능 곡선(210) 상에 또는 그 아래에 또는 그 우측에 있는 점들을 포함한다. 성능 곡선(210)은 비교용 디스플레이 패널의 하나 이상의 설계 파라미터를 변화시킴으로써 달성가능한 성능점들을 나타낸다. 비교용 디스플레이 패널들, 본 발명의 디스플레이 패널들, 및 본 발명의 디스플레이 패널들 및 하이브리드 색보정 구성요소들을 포함하는 OLED 디스플레이들이 동일한 플롯 상에 예시될 수 있기 때문에, 플롯의 x-축 및 y-축은 WPCSC 45-WPAEC 축들, WPCS0 45-WPAE0 축들, 및 WPCS45-WPAE 축들로서 상호 교환가능하게 지칭될 것이다.
주어진 OLED 디스플레이 패널에 대해서는, 복수의 스택 설계 파라미터의 하나 이상의 값을 제외하고 그 이외에는 OLED 디스플레이 패널과 동등한 복수의 비교용 디스플레이 패널이 한정될 수 있다. 비교용 디스플레이 패널은 WPCSC 45-WPAEC 공간에서 성능점들을 한정하고, 성능점들의 경계를 따라 성능 곡선(210)을 한정한다. 성능 곡선(210)은 성능점들의 경계의 상부 좌측 부분이다. 성능 곡선(210)을 따른 상이한 점들은 상이한 성능 결과들을 나타내며, 이러한 성능 결과들은 스택 설계 파라미터들의 적절한 선택에 의해 실현될 수 있다. 성능점이 성능 곡선(210) 상에 위치하는 경우, WPAEC를 또한 저하시킴이 없이 더 낮은 WPCSC 45를 가져오거나, WPCSC 45를 또한 증가시킴이 없이 더 높은 WPAEC를 가져오는 설계 파라미터들의 선택은 없다.
전형적으로, 0도부터 45도까지의 시야각에 대한 최대 허용가능 최대 백색점 색변이 WPCS45 LA(220) 및 최소 허용가능 축방향 효율 WPAEMin(230)은 응용에 좌우될 수 있다(예컨대, 하나 또는 둘 모두의 양은 휴대폰에 대한 것이 텔레비전에 대한 것과 상이할 수 있음). 일부 실시 형태에서, 복수의 비교용 디스플레이 패널은 WPCS45 LA 아래와 위 둘 모두에서 연장되는 소정의 WPCSC 45 범위를 갖는다. 일부 실시 형태에서, 소정의 WPCSC 45 범위는 적어도 0.01 내지 0.015로 연장된다. 일부 그러한 실시 형태에서, 소정의 WPCSC 45 범위는, 예를 들어 적어도 0.02, 또는 적어도 0.009 내지 0.015, 또는 적어도 0.008 내지 0.02로 연장된다. 하이브리드 색보정 구성요소에 대한 고려 없이 성능점을 선택해야 하는 경우라면, 백색점 축방향 효율이 WPAEMin보다 크고 0도부터 45도까지의 시야각에 대한 최대 백색점 색변이가 WPCS45 LA 미만인 성능 곡선(210)을 따른 점(213)을 선택할 것이다.
일부 실시 형태에서, WPAEMin은 적어도 25 cd/A, 또는 30 cd/A, 또는 35 cd/A, 또는 40 cd/A이다.
본 발명에 따르면, 하이브리드 색보정 구성요소의 효과를 고려하도록 OLED 패널을 설계하는 것이 종래에 설계된 OLED 패널 상에 하이브리드 색보정을 사용하는 것에 비하여 개선된 결과를 제공할 수 있음이 밝혀졌다. 하이브리드 색보정 구성요소가 디스플레이 패널 상에 배치된 디스플레이에 대한 결과를 최적화하는 것이 관심 대상이기 때문에, 디스플레이 패널의 성능점에 대한 최적의 선택은 성능 곡선(210)의 아래에 그리고 우측에 있을 수 있지만, 일부 경우에 그것은 또한 성능 곡선(210) 상에 있을 수 있다.
예를 들어, 일부 실시 형태에서, 디스플레이 패널에 대한 성능점(211)은 하이브리드 색보정 구성요소가 포함될 때 성능점(212)으로 병진이동하고, 디스플레이 패널에 대한 다른 성능점들은 효율과 같은 다른 원하는 성능 속성을 또한 희생시키는 일 없이 더 낮은 백색점 색변이를 가져오지 못한다. 성능점(211)이 성능 곡선(210)의 아래에 그리고 우측에 있다는 것에 유의한다.
일부 실시 형태에서, 색보정 구성요소는 디스플레이 패널의 0도부터 내지 45도까지의 최대 백색점 색변이를 적어도 0.005, 또는 적어도 0.01, 또는 적어도 0.015만큼 좌측으로 이동시킨다. 다시 말하면, 일부 실시 형태에서, WPCS45 0 - WPCS45 ≥ 0.005, 또는 WPCS45 0 - WPCS45 ≥ 0.01, 또는 WPCS45 0 - WPCS45 ≥ 0.015이다. 일부 실시 형태에서, OLED 디스플레이 패널의 설계 파라미터들의 값들은 WPCS45 0이 적어도 0.012, 또는 적어도 0.015, 또는 적어도 0.016, 또는 적어도 0.017, 또는 적어도 0.018, 또는 적어도 0.019, 또는 적어도 0.02가 되도록 선택된다.
일부 실시 형태에서, 하이브리드 색보정 구성요소가 픽셀화된 OLED 디스플레이 패널 상에 배치된 픽셀화된 OLED 디스플레이 패널은 시야각이 0도부터 45도까지 변할 때의 최대 백색점 색변이(WPCS45)를 갖고, 여기서 WPCS45 < WPCSC 45-0.005이다.
일부 실시 형태에서, 하이브리드 색보정 구성요소가 픽셀화된 OLED 디스플레이 패널 상에 배치되지 않은 픽셀화된 OLED 디스플레이 패널은 시야각이 0도부터 45도까지 변할 때의 최대 백색점 색변이(WPCS0 45)를 갖고, 여기서 WPCS0 45 > WPCSLA 45이다. 일부 실시 형태에서, WPCSLA 45는 0.02 또는 0.025 또는 0.03이다.
일부 실시 형태에서, 서브픽셀 축방향 효율 대 최대 서브픽셀 색변이의 플롯에 관하여 디스플레이 및 디스플레이 패널의 성능을 특성화하는 것이 편리하다. 예를 들어, OLED 디스플레이는 복수의 픽셀을 포함하는 픽셀화된 OLED 디스플레이 패널 - 각각의 픽셀은 복수의 서브픽셀들 포함하며, 각각의 서브픽셀은 복수의 OLED 층을 포함함 -; 및 픽셀화된 OLED 디스플레이 패널 상에 배치된 하이브리드 색보정 구성요소를 포함하며, 색보정 구성요소는 디스플레이가, 시야각이 0도부터 45도까지 변할 때의 최대 청색점 색변이(BPCS45) 및 청색 축방향 효율(BAE)을 갖도록 구성된다.
BPCS0 45는 하이브리드 색보정 구성성분이 없는 디스플레이 패널의 0도부터 45도까지의 최대 청색 서브픽셀 색변이를 나타내고, BPCSC 45는 비교용 디스플레이 패널의 0도부터 45도까지의 최대 청색 서브픽셀 색변이를 나타내며, BPCS45는 하이브리드 색보정 구성요소를 포함하는 OLED 디스플레이의 0도부터 45도까지의 최대 청색 서브픽셀 색변이를 나타내고, BPAE0은 하이브리드 색보정 구성성분이 없는 디스플레이 패널의 청색 서브픽셀 축방향 효율을 나타내며, BPAEC는 비교용 디스플레이 패널의 청색 서브픽셀 축방향 효율을 나타내고, BPAE는 하이브리드 색보정 구성요소를 포함하는 OLED 디스플레이의 청색 서브픽셀 축방향 효율을 나타낸다.
도 3은 BPAE-BPCS45 좌표들에서의 성능 공간(300)을 개략적으로 예시한 플롯이다. 성능 공간(300)은 성능 곡선(310) 상에 또는 그 아래에 또는 그 우측에 있는 점들을 포함한다. 성능 곡선(310)은 비교용 디스플레이 패널의 하나 이상의 설계 파라미터를 변화시킴으로써 달성가능한 성능점들을 나타낸다. 비교용 디스플레이 패널들, 본 발명의 디스플레이 패널들, 및 본 발명의 디스플레이 패널들 및 하이브리드 색보정 구성요소들을 포함하는 OLED 디스플레이들이 동일한 플롯 상에 예시될 수 있기 때문에, 플롯의 x-축 및 y-축은 BPCSC 45-BPAEC 축들, BPCS0 45-BPAE0 축들, 및 BPCS45-BPAE 축들로서 상호 교환가능하게 지칭될 것이다.
주어진 OLED 디스플레이 패널에 대해서는, 복수의 스택 설계 파라미터의 하나 이상의 값을 제외하고 그 이외에는 OLED 디스플레이 패널과 동등한 복수의 비교용 디스플레이 패널이 한정될 수 있다. 비교용 디스플레이 패널은 BPCSC 45-BPAEC 공간에서 성능점들을 한정하고, 성능점들의 경계를 따라 성능 곡선(310)을 한정한다. 성능 곡선(310)은 성능점들의 경계의 상부 좌측 부분이다. 성능 곡선(310)을 따른 상이한 점들은 상이한 성능 결과들을 나타내며, 이러한 성능 결과들은 스택 설계 파라미터들의 적절한 선택에 의해 실현될 수 있다. 성능점이 성능 곡선(310) 상에 위치하는 경우, BPAEC를 또한 저하시킴이 없이 더 낮은 BPCSC 45를 가져오거나, BPCSC 45를 또한 증가시킴이 없이 더 높은 BPAEC를 가져오는 설계 파라미터들의 선택은 없다.
전형적으로, 0도부터 45도까지의 시야각에 대한 최대 허용가능 최대 청색 서브픽셀 색변이(BPCS45 LA)(320) 및 최소 허용가능 축방향 효율(BPAEMin)(330)은 응용에 좌우될 수 있다(예컨대, 하나 또는 둘 모두의 양은 휴대폰에 대한 것이 텔레비전에 대한 것과 상이할 수 있음). 일부 실시 형태에서, 복수의 비교용 디스플레이 패널은 BPCS45 LA 아래와 위 둘 모두에서 연장되는 소정의 BPCSC 45 범위를 갖는다. 하이브리드 색보정 구성요소에 대한 고려 없이 성능점을 선택해야 하는 경우라면, 청색 서브픽셀 축방향 효율이 BPAEMin보다 크고 0도부터 45도까지의 시야각에 대한 최대 청색 서브픽셀 색변이가 BPCS45 LA 미만인 성능 곡선(310)을 따른 점(313)을 선택할 것이다.
일부 실시 형태에서, BPAEMin은 2 cd/A, 4 cd/A, 6 cd/A, 8 cd/A, 10 cd/A, 또는 12 cd/A이다.
