KR20220083146A

KR20220083146A - 유기발광장치

Info

Publication number: KR20220083146A
Application number: KR1020200173078A
Authority: KR
Inventors: 김민준; 세르게이 벨리아에프; 박문수; 오동현
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2020-12-11
Filing date: 2020-12-11
Publication date: 2022-06-20

Abstract

본 출원은 유기발광장치에 관한 것이다. 본 출원의 유기발광장치는 최대 휘도 및 최대 콘트라스트를 향상시킬 수 있다. 본 출원의 유기발광장치는 특히 주변 조도가 높을 때 최대 휘도 및 최대 콘트라스트를 효과적으로 향상시킬 수 있다.

Description

유기발광장치{Organic Light-Emitting Device}

본 출원은 유기발광장치에 관한 것이다.

유기발광소자에서 반사되는 주변 광을 차단하기 위해, 흡수형 편광자와 1/4 파장판을 포함하는 광학 필터를 적용하는 기술이 알려져 있다. 상기 광학필터는 편광자를 통과하는 선 편광의 주변 광을 원 편광으로 변환할 수 있고, 상기 원 편광은 유기발광소자에 의해 반사되어 원 편광의 회전 방향이 변경될 수 있으며, 상기 원 편광은 다시 1/4 파장판을 통과한 후 편광자에 의해 차단(흡수)될 수 있다.

그러나, 상기 광학 필터는 전 영역에서 균일한 투과도를 나타내므로, 투과도가 광학 필터의 개별 영역마다 제어되지 않는다. 또한, 상기 광학 필터는 수동형 광학 필터로서 투과도가 시간에 대해 일정하며 유기발광소자의 픽셀의 휘도와는 무관하다. 또한, 상기 광학 필터를 구비한 유기발광소자는 유기발광소자 자체가 발광하는 빛의 투과량이 적어지므로, 최대 휘도가 낮아지는 단점이 있을 수 있다. 또한, 상기 광학 필터를 구비한 유기발광소자는, 특히 높은 주변 조도에서, 최대 콘트라스트(가장 밝은 픽셀의 휘도와 가장 어두운 픽셀의 휘도의 비율)가 낮아지는 단점이 있을 수 있다.

대한민국 특허출원 제10-2005-0070697호

본 출원은 최대 휘도 및 최대 콘트라스트를 향상시킬 수 있는 유기발광장치를 제공한다.

본 출원은 또한, 특히 주변 조도가 높을 때 최대 휘도 및 최대 콘트라스트를 효과적으로 향상시킬 수 있는 유기발광장치를 제공한다.

본 출원은 유기발광장치에 관한 것이다. 상기 유기발광장치는 복수의 픽셀 그룹을 포함하는 유기발광소자 및 상기 유기발광소자의 일면에 위치하는 광학 필터를 포함할 수 있다. 상기 광학 필터는 복수의 구역으로 구획화된 광학 필터일 수 있다.

유기발광소자의 복수의 픽셀 그룹은 각각 독립적으로 발광 세기 내지 휘도가 상이할 수 있다. 광학 필터의 복수의 구역은 각각 독립적으로 투과도가 상이하도록 제어될 수 있다. 본 출원에 따르면, 유기발광소자의 발광 세기가 상대적으로 약한 픽셀 그룹(휘도가 상대적으로 낮은 픽셀 그룹 또는 상대적으로 어두운 픽셀 그룹)에는 광학 필터의 투과도가 상대적으로 낮은 구역을 중첩시키고, 유기발광소자의 발광 세기가 상대적으로 강한 픽셀 그룹(휘도가 상대적으로 높은 픽셀 그룹 또는 상대적으로 밝은 픽셀 그룹)에는 광학 필터의 투과도가 상대적으로 높은 구역을 중첩시킴으로써, 밝은 픽셀 그룹의 휘도는 더 높이고 어두운 픽셀 그룹의 휘도는 더 낮춤으로써, 최대 휘도 및 최대 콘트라스트를 향상시킬 수 있다.

본 명세서에서 유기발광소자의 휘도 또는 발광 세기는 광학 필터가 없는 상태에서 유기발광소자 자체에서 발광되는 빛에 대한 휘도 또는 발광 세기를 의미할 수 있다. 본 명세서에서 유기발광장치의 휘도 또는 발광 세기는 유기발광소자에서 발광된 빛이 광학 필터를 통과한 후의 빛에 대한 휘도 또는 발광 세기를 의미할 수 있다. 유기발광장치의 휘도는 전체 휘도로 호칭할 수도 있다.

유기발광소자의 복수의 픽셀 그룹은 각각 독립적으로 픽셀 구동에 의해 휘도(발광 세기)를 가변할 수 있다. 픽셀 구동의 방식은 특별히 제한되지 않고, Direct 구동방식, PM(Passive Matrix) 구동방식 또는 AM(Active Matrix) 방식을 적용할 수 있다. Direct 구동방식은 예를 들어 구동회로로부터 나온 전선이 각 픽셀에 연결되어 픽셀을 하나하나 제어하는 방식일 수 있다. PM 구동방식은 하나의 라인 전체가 구동하는 방식으로, 예를 들어, 구동 회로에 연결된 세로전극과 가로전극이 서로 엇갈려 겹치는 부분이 하나의 픽셀이 되어 구동하는 방식일 수 있다. AM 구동방식은 하나의 픽셀 소자를 각각 구동하는 방식으로 박막 트랜지스터(TFT: Thin Film Transistor)와 저장 커패시터(Storage Capacitor: 한 픽셀에 들어온 전압을 한 프레임 내에 유지할 수 있도록 도와주는 장치)를 이용할 수 있다.

유기발광소자의 복수의 픽셀 그룹은 각각 발광 파장(발광 색)이 상이한 2개 이상의 픽셀을 포함할 수 있다. 픽셀 그룹의 휘도는 상기 픽셀 그룹에 포함되는 픽셀의 휘도(발광 세기)를 제어함으로써 가변할 수 있다. 픽셀 그룹의 발광 세기는 픽셀 그룹에 포함되는 픽셀들의 발광 세기의 평균 값일 수 있다.

픽셀 그룹에 포함되는 픽셀들은 일렬의 배열을 갖거나 또는 사각 행렬의 배열을 가질 수 있다. 픽셀 그룹에 포함되는 2개 이상의 픽셀들의 개수의 상한은 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어, 4개 이하일 수 있다.

하나의 예시에서, 상기 2개 이상의 픽셀은 각각 레드(red) 픽셀, 그린(green) 픽셀, 블루(blue) 픽셀 및 화이트(white) 픽셀로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 레드, 그린, 블루 및 화이트 픽셀은 각각 레드, 그린, 블루 및 화이트 발광 특성을 나타내는 유기발광소자를 포함할 수 있다. 하나의 예시에서, 픽셀 그룹은 레드, 그린 및 블루 3개의 픽셀을 포함하거나 또는 레드, 그린, 블루 및 화이트 4개의 픽셀을 포함할 수 있다