본 발명에 따르면, 하이브리드 색보정 구성요소의 효과를 고려하도록 OLED 패널을 설계하는 것이 종래에 설계된 OLED 패널 상에 하이브리드 색보정을 사용하는 것에 비하여 개선된 결과를 제공할 수 있음이 밝혀졌다. 일부 사람이 하이브리드 색보정 구성요소가 디스플레이 패널 상에 배치된 디스플레이에 대한 결과를 최적화하는 것에 관심을 가질 수 있기 때문에, 디스플레이 패널의 성능점에 대한 최적의 선택은 성능 곡선(310)의 아래에 그리고 우측에 있을 수 있지만, 일부 경우에 그것은 또한 성능 곡선(310) 상에 있을 수 있다.
예를 들어, 일부 실시 형태에서, 디스플레이 패널에 대한 성능점(311)은 하이브리드 색보정 구성요소가 포함될 때 성능점(312)으로 병진이동하고, 디스플레이 패널에 대한 다른 성능점들은 효율과 같은 다른 원하는 성능 속성을 또한 희생시키는 일 없이 더 낮은 청색 서브픽셀 색변이를 가져오지 못한다. 성능점(311)이 성능 곡선(310)을 따라 있다는 것에 유의한다.
일부 실시 형태에서, 하이브리드 색보정 구성요소는 BPCS45 < BPCSC 45-0.005가 되도록 디스플레이 패널의 0도부터 45도까지의 최대 청색 서브픽셀 색변이를 비교용 디스플레이 패널에 대해 좌측으로 이동시킨다.
일부 실시 형태에서, 하이브리드 색보정 구성요소는 디스플레이 패널의 0도부터 내지 45도까지의 최대 청색 서브픽셀 색변이를 적어도 0.005, 또는 적어도 0.01, 또는 적어도 0.015만큼 좌측으로 이동시킨다. 다시 말하면, 일부 실시 형태에서, BPCS45 0 - BPCS45 ≥ 0.005, 또는 BPCS45 0 - BPCS45 ≥ 0.01, 또는 BPCS45 0 - BPCS45 ≥ 0.015이다. 일부 실시 형태에서, OLED 디스플레이 패널의 설계 파라미터들의 값들은 BPCS45 0이 적어도 0.015, 또는 적어도 0.020, 또는 적어도 0.025, 또는 적어도 0.030이 되도록 선택된다.
일부 실시 형태에서, 하이브리드 색보정 구성요소가 픽셀화된 OLED 디스플레이 패널 상에 배치되지 않은 픽셀화된 OLED 디스플레이 패널은 시야각이 0도부터 45도까지 변할 때의 최대 청색 서브픽셀 색변이(BPCS0 45)를 갖고, 여기서 BPCS0 45 > BPCSLA 45이다. 일부 실시 형태에서, BPCSLA 45는 0.02 또는 0.025 또는 0.03이다.
일단 설계 파라미터들의 적절한 값들이 식별되었으면, 종래의 OLED 제조 공정을 사용하여 OLED 디스플레이 패널이 제조될 수 있으며, 이때 종래의 OLED 제조 공정은 진공 침착, 진공 열 증발, 유기 증기상 침착, 및 잉크젯 인쇄 중 하나 이상에 의해 유기 층들을 침착하는 단계를 포함할 수 있다. OLED 디스플레이 패널들을 제조하는 유용한 방법들이 미국 특허 출원 공개 제2010/0055810호(성(Sung) 등), 제2007/0236134호(호(Ho) 등), 제2005/0179373호(김(Kim)), 및 제2010/0193790호(여(Yeo) 등)에 기재되어 있다. 일부 실시 형태에서, 다양한 층들의 광학 두께가 설계 파라미터로서 사용된다. 층의 광학 두께는 층의 물리적 두께와 층의 굴절률의 곱이다. 방출 스택 내의 층과 관련하여, 광학 두께를 결정하는 데 사용되는 굴절률은 방출 스택의 피크 방출 파장에서의 굴절률인 것으로 취해질 것이다. 복소 굴절률이 소정의 층에 대해 정의될 수 있는데, 이 경우에는 굴절률의 허수부가 층의 흡수를 특징짓는다. 달리 지시되지 않는 한, 용어 "굴절률"은 "복소 굴절률"에 대해 언급되지 않을 때, 대응하는 복소 굴절률의 실수부인 것으로 취해질 수 있는 실수량을 지칭한다.
OLED 디스플레이 패널에 대한 설계 파라미터들은 방출 스택들(예를 들어, 청색 서브픽셀들) 중 어느 하나의, 또는 방출 스택들의 임의의 조합(예를 들어, 청색 서브픽셀과 녹색 서브픽셀)의, 또는 모든 방출 스택들에 대하여 임의의 층 두께 또는 층의 광학 두께 또는 층 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시 형태에서, 캐소드 층의 두께 또는 광학 두께, 정공 수송 층의 두께 또는 광학 두께, 캡핑 층의 두께 또는 광학 두께, 및/또는 방출 스택들 중 하나 이상의 방출 층의 두께 또는 광학 두께가 유용한 설계 파라미터들이다. 일부 실시 형태에서, 상이한 착색된 서브픽셀들에 대한 정공 수송 층 및 방출 층들의 두께는 별개의 설계 파라미터들인 것으로 간주되지만, OLED 방출 스택들의 나머지 다른 층들의 각각의 두께는 각각의 방출 스택에 대해 공통된 설계 파라미터인 것으로 취해지는데, 그 이유는, 제조 비용 제약으로 인해 많은 종래의 제조 공정에서는 방출 스택들에 대해 공통 층들이 사용되기 때문이다.
도 4는 TE-OLED 방출 스택(400)의 개략 단면도이다. TE-OLED 방출 스택(400)은 상부(광 방출측)부터 순서대로, 봉지재 층(410)들, 선택적인 완충 층(414), 캡핑 층(415), 캐소드(416), 전자 수송 층(417), 방출 층(418), 전자 차단 층(419), 정공 수송 층(420), 정공 주입 층(421), 및 애노드(422)를 포함한다. 박막 봉지재(TFE)일 수 있는 봉지재 층(410)들은 제1 무기 층(411)과 제2 무기 층(413) 사이에 배치된 유기 층(412)을 포함한다. 유기 층(412)은 대략 마이크로미터(예컨대, 약 6 마이크로미터) 정도의 두께를 가질 수 있고, 제1 및 제2 무기 층(411, 413)들은, 예를 들어 Al2O3 층들 또는 질화규소 층들 또는 당업계에 알려진 다른 무기 재료들일 수 있으며, 이들은, 예를 들어 약 50 nm 내지 약 2000 nm의 두께를 갖는다. 선택적인 완충 층(414)은 LiF 층일 수 있으며, 예를 들어 80 내지 500 nm 범위의 두께를 가질 수 있다. 캡핑 층(415)은 TCTA(트리스(4-카르바조일-9-일페닐)아민) 층일 수 있으며, 예를 들어 30 내지 85 nm 범위의 두께를 가질 수 있다. 캐소드(416)는 마그네슘-은 합금(예컨대, Mg:Ag 원자비가 9:1인 것)일 수 있으며, 예를 들어 6 내지 16 nm 범위의 두께를 가질 수 있다. 전자 수송 층(417)은 Bphen(4,7-다이페닐-1,10-페난트롤린) 층일 수 있으며, 예를 들어 30 내지 65 nm 범위의 두께를 가질 수 있다. 방출 층(418)은 도펀트를 (예컨대, 약 10 중량%로) 갖는 시그마-알드리치(Sigma-Aldrich)(미국 미주리주 세인트 루이스 소재)로부터 입수가능한 TPBi(2,2′,2"-(1,3,5-벤진트라이일)-트리스(1-페닐-1-H-벤즈이미다졸)를 포함할 수 있으며, 예를 들어 15 내지 35 nm 범위의 두께를 가질 수 있다. 적합한 도펀트는 피르픽(Firpic)(비스[2-(4,6-다이플루오로페닐)피리디네이토-C2,N](피콜리네이토)이리듐(III))(청색), Irppy3(트리스[2-페닐피리디네이토-C2,N]이리듐(III))(녹색), 및 PQIr((2,4-펜탄다이오네이토)비스[2-(2-퀴놀리닐)페닐]이리듐(III))(적색)을 포함한다. 전자 차단 층(419)은 2TNATA(4,4′,4′′-트리스[2-나프틸(페닐)아미노]트리페닐아민)(시그마-알드리치로부터 입수가능함) 층일 수 있으며, 예를 들어 8 내지 12 nm 범위의 두께를 가질 수 있다. 정공 수송 층(420)은 TCTA(트리스(4-카르바조일-9-일페닐)아민)(시그마-알드리치로부터 입수가능함) 층일 수 있으며, 예를 들어 90 nm 내지 230 nm 범위의 두께를 가질 수 있으며, 이때 더 얇은 층들은 청색 서브픽셀들에 사용되고, 더 두꺼운 층들은 적색 서브픽셀들에 사용되고, 중간 두께는 녹색 서브픽셀들에 사용된다. 정공 주입 층(421)은 산화인듐주석(ITO) 층일 수 있으며, 예를 들어 5 내지 18 nm 범위의 두께를 가질 수 있다. 애노드(682)는 알루미늄 층일 수 있으며, 예를 들어 100 nm의 두께를 가질 수 있다.
도 5는 복수의 픽셀(545)을 포함하는 OLED 디스플레이 패널(500)의 개략 평면도이며, 여기서 각각의 픽셀은 서브픽셀(545a, 545b, 545c)들을 포함한다. 서브픽셀(545a, 545b, 545c)들은 전형적으로 적색, 녹색 및 청색과 같은 상이한 색상들이다. 평균 픽셀 간격(P)이 예시되어 있다. 간격(P)은 최근접 이웃 픽셀들 사이의 피치(pitch)이다. 디스플레이 패널(500)은 서브픽셀(545a, 545b, 545c)들에 사용되는 층들에 따라 본 발명의 디스플레이 패널일 수 있거나 비교용 디스플레이 패널일 수 있다. 추가적인 서브픽셀(예컨대, 황색)이 일부 실시 형태에서 포함될 수 있다. 픽셀 및 서브픽셀 배열은 도 5에 개략적으로 예시된 것과 유사하거나 상이할 수 있다. 예를 들어, 삼각형 패턴, 스트라이프형 패턴, 대각선 패턴, 또는 펜타일(PENTILE) 매트릭스가 당업계에 알려진 바와 같이 사용될 수 있다. 서브픽셀들의 적색과 녹색 쌍들 및 서브픽셀들의 녹색과 청색 쌍들을 포함하는 펜타일 매트릭스의 경우에, 예를 들어 각각의 픽셀은 각각의 픽셀이 4개의 서브픽셀을 포함하도록 적색과 녹색 쌍 및 녹색과 청색 쌍을 포함하는 것으로 이해될 수 있다.
도 6a 내지 도 6c는 각각 적색 OLED 방출 스택(675r), 녹색 OLED 방출 스택(675g), 및 청색 OLED 방출 스택(675b)의 개략 단면도들이다. 각각의 방출 스택(675r, 675g, 675b)은 방출 스택(400)에 대응하고, 방출 스택(400)에 대해 기술된 것과 동일한 유형의 층들을 갖는다. 하나의 방출 스택의 하나 이상의 층들에 사용되는 재료들은 다른 방출 스택에 사용되는 것들과 상이할 수 있다. 예를 들어, 상이한 착색된 방출 스택들에 사용되는 방출 층(418)은 전형적으로 상이한 조성을 가져서 상이한 색상을 제공한다. 하나의 방출 스택의 하나 이상의 층들의 층 두께는 다른 방출 스택의 것들과 상이할 수 있다. 방출 스택(675r, 675g, 675b)들은 또한 서브픽셀(545a, 545b, 545c)들에 대응할 수 있다.
도 7은 방출 OLED 스택(720)의 소멸 구역(701)의 외측에 그리고 그에 근접하게 배치된 하이브리드 색보정 구성요소(710)를 포함하는 유기 발광 다이오드(OLED) 디스플레이(700)의 단면도이다. 소멸 구역(701)은 전형적으로 방출 OLED 스택(720)으로부터의 가시광의 수 개의 파장들만을 z-방향으로 연장시킨다. OLED 스택(720)은 도 4에 예시된 바와 같이 많은 층을 포함할 수 있다. 내측 층(702)은 방출 OLED 스택(720)으로부터 하이브리드 색보정 구성요소(710)를 분리시킨다. 내측 층(702)은 방출 OLED 층(720)에 대한 봉지재(예컨대, 봉지재 층(410)들에 대응함)를 포함할 수 있거나, 터치 센서를 포함할 수 있다. 하이브리드 색보정 구성요소(710)는 색보정 나노구조화된 계면(712) 및 ATL(714)을 포함한다. 나노구조화된 계면(712)은 제1 층(711)과 제2 층(713) 사이에 배치된다. ATL(714)은 제1 층(711)과 OLED 스택(720) 사이에 배치된다.
일부 실시 형태에서, ATL은 각도 변환 나노구조화된 계면을 포함한다. 일부 실시 형태에서, 각도 변환 나노구조화된 계면은 색보정 나노구조화된 계면과 동일하거나 상이한 설계일 수 있다. 일부 실시 형태에서, ATL은 복수의 각도 변환 나노구조화된 계면을 포함한다.
도 8은 제1 층(811)과 제2 층(813) 사이의 계면에 위치된 나노구조화된 계면(812)의 일반화된 개략도(800)이다. 나노구조화된 계면(812)은 평균 평면(814)으로부터, h(x,y)로 표기되는 변위(816)를 갖는다. 나노구조화된 계면(812)은 복수의 피크(815), 및 최근접 이웃 피크들 사이의 평균 간격(S)을 갖는다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 평균은 달리 명시되지 않는 한 비가중 산술 평균을 지칭한다. 나노구조화된 계면(812)의 평균 평면(814)으로부터의 변위(816)의 분산(variance)은 나노구조화된 계면의 성능을 기술하는 데 유용하다.
일부 실시 형태에서, 제1 및 제2 층(811, 813)들은 연속 중합체 상을 갖는 중합체 층들이다. 제1 및 제2 층(811, 813)들 중 어느 하나는 굴절률을 변경시키기 위하여 무기 나노입자들을 포함할 수 있다. 그러한 나노입자들은 전형적으로 평균 크기가 100 nm 미만이다(평균 크기는 나노 입자들의 평균 부피(V)(비가중 산술 평균)로부터 (6 V/π)1/3으로서 결정될 수 있음). 일부 실시 형태에서, 본 명세서의 어딘가 다른 곳에 추가로 기술된 바와 같이 연속 캐스팅 및 경화 공정에서 제2 층(813)을 형성하기 위해 요구되는 나노구조화된 표면을 갖는 공구가 사용된다. 제1 층(811)은, 예를 들어 제2 층(813)의 나노구조화된 표면을 가교결합성 조성물로 백필함으로써 형성될 수 있다. 백필 재료는, 예를 들어 하기 방법들 중 하나의 방법을 사용하여 제1 층(811)을 형성하기 위해 적용될 수 있다: 액체 코팅; 증기 코팅; 분말 코팅; 라미네이션; 딥(dip)-코팅; 또는 롤-투-롤(roll-to-roll) 코팅; 이러한 목록은 제한적인 것으로 의도되지 않는다. 일부 실시 형태에서, 백필 재료는 나노구조화된 계면의 반대편에 평면 표면을 형성한다. 제1 및 제2 층(811, 813)들 각각은 연속 층들(예컨대, 연속 중합체 상을 갖는 층)일 수 있다. 제1 및 제2 층(811, 813)들 각각은 고체 층들(예컨대, 경질 또는 연질 중합체 층들, 또는 무기 층들)일 수 있다.
제2 층(813)은 가교결합된 수지 층일 수 있고, 예를 들어 굴절률이 1.2 내지 1.6의 범위 또는 1.4 내지 1.55의 범위일 수 있다. 굴절률은, 달리 명시되지 않는 한 또는 그 내용이 명백히 달리 지시하지 않는 한, 632 nm에서 측정된 굴절률을 지칭한다. 일부 실시 형태에서, 제1 층(811)은 굴절률이 적어도 1.4, 또는 적어도 1.5, 또는 적어도 1.6, 또는 적어도 1.7, 또는 적어도 1.75이다. 일부 실시 형태에서, 제1 층(811)은 굴절률이 2.2 이하, 또는 2.1 이하, 또는 2.0 이하이다. 일부 실시 형태에서, 제1 층(811)은 굴절률이 제2 층(813)의 굴절률보다 크다. 제1 및 제2 층(811, 813)들은 나노구조화된 계면(812)을 가로질러 굴절률 콘트라스트(refractive index contrast)(제2 층(813)의 굴절률과 제1 층(811)의 굴절률의 차이의 절대값)를 제공한다. 일부 실시 형태에서, 굴절률 콘트라스트는 나노구조화된 계면(812)을 따라 일정하다. 일부 실시 형태에서, 굴절률 콘트라스트는 0.1, 또는 0.2, 또는 0.3 내지 1.0의 범위이다. 일부 실시 형태에서, 제2 층(813)은 초저굴절률 재료, 예를 들어 미국 특허 출원 공개 제2012/0038990호(하오(Hao) 등)에 기술된 것들이며, 1.2 내지 1.35 범위의 굴절률을 갖고, 제1 층(811)은 굴절률이 1.6 초과 또는 1.7 초과인 고굴절률 층이다.
전형적으로, 큰 굴절률 콘트라스트를 가질 것이 요구되는데, 이는 나노구조화된 계면을 통해 투과되는 회절능이 굴절률 콘트라스트의 제곱에 비례하기 때문이고, 이것은 제1 층(811)에 대해 고굴절률 재료를 이용함으로써 달성될 수 있다. 제1 층(811)에 대한 적합한 재료들의 예들은 하기를 포함한다: 고굴절률 무기 재료들; 고굴절률 유기 재료들; 나노입자 충전된 중합체 재료; 질화규소; 고굴절률 무기 재료들로 충전된 중합체들; 및 고굴절률 공액 중합체들. 고굴절률 중합체들 및 단량체들의 예들은 문헌[C. Yang, et al., Chem. Mater. 7, 1276 (1995), 및 R. Burzynski, et al., Polymer 31, 627 (1990)] 및 미국 특허 제6,005,137호에 기재되어 있으며, 이들 모두는 본 발명에 모순되지 않는 정도로 본 명세서에 참고로 포함된다. 고굴절률 무기 재료들로 충전된 중합체들의 예는 미국 특허 제6,329,058호에 기술되어 있다. 나노입자 충전된 중합체 재료용 나노입자들의 예들은 하기의 고굴절률 재료들을 포함한다: TiO2, ZrO2, HfO2, 또는 다른 무기 재료들.
일부 실시 형태에서, 나노구조화된 계면(812)은 실질적으로 방위각에 대해 대칭인 파워 스펙트럼 밀도(power spectral density, PSD)를 갖는다. PSD는, x-y 평면의 일정 면적에 걸친 
- 여기서 
는 x-y 평면에서의 벡터임 - 로도 표기되는 변위 h(x,y)의 2차원 푸리에 변환의 크기 제곱(magnitude squared)을 취하고 h(x,y)에서의 피크들 사이의 평균 간격과 비교하여 충분히 큰 면적의 경우 그 일정 면적으로 나눔으로써 산출되어, 푸리에 변환의 크기 제곱 대 면적의 비가 면적에 대략 독립적이게 한다. 파수 벡터( 
)(k로도 표기됨)에서의 PSD는 충분히 큰 면적( 
)에 대해
로서 표현될 수 있다. 전형적으로, 평균 간격은 1 마이크로미터 미만이고, 10 마이크로미터 × 10 마이크로미터의 정사각형 면적은 PSD를 결정하기 위한 충분히 큰 면적이다. PSD는 길이의 네제곱 단위를 갖는다. PSD의 정의로부터, PSD의 2차원 푸리에 공간 적분이 나노구조화된 계면의 평균 변위로부터의 변위의 분산과 (2π)2의 곱이라는 결론이 나온다. 본 명세서에 기술된 실질적으로 방위각에 대해 대칭인 파워 스펙트럼 밀도들을 이용하는 것은, PSD가 적합하게 선택될 때 OLED 디스플레이의 축상 출력(예컨대, 밝기, 색상 및 콘트라스트)을 크게 변경하지 않고서 원하는 색보정 또는 각도 변형을 제공하는 데 유용한 것으로 밝혀졌다. 본 명세서의 어딘가 다른 곳에 기술된 파워 스펙트럼 밀도들을 갖는 나노구조화된 계면들은 나노구조화된 표면을 갖는 공구를 사용하여 제조될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 공구는 기재 내에 부분적으로 매설된 복수의 입자를 포함한다. 공구를 제조하기에 유용한 기법은 미국 특허 출원 공개 제2014/0193612호(유(Yu) 등) 및 미국 특허 제8,460,568호(데이비드(David) 등)에 기술되어 있다. 공구의 나노구조화된 표면은 원자간력 현미경법(AFM)에 의해 특성화될 수 있고, 이것은, 예를 들어 고속 푸리에 변환을 통해 표면의 PSD를 결정하는 데 사용될 수 있다.
유용한 나노구조화된 계면 및 나노구조화된 계면을 제조하는 방법에 대한 추가의 상세 사항이 미국 가특허 출원 제62/342620호(프라이어 등) 및 제62/414127호(에릭슨 등), 및 PCT 공개 WO 2017/205174호(프라이어 등)에 기술된 것을 볼 수 있다.
일부 실시 형태에서, 색보정 구성요소는 체적 확산 필름이거나 이를 포함한다. OLED 디스플레이 패널에 근접하게 배치될 때 소정의 확산 필름은 OLED 디스플레이 패널의 색변이를 감소시키는 것으로 밝혀졌다. 일부 실시 형태에서, 확산 필름은 상호연결된 기공들 및 채널들을 포함하는 중합체 층을 포함하는 중합체 필름이다. 일부 실시 형태에서, 확산 필름은, 무공극이고 중합체 매트릭스 중에 균일하게 분산된 입자들을 포함하는 중합체 층을 포함하는 중합체 필름이다.
용어 "탁도"는 광각 광 산란을 지칭하며, 이러한 경우에는 디스플레이로부터 방출되는 광이 모든 방향으로 확산되어 콘트라스트의 손실을 야기한다. 더 상세하게는, 용어 "벌크 탁도"는 수 밀리미터(mm)의 넓은 샘플링 빔으로 측정된 광각 광 산란을 지칭하는 것으로, 이는, 중합체 필름의 상기 수 밀리미터 개구로부터의 평균 결과를 제공하도록 하기 위한 것이다. 또한, 더 상세하게는, 용어 "미세-탁도"는 수십 마이크로미터의 더 작은 조명 면적(즉, 100 마이크로미터 미만, 예를 들어 10 내지 40 마이크로미터)에 의해 측정된 바와 같은 광각 광 산란을 지칭하는 것으로, 평균 미세-탁도 측정치는, 중합체 필름의 수 밀리미터에 걸쳐 연장되는, 각각 면적이 수십 마이크로미터인 많은 측정치로부터의 평균 결과를 나타내도록 한 것이다.
용어 "정규화된 미세-탁도 불균일도"는 적어도 1 mm에 걸쳐, 그리고 전형적으로 수 밀리미터에 걸쳐 측정될 때 미세-탁도의 평균 값에 대한 미세-탁도의 표준 편차의 비를 지칭한다. 미세-탁도의 표준 편차는 미세-탁도 노이즈의 척도이다. 이와 같이, 정규화된 미세-탁도 불균일도는 미세-탁도 신호에 대한 시각적 미세-탁도 노이즈의 비에 대한 측정기준(metric)이다.
용어 "투명도"는 협각 산란을 지칭하는 것으로, 여기서는 광이 고도로 집중되어 소각(small angle) 범위로 확산된다. 소정 투명도를 갖는 것의 효과는 기본적으로 시편을 통해 아주 작은 세부적인 부분을 얼마나 잘 볼 수 있는지를 기술한다.
탁도, 투명도 및 가시광 투과율은 ASTM D1003-13 시험 표준에 기재된 바와 같이 결정될 수 있다.
일부 실시 형태에서, ATL은 하기 특징을 갖는 중합체 필름이거나 이를 포함한다: 적어도 70%(바람직하게는 적어도 80%, 또는 바람직하게는 적어도 85%, 또는 더 바람직하게는 적어도 90%)의 투명도; 적어도 85%(바람직하게는 적어도 90%)의 가시광 투과율; 15% 내지 80%(바람직하게는 20% 내지 80%, 더 바람직하게는 30% 내지 70%, 그리고 더욱 더 바람직하게는 30% 내지 50%)의 벌크 탁도. 소정 실시 형태에서, 본 발명의 중합체 필름은 중합체 필름에 걸쳐 12% 이하(바람직하게는 10% 미만, 또는 더 바람직하게는 8% 미만)의 정규화된 미세-탁도 불균일도를 갖는다. 그러한 필름은 ATL로서 사용될 때 제어된 국소 균일성을 갖는 광학 확산기로서 기능할 수 있다. 투명도, 투과율, 및 벌크 탁도는 헤이즈 가드 플러스(HAZE Gard Plus)(미국 메릴랜드주 콜럼비아 소재의 비와이케이 가드너(BYK Gardner)로부터 입수됨)를 사용하여 측정될 수 있으며, 이것은 중합체 필름의 18 밀리미터(mm) 개구의 샘플링 빔으로부터의 측정치를 보고한다. 바람직한 투명도, 투과율 및 탁도 범위는 본 발명의 디스플레이의 경우, 본 발명에 사용되는 디스플레이 패널에 대한 상이한 설계 공간으로 인해, 종래의 디스플레이에 사용될 때 대응하는 바람직한 범위와 상이할 수 있다.
도 9에서 보이는 바와 같이, ATL(900)은 중합체 필름이거나 이를 포함하며, 여기서 중합체 필름은 2개의 주 표면을 갖는 제1 중합체 층(910)을 포함한다. 일부 실시 형태에서, 제1 중합체 층(910)은 n1의 굴절률을 갖는 제1 재료를 포함하는 제1 중합체 영역(911); 및 제1 중합체 영역(911) 내의 상호연결된 기공들 및 채널들의 네트워크를 포함하는 제2 영역(912)을 포함하며, 채널들은 n2의 굴절률을 갖는 제2 재료를 포함한다. 일부 실시 형태에서, 제1 재료는 제1 탄성 중합체 재료 및 선택적인 입자들을 포함한다. 일부 실시 형태에서, 제2 재료는 제2 중합체 재료 및 선택적인 입자들; 및/또는 공기를 포함한다.
전형적으로, 복수의 상호연결된 기공 및 채널은 중공 터널들 또는 터널-유사 통로들을 통해 서로 연결된 기공들을 포함한다. 소정 실시 형태에서, 네트워크에는, 다수의 복수의 상호연결된 기공 및 채널이 존재할 수 있다. 소정 실시 형태에서, 소량의 폐쇄되거나 연결되지 않은 기공들이 존재할 수 있다.
전형적으로, 이러한 기공들 및 채널들은 2 마이크로미터 이하의 평균 단면(예를 들어, 구형 기공에 대한 직경)을 갖는다. 달리 말하면, 상호연결된 기공들 및 채널들의 네트워크는 크기가 2 마이크로미터 미만인 산란 입자와 유사한 각도-평균 산란 특성을 갖는다.
(제1 중합체 영역의) 제1 재료는 n1의 굴절률을 갖는다. (제2 상호연결된 영역의) 제2 재료는 n2의 굴절률을 갖는다. 이들 영역의 재료는 n1이 n2와는 상이하도록 선택된다. 소정 실시 형태에서, |n1-n2|는 적어도 0.01이다. 소정 실시 형태에서, |n1-n2|는 적어도 0.02, 또는 적어도 0.03, 또는 적어도 0.04, 또는 적어도 0.05, 또는 적어도 0.1이다. 소정 실시 형태에서, |n1-n2| n1은 최대 0.5이다. 소정 실시 형태에서, n1은 n2의 0.5 이내이거나, n1은 n2의 0.4 이내이거나, n1은 n2의 0.3 이내이거나, n1은 n2의 0.2 이내이거나, n1은 n2의 0.1 이내이다. 이와 관련하여, "이내"는 0.5(또는 0.4, 또는 0.3, 또는 0.2, 또는 0.1) 초과 이내 또는 미만 이내임을 의미한다. 예를 들어, 본 명세서에 참고로 포함된 국제 공개 WO 2018/204675호(하오 등)를 참조한다.
도 10에서 보이는 바와 같이, 일부 실시 형태에서, ATL은 2개의 주 표면을 갖는 중합체 층(1010)을 포함하는 중합체 필름(1000)이거나 이를 포함하며, 여기서 중합체 층(1010)은 중합체 매트릭스 및 입자들(바람직하게는, 중합체 입자들)을 포함하고, 바람직하게는 무공극이다. 제1 중합체 층(1010)은 굴절률 n1을 갖는 제1 중합체 매트릭스(1011); 및 굴절률 n2를 갖는, 제1 중합체 매트릭스 내에 균일하게 분산된 입자(1012)들을 포함하며, 여기서 입자들은 제1 중합체 층의 부피를 기준으로 30 부피% 미만의 양으로 존재하고, 입자 크기 범위가 400 나노미터(nm) 내지 3000 nm이고; n1은 n2와 상이하다. 그러한 중합체 필름은 광학 기능의 광학 확산기를 갖는다.
소정 실시 형태에서, 중합체 재료는 접착제 재료이다. 소정 실시 형태에서, 적어도 하나의 접착제 재료는 광학 투명 접착제(OCA)를 포함한다. 소정 실시 형태에서, 광학 투명 접착제는 아크릴레이트, 폴리우레탄, 폴리올레핀(예컨대, 폴리아이소부틸렌(PIB)), 실리콘, 또는 이들의 조합으로부터 선택된다. 예시적인 OCA는 정전기 방지 광학 투명 감압 접착제에 관한 국제 공개 WO 2008/128073호(쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티 컴퍼니(3M Innovative Property Co.)) 및 연신 해제 OCA에 관한 국제 공개 WO 2009/089137호(셔만(Sherman) 등), 인듐 주석 산화물 상용성 OCA에 관한 미국 특허 출원 공개 제2009/0087629호(에버러츠(Everaerts) 등), 광학 투과성 접착제를 갖는 정전기 방지 광학 구조물에 관한 미국 특허 출원 공개 제2010/0028564호(쳉(Cheng) 등), 부식 감수성 층과 양립가능한 접착제에 관한 미국 특허 출원 공개 제2010/0040842호(에버러츠 층), 광학 투명 연신 해제 접착 테이프에 관한 미국 특허 출원 공개 제2011/0126968호(돌레잘(Dolezal) 등), 및 연신 해제 접착 테이프에 관한 미국 특허 제8,557,378호(야마나카(Yamanaka) 등)에 기재된 것들을 포함한다. 적합한 OCA는, 예를 들어 미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠 컴퍼니로부터 입수가능한 쓰리엠 OCA 8146과 같은 광학 투명 아크릴 감압 접착제를 포함한다.
입자들은 입자 크기 범위가 400 나노미터(nm) 내지 3000 nm, 또는 입자 크기 범위가 700 nm 내지 2.0 마이크로미터(마이크로미터)이다. 이와 관련하여, "입자 크기"는 입자의 최장 치수를 지칭하며, 이는 구형 입자들의 직경이다. "입자 크기 범위"는 최소부터 최대까지의 입자 크기의 분포(평균이 아님)를 지칭한다. 따라서, 입자들은 크기가 반드시 균일한 것은 아니다. 입자 크기는 주사 전자 현미경법(SEM)에 의해 결정될 수 있다.
입자들은 다양한 형상일 수 있으며, 이에는 다면체, 평행육면체, 다이아몬드형, 원통, 아치형, 아치형 원통, 라운드형(예컨대, 난형(oval) 또는 구형 또는 등축형), 반구, 검드롭형(gumdrop), 벨, 원추, 절두원추형 원추, 불규칙형, 및 이들의 혼합형이 포함된다. 소정 실시 형태에서, 입자들은 구형 비드들이다.
본 발명의 중합체 필름은 2개의 주 표면을 갖는 제1 중합체 층을 포함할 수 있으며, 제1 중합체 층은 제1 중합체 매트릭스 및 그 안에 균일하게 분산된 입자들(바람직하게는, 중합체 입자들)을 포함한다. 입자들은 굴절률 n2를 갖고, 입자들이 분산되어 있는 제1 중합체 매트릭스는 굴절률 n1을 가지며, 여기서 n1은 n2와 상이하다. 소정 실시 형태에서, |n1-n2|는 적어도 0.01이다. 소정 실시 형태에서, |n1-n2|는 적어도 0.02, 또는 적어도 0.03, 또는 적어도 0.04, 또는 적어도 0.05이다. 소정 실시 형태에서,|n1-n2|은 최대 0.5이다. 소정 실시 형태에서, n1은 n2의 0.5 이내이거나, n1은 n2의 0.4 이내이거나, n1은 n2의 0.3 이내이거나, n1은 n2의 0.2 이내이거나, n1은 n2의 0.1 이내이다. 이와 관련하여, "이내"는 0.5(또는 0.4, 또는 0.3, 또는 0.2, 또는 0.1) 초과 이내 또는 미만 이내임을 의미한다.
입자들은 바람직하게는 유기 중합체 입자들이지만, 다른 입자들이 마찬가지로 사용될 수 있다. 예시적인 비-유기 입자들에는 SiO2, Al2O3, ZrO2, ZnO, 및 이들의 혼합물이 포함된다. 유기 입자들에 사용하기 위한 예시적인 유기 중합체는 실리콘, 예컨대 폴리다이메틸실록산(PDMS), 폴리우레탄, 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA), 폴리스티렌, 또는 이들의 조합으로부터 선택되는 유기 중합체 재료를 포함한다.
소정 실시 형태에서, 입자들은 제1 중합체 층의 부피를 기준으로 30 부피%(vol%) 미만의 양으로 제1 중합체 층에 존재한다. 소정 실시 형태에서, 입자들은 제1 중합체 층의 총 부피를 기준으로 최대 25 부피%, 최대 20 부피%, 또는 최대 15 부피%의 양으로 제1 중합체 매트릭스에 존재한다. 소정 실시 형태에서, 입자들은 제1 중합체 층의 총 부피를 기준으로 적어도 0.5 부피%(또는 적어도 1 부피%)의 양으로 제1 중합체 매트릭스에 존재한다.
ATL 구성요소로서 유용한 중합체 필름에 대한 추가의 상세 사항은, 예를 들어 국제 공개 WO 2018/204648호 (하오 등) 및 WO 2018/204675호(하오 등)에 기술되어 있다.
일부 실시 형태에서, ATL(150)은 표면 확산기이거나 이를 포함한다. 표면 확산기는 종종 미세구조화된 계면을 포함하는데, 여기서 미세구조화된 특징부는 약 1 마이크로미터 내지 약 1000 마이크로미터의 범위 내의 하나의 치수, 예컨대 길이, 폭, 높이, 평균 변위, 또는 특징부들 사이의 간격을 갖는다.
도 11은 제1 평탄 주 표면(1112)과 제2 평탄 주 표면(1113) 사이에서 미세구조화된 표면(1111)을 포함하는 ATL(1100)의 도면이다. 미세구조화된 계면(1111)은 평균 평면(1114)으로부터 변위(1115)를 갖는다. 나노구조화된 계면(1111)은 복수의 피크(1117), 및 최근접 이웃 피크들 사이의 평균 간격(1116)을 갖는다. 미세구조화된 표면(1111)에서의 광의 각도 변환에 영향을 미치는 인자는, 예를 들어 광학 필름(1110)의 굴절률, 미세구조화된 표면(1111)과 접촉하는 매질의 굴절률, 및 미세구조화된 표면(1111)에 입사하는 광의 각도를 포함할 수 있다.
일부 실시 형태에서, 국제 공개 WO 2018/130926호 및 WO 2018/130926호(더크스(Derks) 등)에서 예시적으로 기술된 바와 같이, ATL은 미세구조화된 표면을 갖는 광학 필름을 포함한다. 미세구조화된 표면은 미세구조화된 표면의 기준 평면으로부터 비스듬한 복수의 소면(facet)을 포함하는 복수의 프리즘형 구조체의 불규칙한 분포를 포함한다. 프리즘형 구조체들이 개별적으로 불규칙하거나 랜덤일 수 있지만, 프리즘형 구조체들의 소면들은 소면들의 표면 방위 분포가 기준 평면을 따라 실질적으로 균일할 수 있도록 크기 설정되고 비스듬히 놓이며 분포될 수 있는 반면, 소면들의 표면 극 분포는 기준 평면에 수직으로 입사하는 광의 피크 투과와 상관되는 극 범위 내에 실질적으로 속할 수 있다. 소면들의 이러한 분포는 실질적으로 전체 주 표면을 프리즘형 구조체들로 덮으면서, 밑각(base angle)들의 등가 분포를 갖는 원추형 프리즘형 구조체들의 앙상블(ensemble)의 광학 분포 특성과 같은, 원추형 광학 분포 특성에 근사한 미세구조화된 표면의 광학 분포 특성을 생성할 수 있다. 상호연결된 소면 표면들의 사용은 광학 필름의 실질적으로 전체 표면이 미세구조화된 표면에 의해 덮일 수 있게 할 수 있다.
다른 실시 형태에서, ATL은 주 표면으로부터 돌출되는 입자들을 포함하는 표면 확산기이다.
일부 실시 형태에서, ATL은 파장 및 편광 의존성 부분 반사기이거나 이를 포함한다. 일부 실시 형태에서, 부분 반사기는 광학 스택을 포함하며, 광학 스택은 요구되는 파장 및 편광 의존성 반사율 및 투과율을 제공하는 복수의 광학 반복 유닛을 포함한다.
부분 반사기는 반사성 편광기로 또는 부분 반사성 편광기로 지칭될 수 있는데, 그 이유는 부분 반사기가, 일부 실시 형태에서, 하나의 편광 상태에 대해서는 반사 대역을 갖고 직교 편광 상태에 대해서는 그렇지 않기 때문이다. 반사 대역은 전형적으로 97% 미만, 또는 95% 미만, 또는 90% 미만, 또는 75% 미만, 또는 60% 미만의, 차단축을 따라 편광된 수직 입사 광에 대한 평균 반사율을 갖는다. 반사 대역은 98% 초과의 평균 반사율을 전형적으로 제공하는 종래의 다층 광학 필름 미러 또는 반사성 편광기의 반사 대역보다 더 약할 수 있다. 부분 반사기는 제어된 대역 에지 및 입사각에 따른 조정된 반사율을 갖는 복굴절 다층 광학 필름일 수 있다. 일부 실시 형태에서, 부분 반사기는 디스플레이에 통합될 때 최소의 축상 시각적 효과를 갖지만 원하는 축외 파장에 대한 광학 이득을 생성하도록 설계된다. 본 발명의 부분 반사기를 하이브리드 색보정 구성요소에서 ATL로서 이용하는 것이 ATL에서 전파되는 광의 주어진 각도 분포에 대한 강도 분포를 적절히 조정할 수 있음이 밝혀졌다.
본 발명의 파장 및 편광 의존성 부분 반사기 또는 반사성 편광기는 전형적으로 각각의 광학 반복 유닛이 중합체 층일 수 있는 제1 및 제2 층들을 포함하는 복수의 광학 반복 유닛을 포함하는 광학 스택을 포함하는 다층 광학 필름이다. 도 12는 다층 광학 필름(1200)의 예시적인 광학 반복 유닛(ORU)의 개략 사시도이다. 도 12는 다층 광학 필름(1200)의 2개의 층만을 도시하는데, 이 다층 광학 필름은 하나 이상의 인접한 패킷(packet)들 또는 스택들로 배열된 수십 또는 수백 개의 그러한 층들을 포함할 수 있다. 필름(1200)은 개별 미세층(1202, 1204)들을 포함하며, 여기서 "미세층들"은 그러한 층들 사이의 복수의 계면에서 반사되는 광이 보강(constructive) 또는 상쇄(destructive) 간섭을 겪어서 다층 광학 필름에 요구되는 반사 또는 투과 특성을 제공하도록 충분히 얇은 층을 지칭한다. 미세층(1202, 1204)들은 함께 다층 스택의 하나의 광학 반복 유닛(ORU)을 나타낼 수 있는데, 이때 ORU는 스택의 두께 전체에 걸쳐 반복 패턴으로 반복되는 층들의 최소 세트이다. 미세층들은 상이한 굴절률 특성을 가져서, 일부 광이 인접 미세층들 사이의 계면에서 반사된다. 자외선, 가시광선, 또는 근적외선 파장에 있는 광을 반사하도록 설계된 광학 필름의 경우, 각각의 미세층은 전형적으로 약 1 마이크로미터 미만의 광학 두께(즉, 물리적 두께에 관련 굴절률을 곱한 값)를 갖는다. 그러나, 요구되는 대로, 필름의 외측 표면에 있는 스킨 층, 또는 미세층들의 패킷들을 분리하는, 필름 내에 배치된 보호 경계 층(PBL)과 같은 더 두꺼운 층이 또한 포함될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 미세층들의 단일 패킷 또는 스택만이 본 발명의 광학 필름 내에 포함된다.
예시적인 다층 광학 필름은 중합체 재료로 구성되며, 공압출, 캐스팅, 및 배향 공정을 사용하여 제조될 수 있다. 미국 특허 제5,882,774호(존자(Jonza) 등) "광학 필름", 미국 특허 제6,179,948호(메릴(Merrill) 등) "광학 필름 및 그의 제조를 위한 공정(Optical Film and Process for Manufacture Thereof)", 미국 특허 제6,783,349호(니빈 등) "다층 광학 필름을 제조하기 위한 장치(Apparatus for Making Multilayer Optical Films)", 및 미국 특허 출원 공개 제2011/0272849호(니빈 등) "다층 중합체 필름을 제조하기 위한 피드블록(Feedblock for Manufacturing Multilayer Polymeric Films)"을 참조한다.
일부 실시 형태에서, ATL은 적어도 제1 저굴절률 층으로 이루어지며, 제1 층은 제1 표면 및 제2 표면을 가지며, 제1 표면은 OLED 스택과 제2 표면 사이에 배치된다. 저굴절률 층은 소정의 내부 각도 범위로 전파되는 광이 제1 표면에서 내부 전반사되게 하는 굴절률(nl)을 갖는다. 저굴절률 층은 532 nm의 파장에서 nl < 1.40 미만의 굴절률을 가질 수 있다. 일부 실시 형태에서, n1은 532 nm의 파장에서 1.20 내지 1.40이다. 일부 실시 형태에서, n1은 532 nm의 파장에서 1.35 내지 1.40이다.
실시예
실시예는 매칭된 OLED 디바이스들 및 색보정 구성요소들의 이점을 예시하는 것으로 대체로 제시되어 있다. 시험 결과는 일반적으로 일정 범위의 시야각에 걸쳐 밝기 및 색변이의 성능 측정기준에 초점을 둔다. 예를 들어 광학 측정에 사용되는 제조된 시험 쿠폰은 상업적 용도를 위한 최종 디스플레이 디바이스와 반드시 동일할 필요는 없다. 본 발명의 특정 실시예는 제한적인 것으로 여겨지지 않아야 한다.
시험 방법
일부 OLED 측정 방법은 휘도-전류-전압(LIV) 및 전계발광 스펙트럼 측정을 포함한다. 이들 측정은 PR655 분광방사계(미국 캘리포니아주 채스워스 소재의 포토 리서치, 인크.(Photo Research, Inc.)) 및 키슬리(Keithley) 2400 소스미터(Sourcemeter)(미국 오하이오주 클리브랜드 소재의 키슬리 인스트루먼츠 인크.(Keithley Instruments Inc.))를 이용할 수 있다. 하기의 광학 측정치는 PR655 카메라에 대해, 색보정 구성요소들을 갖거나 갖지 않은 상태의 OLED 디바이스를 회전시킴으로써 각도의 함수로서 얻었다.
대조군으로서 색보정 구성요소 없이 각각의 OLED 디바이스를 시험하였다. 후속적으로, 색보정 구성요소를 OLED에 라미네이팅하고, 다시 밝기 및 색상 특성에 대해 평가하였다.
확산 접착제 유형 색보정 구성요소에 대한 투과율, 탁도, 및 투명도 측정을 헤이즈가드(Hazegard)(독일 베젤 소재의 비와이케이-케미 게엠베하(BYK-Chemie GmbH), ASTM D1003-13에 따름)를 사용하여 실시하였다.
OLED 샘플 제조:
약 10-7 Torr의 기저 압력에서 유기 및 금속 층들에 대해 표준 진공 열 증발을 사용하여 청색 OLED 시험 쿠폰을 제작하였다. 약 10-3 토르의 기저 압력에서 산화물 층에 대해 진공 스퍼터링을 사용하였다. 스퍼터링된 Al2O3 층(50 nm), 증발을 통해 침착된 유기 평탄화 층(E-200, 이엠 인덱스(EM Index))(2.5 μm) 및 제2 Al2O3(50 nm) 층으로 이루어진 일련의 봉지 층들을 OLED 캡핑 층의 상부에 침착시켰다.
확산 접착제 유형 색보정 구성요소의 제조
확산 접착제 유형의 색보정 구성요소의 일부 제조 방법은 미국 특허 제9,960,389호(하오 등)에 기술되어 있다. 베이스 접착제 용액을 다음과 같이 제조하였다. EHA(55 부), iBOA(25 부), HEA(20 부), 및 0.02 부의 D-1173을 첨가함으로써 단량체 프리믹스를 제조하였다. 혼합물을 질소(불활성) 분위기 하에서, 자외선 발광 다이오드(UVA-LED)에 의해 발생된 자외 방사선에 노출시킴으로써 부분 중합하여, 점도가 약 1000 센티푸아즈(cps)인 코팅가능한 시럽을 생성하였다. 이어서, HDDA(0.15 부), 이르가큐어 651(0.15 부), 및 KBM-403(0.05 부)을 시럽에 첨가하여 균질한 접착제 코팅 용액을 형성하였다.
이들 실시예의 경우, 확산 접착제는 굴절률이 1.48인 베이스 아크릴 접착제 매트릭스 내로 로딩된 2 μm 직경의 실리콘 비드(토스펄(TOSPEARL) 120A, 굴절률 1.42; 미국 뉴욕주 워터포드 소재의 모멘티브 퍼포먼스 머티리얼즈로부터 입수가능함)를 포함하였다. 먼저, 비드를 접착제 용액에 첨가하고, 이어서 오버헤드 지피(Jiffy) LM 핀트(Pint) 혼합기(미국 캘리포니아주 코로나 소재의 지피 믹서 컴퍼니 인크(Jiffy Mixer Co. inc)에 의해 제조됨)를 사용하여 2시간 동안 기계적으로 교반하였다. 기계적 교반 후, 혼합물을 추가 24시간 동안 혼합 롤러 상에 놓아두었다.
나노구조체 유형 색보정 구성요소의 제조
나노구조화된 필름 유형 색보정 구성요소는 PCT 공개 WO 2017/205174호(프라이어 등)에 전반적으로 기술되어 있다. 이들 실시예의 경우, 굴절률 정합 젤(index matching gel)(n= 1.46)을 사용하여 나노구조화된 필름을 OLED 디바이스에 라미네이팅하였다. 이러한 나노구조화된 필름은 125 nm의 제곱평균제곱근 진폭(root-mean-square amplitude)(Var로도 표기됨)을 갖고, 25 rad/μm-1 내지 37 rad/μm-1 파수의 환체 내에 집중된 실질적으로 방위각 대칭인 파워 스펙트럼 밀도(PSD)를 갖는 저굴절률 층과 고굴절률 층 사이의 나노구조체들을 이용하였다. 베어(bare) OLED 디바이스의 기준선 측정 후에, 고굴절률(예를 들어, n=1.85) 나노구조화된 층을 두 번째 측정을 위해 OLED 스택에 라미네이팅하였다.
실시예 OLED들의 설명
도 13은 청색 OLED 서브픽셀(1300)의 단면도이다. 애노드(1304)는 알루미늄(Al)의 100 nm 두께 층 상에 침착된 인듐-주석-산화물(ITO)로부터 형성된다. 유기 층들은 EL022S(호도가야 케미칼(Hodogaya Chemical))의 87 내지 113 nm 두께의 정공 수송 층(HTL)(1308), EL301(호도가야 케미칼)의 10 nm 두께의 HTL 층(1312), BH900(선파인 케미칼(Sunfine Chemical)) 내에 도핑된 BD200(선파인 케미칼)의 10 부피% 혼합물로 이루어진 20 nm 두께의 방출 층(EML)(1316), 및 TPBi(1,3,5-트리스(1-페닐 -1H벤즈이미다졸- 2-일)벤젠, 룸텍(Lumtec))의 50 nm 두께의 전자 수송 층(ETL)(1320)을 포함한다. 불화리튬(LiF)의 1.5 nm 두께의 전자 주입 층(EIL)을 ETL과 캐소드 사이에 침착시켰다. 캐소드(1324)는 마그네슘(Mg) 내에 도핑된 은(Ag)의 10 부피% 혼합물로부터 형성된다. 캐소드 위에, TCTA(4,4',4"-트리스(카르바졸-9-일)트라이페닐아민, 룸텍)의 65 nm 두께의 캡핑 층(CPL)(1328)이 있다. CPL 위에, E-200(이엠 인덱스)의 하나의 층을 둘러싸는 Al2O3의 2개의 무기 층을 포함하는 박막 봉지(TFE)(1332)가 있다.
도 14는 녹색 OLED 서브픽셀(1400)의 단면도이다. 애노드(1404)는 알루미늄(Al)의 100 nm 두께 층 상에 침착된 인듐-주석-산화물(ITO)로부터 형성된다. 유기 층들은 EL022S(호도가야 케미칼)의 132 내지 158 nm 두께의 정공 수송 층(HTL)(1408), EL301(호도가야 케미칼)의 10 nm 두께의 HTL 층(1412), TPBi(1,3,5-트리스(1-페닐-1H벤즈이미다졸-2-일)벤젠, 룸텍) 내에 도핑된 Ir(ppy)3(fac-트리스(2-페닐피리딘)이리듐(III), 룸텍)의 10 부피% 혼합물을 포함하는 30 nm 두께의 방출 층(EML)(1416), 및 TPBi(룸텍)의 50 nm 두께의 전자 수송 층(ETL)(1420)을 포함한다. 캐소드(1424)는 마그네슘(Mg) 내에 도핑된 은(Ag)의 10 부피% 혼합물로 형성된다. 캐소드 위에, TCTA(4,4',4"-트리스(카르바졸 -9-일)트라이페닐아민, 룸텍)의 65 nm 두께의 캡핑 층(CPL)(1428)이 있다. CPL 위에, E-200(이엠 인덱스)의 하나의 층을 둘러싸는 Al2O3의 2개의 무기 층을 포함하는 박막 봉지(TFE)(1432)가 있다.
도 15는 적색 OLED 서브픽셀(1500)의 단면도이다. 애노드(1504)는 알루미늄(Al)의 100 nm 두께 층 상에 침착된 인듐-주석-산화물(ITO)로부터 형성된다. 유기 층들은 EL022S(호도가야 케미칼)의 187 내지 213 nm 두께의 정공 수송 층(HTL)(1508), EL301(호도가야 케미칼)의 10 nm 두께의 HTL 층(1512), TPBi(1,3,5-트리스(1-페닐-1H벤즈이미다졸-2-일)벤젠, 룸텍) 내에 도핑된 Ir(mdq)2(acac)(비스(2-메틸다이벤조[f,h]퀴녹살린)(아세틸아세토네이트)이리듐(III), 룸텍)의 10 부피% 혼합물로 이루어진 30 nm 두께의 방출 층(EML)(1516), 및 TPBi(룸텍)의 50 nm 두께의 전자 수송 층(ETL)(1520)을 포함한다. 캐소드(1524)는 마그네슘(Mg) 내에 도핑된 은(Ag)의 10 부피% 혼합물로 형성된다. 캐소드 위에, TCTA(4,4',4"-트리스(카르바졸-9-일)트라이페닐아민, 룸텍)의 65 nm 두께의 캡핑 층(CPL)(1528)이 있다. CPL 위에, E-200(이엠 인덱스)의 하나의 층을 둘러싸는 Al2O3의 2개의 무기 층을 포함하는 박막 봉지(TFE)(1532)가 있다.
실시예들의 모델링
청색, 녹색, 및 적색 OLED 서브픽셀 스택들에 대한 OLED 밝기 및 색상 성능을 도 16a 내지 도 16e에 도시된 5개의 구성에서 광학 모델을 사용하여 시뮬레이션하였다. 도 16a는 대조군을 나타내고, 도 16b는 산란 단독을 나타내며, 도 16c는 나노구조체 단독을 나타내고, 도 16d는 하이브리드 산란-대-나노구조체를 나타내는 반면, 도 16e는 하이브리드 나노구조체-대-산란을 나타낸다. 이들 구성의 설명이 하기에 제공된다. 모델에의 입력들은 각각의 층에 대한 순서, 두께, 굴절률 및 소광 계수를 포함한다. 각각의 층에 대한 굴절률 및 소광 계수를 제이.에이. 울람 분광 타원계(J.A. Woollam Spectroscopic Ellipsometer) 상에서 가변 입사각 분광 타원법(variable angle spectroscopic ellipsometry)에 의해 측정하였다.
대조 구성(16a)(1600A)은 적색, 녹색 또는 청색 OLED 서브픽셀 스택(1604A) 또는 TFE(1608A)의 상면에 색보정 구성요소(CCC)가 부가되지 않은 경우이다. 제2 구성(16b)(1600B)에서, 체적 확산기(volume diffuser) CCC가 TFE(1606B)의 상면에 부가된다. 다양한 수준의 탁도(50, 80, 및 95%)를 갖는 3개의 체적 확산기 CCC(1608B)가 서브픽셀 스택(1604B) 위에 모델링된다. 제3 경우(16c)(1600C)에서, 나노구조화된 필름 CCC(1612C)가 TFE(1609C)의 상면에 그리고 서브픽셀 스택(1604C) 위에 부가된다. 제4 경우(16d)(1600D)에서, 체적 확산기 CCC(1608D)와 나노구조화된 필름 CCC(1612D)의 조합이, 체적 확산기가 TFE와 나노구조화된 필름 사이에 있는 상태로, TFE(1606D)의 상면에, 서브픽셀 스택(1604D) 위에 적용된다. 제5 경우(16e)(1600E)에서, 나노구조화된 필름 CCC(1612E)와 체적 확산기(1616E)의 조합이, 나노구조화된 필름이 TFE와 체적 확산기 사이에 있는 상태로, TFE(1608E)의 상면에 그리고 서브픽셀 스택(1604E) 위에 적용된다. 제4 및 제5 경우들 둘 모두에서, 체적 확산기의 탁도 수준은 50, 80 및 95% 탁도 수준에서 모델링된다.
도 17a 내지 도 17c는 도 16a 내지 도 16e에 묘사된 각각의 경우에 대해 그리고 체적 확산기에 존재하는 각각의 탁도 수준에 대해 도 13에 묘사된 청색 OLED 서브픽셀 설계에 대한 모델링 결과를 도시하는데, 이때 도 17a는 50% 탁도를 갖는 시나리오를 나타내고, 도 17b는 80% 탁도를 갖는 시나리오를 나타내며, 도 17c는 95% 탁도를 갖는 시나리오를 나타낸다. 각각의 플롯은 0° 내지 45°에서의 최대 색변이에 대해 축방향 현재 효율을 비교한다. 주어진 시야각(θ)에 대한 색변이는 0°(u'0, v'0)에서의 그리고 θ(u'θ, v'θ)에서의 CIE 1976 색 공간 내의 색 좌표 사이의 벡터의 길이로서 기술된다. 곡선을 따른 상이한 점들은 도 13에 따른 상이한 HTL 두께들을 나타낸다. 최적의 디바이스 거동은 각각의 플롯의 상부 좌측 부분에 대응하는 높은 효율 및 낮은 색변이이다. 각각의 경우에, 향상된 거동을 나타내는, 대조군 곡선의 위 및/또는 좌측에 있는 청색 서브픽셀 스택 설계가 존재한다. 향상의 크기는 체적 확산기에 존재하는 탁도의 수준에 의존한다. 각각의 탁도 수준에 대해, TFE와 나노구조화된 필름 사이의 체적 확산기를 갖는 하이브리드 구성은 최대 향상을 나타낸다.
청색 OLED 서브픽셀 개선은 2가지 방식으로 정량화될 수 있다. 제1 방식은 0.01의 색변이를 갖는 디바이스에 대한 축방향 효율을 추적하는 것이다. 이 방법에서, 하부의 스택 설계는 적용된 CCC에 따라 변할 수 있다. 이들 결과가 표 3에 요약되어 있다. 어느 하나의 하이브리드 CCC가 적용될 때 50% 탁도 체적 확산기에 의해 1.1 cd/A로부터 1.5 cd/A로의 효율 향상을 모델링하였다. TFE와 나노구조화된 필름 하이브리드 CCC 사이의 80% 탁도 체적 확산기가 적용될 때, 1.1 cd/A로부터 1.7 cd/A로의 효율 향상을 또한 모델링하였다. TFE와 나노구조화된 필름 하이브리드 CCC 사이의 95% 탁도 체적 확산기가 적용될 때, 1.1 cd/A로부터 1.9 cd/A로의 효율 향상을 또한 모델링하였다. 모든 경우에, 0.01 미만의 낮은 청색 색변이가 유지된다.
[표 3]
제2 방식은 0.03 초과의 초기 색변이를 갖는 단일 서브픽셀 설계에 대한 색변이 및 축방향 효율을 추적하는 것이다. 이 실시예에서, 이는 107 nm의 HTL 두께를 갖는 청색 서브픽셀 설계에 대응한다. 표 4는 그 결과를 요약한다. TFE와 나노구조화된 필름 하이브리드 CCC 사이의 50% 탁도 체적 확산기가 적용될 때, 0.034로부터 0.017로의 색변이 개선을 모델링하였다. TFE와 나노구조화된 필름 하이브리드 CCC 사이의 80% 탁도 체적 확산기가 적용될 때, 0.034로부터 0.013으로의 색변이 개선을 모델링하였다. TFE와 나노구조화된 필름 하이브리드 CCC 사이의 95% 탁도 체적 확산기 CCC 또는 95% 탁도 체적 확산기가 적용될 때, 0.034로부터 0.009로의 색변이 개선을 모델링하였다.
[표 4]
도 18a 내지 도 18c는 도 16a 내지 도 16e에 묘사된 각각의 경우에 대해 그리고 체적 확산기에 존재하는 각각의 탁도 수준에 대해 도 14에 묘사된 녹색 OLED 서브픽셀 설계에 대한 모델링 결과를 도시하는데, 이때 도 18a는 50% 탁도를 갖는 시나리오를 나타내고, 도 18b는 80% 탁도를 갖는 시나리오를 나타내며, 도 18c는 95% 탁도를 갖는 시나리오를 나타낸다. 도 19a 내지 도 19c는 도 16a 내지 도 16e에 묘사된 각각의 경우에 대해 그리고 체적 확산기에 존재하는 각각의 탁도 수준에 대해 도 15에 묘사된 적색 OLED 서브픽셀 설계에 대한 모델링 결과를 도시하는데, 이때 도 19a는 50% 탁도를 갖는 시나리오를 나타내고, 도 19b는 80% 탁도를 갖는 시나리오를 나타내며, 도 19c는 95% 탁도를 갖는 시나리오를 나타낸다. 녹색 및 적색 OLED 서브픽셀들 둘 모두에 대해, 나노구조화된 필름 CCC의 효과는, 예상과 일치하여, 작거나 무시가능하다. 그 결과, 체적 확산기 및 각각의 하이브리드 경우는 체적 확산기에 존재하는 각각의 주어진 탁도 수준에 대해 유사한 거동을 나타낸다.
각각의 경우에 그리고 각각의 탁도 수준에 대해, 표 5에 보이는 바와 같이 녹색 축방향 효율의 2 내지 15% 감소 및 녹색 색변이의 15 내지 60% 감소가 있다.
[표 5]
적색 OLED 서브픽셀의 경우, 적색 색변이의 10 내지 40% 감소 및 축방향 효율의 0 내지 10% 향상을 표 6에 요약된 바와 같이 모델링하였다.
[표 6]
각각의 유형의 CCC를 갖는 적색, 녹색, 및 청색 OLED 서브픽셀들에 대한 모델링된 성능을 가지고서, 이전의 서브픽셀들에 기초하는 성능을 갖는 OLED 픽셀의 성능이 시뮬레이션될 수 있다. 잠재적인 백색 픽셀 설계가 하기 절차에 따라 선택된다.
첫째, 밸런싱된 색상으로부터의 제곱평균제곱근 편차(root-mean-squared deviation from balanced color, RMSCB)가 0.1 미만인 백색 픽셀 설계만이 선택된다. RMSCB는 하기 수학식에 따라 정의되는데, 여기서 θ는 시야각이고, c는 서브픽셀 색상이고, CMW는 색상 혼합 가중치이고, E는 주어진 시야각에서의 효율이고, CIEy는 주어진 시야각에서의 CIE 1931 색 공간 내의 색점의 y-좌표이다. CMWavg는 주어진 시야각에서의 모든 3가지 색상 사이의 평균 색상 혼합 가중치이다.
[수학식]
둘째, 평균 원색(예컨대, 적색, 녹색, 청색) 색변이가 0.04 미만인 백색 픽셀 설계만이 선택된다.
일단 모든 백색 설계가 시뮬레이션되면, 주어진 CCC에 대한 모든 성능점을 둘러싸는 백색 축방향 효율/백색 색변이 성능 공간에서의 성능 경계가 그려질 수 있다. 이들 성능 경계는 체적 확산기의 각각의 다양한 탁도 수준에 대해 도 20a 내지 도 20c에 도시되어 있는데, 도 20a는 50% 탁도를 갖는 시나리오를 나타내고, 도 20b는 80% 탁도를 갖는 시나리오를 나타내며, 도 20c는 95% 탁도를 갖는 시나리오를 나타낸다. 서브픽셀 성능에서와 같이, 플롯의 상부 좌측 부분에서의 설계를 포함하는 성능 곡선이 최적이다. 50% 탁도 체적 확산기 경우에 대해, TFE와 나노구조화된 필름 사이의 체적 확산기 및 나노구조체 필름 단독 CCC를 갖는 하이브리드 CCC에 대해 등가 성능 향상을 모델링한다. 80% 경우에 대해, TFE와 나노구조화된 필름 사이의 체적 확산기를 갖는 하이브리드 CCC가 최적이다. 95% 경우에 대해, 나노구조화된 필름 단독 CCC가 최적이다. 표 7은 백색 색변이가 0.075 미만인 백색 픽셀 설계에 대한 모델링된 축방향 효율을 요약한다.
[표 7]
실험 실시예
청색 OLED 서브픽셀 시작품(prototype)(2100)을 도 21에서 상세하게 된 층 구조에 따라 제작하였다. 애노드(2104)는 알루미늄(Al)의 100 nm 두께 층 상에 침착된 인듐-주석-산화물(ITO)로부터 형성된다. 금속 및 유기 층들을 10-7 Torr의 압력에서 진공 열 증발을 통해 증착시켰다. 유기 층들은 EL022S(호도가야 케미칼)의 정공 수송 층(HTL)(2108), EL301(호도가야 케미칼)의 10 nm 두께의 HTL 층(2112), BH900(선파인 케미칼) 내에 도핑된 BD200(선파인 케미칼)의 10 부피% 혼합물을 포함하는 20 nm 두께의 방출 층(EML)(2116), 및 TPBi(룸텍)의 50 nm 두께의 전자 수송 층(ETL)(2120)을 포함한다. HTL의 두께는 95와 110 nm 사이에서 변하였다. 캐소드(2124)는 마그네슘(Mg) 내에 도핑된 은(Ag)의 10 부피% 혼합물로 형성된다. 캐소드 위에, TCTA(4,4',4"-트리스(카르바졸 -9-일)트라이페닐아민, 룸텍)의 65 nm 두께의 캡핑 층(CPL)(2128)이 있다. CPL 위에, E-200(이엠 인덱스)의 하나의 층을 둘러싸는 Al2O3의 2개의 무기 층으로 이루어진 박막 봉지(TFE)(2132)가 있다.
OLED 서브픽셀 밝기 및 색상을 도 22a 내지 도 22e에 도시된 5개의 구성에서 시야각의 함수로서 기록하였는데, 여기서 도 22a는 서브픽셀 스택(2204A) 및 TFE(2208A)를 포함하는 대조군 구성(2200A)을 도시하고, 도 22b는 서브픽셀 스택(2204B), TFE(2208B) 및 체적 확산기(2212B)를 포함하는 산란 단독 구성(2200B)을 도시하며, 도 22c는 서브픽셀 스택(2204C), TFE(2208C), 굴절률 정합 젤(2212C) 및 나노구조화된 필름(2216C)을 포함하는 나노구조체 단독 구성(2200C)을 도시하고, 도 22d는 서브픽셀 스택(2204D), TFE(2208D), 체적 확산기(2212D) 및 나노구조화된 필름(2216D)을 포함하는 하이브리드 산란-대-나노구조체 구성(2200D)을 도시하는 반면, 도 22e는 서브픽셀 스택(2204E), TFE(2208E), 굴절률 정합 젤(2212E), 나노구조화된 필름(2216E) 및 체적 확산기(2220E)를 포함하는 하이브리드 나노구조체-대-산란 구성(2200E)을 도시한다. 밝기 및 스펙트럼 정보를 PR650 분광방사계(spectroradiometer)(포토 리서치(Photo Research))로 기록하였다. 굴절률 정합 젤(굴절률 = 1.46)을 사용하여 나노구조화된 필름을 필요한 대로 TFE에 광학적으로 라미네이팅하였다. 체적 확산기에 대한 4가지의 상이한 탁도 수준(25, 50, 71, 및 89%)을 산란 단독 및 하이브리드 구성들에 사용하였다.
[표 8]
각각의 구성에 대해 가능한 효율 향상을 결정하기 위하여, 0.02 미만의 색변이를 나타내는 서브픽셀들을 선택하였고, 축방향 효율 및 색변이에 대한 평균 및 표준 편차를 표로 작성하였다. 표 8은 체적 확산기에 존재하는 각각의 탁도 수준에 대해 각각의 구성에 대한 축방향 효율 및 색변이를 요약한다. 25% 탁도 수준의 확산기의 경우, 나노구조화된 필름 단독 및 둘 모두의 하이브리드 구성은 1.5 cd/A로부터 1.6 cd/A로의 최대 효율 향상을 나타낸다. 50% 탁도 수준의 확산기의 경우, 나노구조화된 필름 단독 및 TFE와 나노구조화된 필름 사이의 산란을 갖는 하이브리드는 1.5 cd/A로부터 1.7 cd/A로의 최대 효율 향상을 나타낸다. 71% 탁도 수준의 확산기의 경우, 산란 단독, 나노구조화된 필름 단독, 및 TFE와 나노구조화된 필름 사이의 산란을 갖는 하이브리드는 1.5 cd/A로부터 1.9 cd/A로의 최대 효율 향상을 나타낸다. 89% 탁도 수준의 확산기의 경우, TFE와 나노구조화된 필름 사이의 산란을 갖는 하이브리드는 1.5 cd/A로부터 2.3 cd/A로의 최대 효율 향상을 나타낸다.
"약"과 같은 용어는 그것이 본 설명에서 사용되고 기술된 맥락에서 당업자에 의해 이해될 것이다. 특징부 크기, 양 및 물리적 특성을 표현하는 양에 적용되는 바와 같은 "약"의 사용이, 그것이 본 설명에서 사용되고 기술된 맥락에서 당업자에게 달리 명백하지 않다면, "약"은 명시된 값으로부터 10% 이내를 의미하는 것으로 이해될 것이다. 명시된 값이 약으로서 주어진 양은 정확하게 그 명시된 값일 수 있다. 예를 들어, 본 설명에서 사용되고 기술된 맥락에서 당업자에게 달리 명백하지 않다면, 약 1의 값을 갖는 양은 그 양이 0.9 내지 1.1의 값을 갖는다는 것, 그리고 그 값이 1일 수 있다는 것을 의미한다.
전술한 내용에서 참조된 모든 참고 문헌, 특허, 및 특허 출원은 이로써 전체적으로 일관된 방식으로 본 명세서에 참고로 포함된다. 본 출원과 포함되는 참고 문헌의 부분들 사이에 불일치 또는 모순이 있는 경우, 전술한 설명에서의 정보가 우선할 것이다.
도면 내의 요소에 대한 설명은 달리 지시되지 않는 한, 다른 도면 내의 대응하는 요소에 동등하게 적용되는 것으로 이해되어야 한다. 특정 실시 형태가 본 명세서에 예시 및 기술되었지만, 본 개시의 범주로부터 벗어남이 없이 다양한 대안 및/또는 등가의 구현예가 도시되고 기술된 특정 실시 형태를 대체할 수 있는 것이 당업자에 의해 인식될 것이다. 본 출원은 본 명세서에 논의된 특정 실시 형태의 임의의 적응 또는 변형을 포함하도록 의도된다. 따라서, 본 발명은 청구범위 및 그의 등가물에 의해서만 제한되는 것으로 의도된다.
Claims (19)
- 유기 발광 다이오드(OLED) 디스플레이로서,
복수의 픽셀들을 포함하는 픽셀화된 OLED 디스플레이 패널 - 각각의 픽셀은 복수의 서브픽셀들을 포함하며, 각각의 서브픽셀은 복수의 OLED 층들을 포함함 -; 및
픽셀화된 OLED 디스플레이 패널 상에 배치된 하이브리드 색보정 구성요소(hybrid color correction component)
를 포함하고,
하이브리드 색보정 구성요소는,
나노구조화된 계면(nanostructured interface); 및
나노구조화된 계면과 픽셀화된 OLED 디스플레이 패널 사이에 배치된 각도 변환 층(angular transformation layer)
을 포함하는, OLED 디스플레이. - 제1항에 있어서, 각도 변환 층은 체적 확산기(volumetric diffuser)인, OLED 디스플레이.
- 제1항에 있어서, 각도 변환 층은 표면 확산기인, OLED 디스플레이.
- 제1항에 있어서, 각도 변환 층은 각도 변환 나노구조화된 계면을 포함하는, OLED 디스플레이.
- 제1항에 있어서, 각도 변환 층은 복수의 각도 변환 나노구조화된 계면들을 포함하는, OLED 디스플레이.
- 제1항에 있어서, 각도 변환 층은 다층 광학 필름을 포함하는, OLED 디스플레이.
- 제1항에 있어서, 각도 변환 층은 저굴절률 층을 포함하고, 저굴절률 층은 1.4 미만의 굴절률을 갖는, OLED 디스플레이.
- 유기 발광 다이오드(OLED) 디스플레이로서,
복수의 픽셀들을 포함하는 픽셀화된 OLED 디스플레이 패널 - 각각의 픽셀은 복수의 서브픽셀들을 포함하며, 각각의 서브픽셀은 복수의 OLED 층들을 포함함 -; 및
픽셀화된 OLED 디스플레이 패널 상에 배치된 하이브리드 색보정 구성요소
를 포함하고,
하이브리드 색보정 구성요소는,
나노구조화된 계면; 및
나노구조화된 계면과 픽셀화된 OLED 디스플레이 패널 사이에 배치된 각도 변환 층
을 포함하고,
픽셀화된 OLED 디스플레이 패널과 다른 점에서 동일한 비교용 OLED 디스플레이 패널은 시야각이 0도부터 45도까지 변할 때의 최대 백색점 색변이(maximum white-point color shift)(WPCSC 45) 및 시야각이 0도부터 45도까지 변할 때의 최대 허용가능 백색점 색변이(largest acceptable white-point color shift)(WPCSLA 45)를 갖는 비교용 픽셀들을 포함하고, 여기서 WPCSC 45 < WPCSLA 45이며,
하이브리드 색보정 구성요소가 픽셀화된 OLED 디스플레이 패널 상에 배치된 때, 픽셀화된 OLED 디스플레이 패널은 시야각이 0도부터 45도까지 변할 때의 최대 백색점 색변이(WPCS45)를 갖는 픽셀들을 포함하고, 여기서 WPCS45 < WPCSC 45-0.005인, OLED 디스플레이. - 제8항에 있어서, 하이브리드 색보정 구성요소가 픽셀화된 OLED 디스플레이 패널 상에 배치되지 않은 픽셀화된 OLED 디스플레이 패널은 시야각이 0도부터 45도까지 변할 때의 최대 백색점 색변이(WPCS0 45)를 가지고, 여기서 WPCS0 45 > WPCSLA 45인, OLED 디스플레이.
- 제8항에 있어서, 각도 변환 층은 체적 확산기인, OLED 디스플레이.
- 제8항에 있어서, 각도 변환 층은 표면 확산기인, OLED 디스플레이.
- 제8항에 있어서, 각도 변환 층은 각도 변환 나노구조화된 계면을 포함하는, OLED 디스플레이.
- 제8항에 있어서, 각도 변환 층은 저굴절률 층을 포함하고, 저굴절률 층은 1.4 미만의 굴절률을 갖는, OLED 디스플레이.
- 유기 발광 다이오드(OLED) 디스플레이로서,
복수의 픽셀들을 포함하는 픽셀화된 OLED 디스플레이 패널 - 각각의 픽셀은 복수의 서브픽셀들을 포함하며, 각각의 서브픽셀은 복수의 OLED 층들을 포함함 -; 및
픽셀화된 OLED 디스플레이 패널 상에 배치된 하이브리드 색보정 구성요소
를 포함하고,
하이브리드 색보정 구성요소는,
나노구조화된 계면; 및
나노구조화된 계면과 픽셀화된 OLED 디스플레이 패널 사이에 배치된 각도 변환 층
을 포함하며,
픽셀화된 OLED 디스플레이 패널과 다른 점에서 동일한 비교용 OLED 디스플레이 패널은 비교용 서브픽셀들을 포함하는 비교용 픽셀들을 포함하고, 각각의 비교용 서브픽셀은 시야각이 0도부터 45도까지 변할 때의 최대 색변이(SPCSC 45) 및 시야각이 0도부터 45도까지 변할 때의 최대 허용가능 서브픽셀 색변이(SPCSLA 45)를 가지며, 여기서 SPCSC 45 < SPCSLA 45이고,
하이브리드 색보정 구성요소가 픽셀화된 OLED 디스플레이 패널 상에 배치된 때, 픽셀화된 OLED 디스플레이 패널은 시야각이 0도부터 45도까지 변할 때의 최대 색변이(SPCS45)를 갖는 서브픽셀들을 포함하고, 여기서 SPCS45 < SPCSC 45-0.005인, OLED 디스플레이. - 제14항에 있어서, 하이브리드 색보정 구성요소가 픽셀화된 OLED 디스플레이 패널 상에 배치되지 않은 픽셀화된 OLED 디스플레이 패널에서, 각각의 서브픽셀은 시야각이 0도부터 45도까지 변할 때의 최대 색변이(SPCS0 45)를 가지고, 여기서 SPCS0 45 > SPCSLA 45인, OLED 디스플레이.
- 제14항에 있어서, 각도 변환 층은 체적 확산기인, OLED 디스플레이.
- 제14항에 있어서, 각도 변환 층은 표면 확산기인, OLED 디스플레이.
- 제14항에 있어서, 각도 변환 층은 각도 변환 나노구조화된 계면을 포함하는, OLED 디스플레이.
- 제14항에 있어서, 각도 변환 층은 저굴절률 층을 포함하고, 저굴절률 층은 1.4 미만의 굴절률을 갖는, OLED 디스플레이.
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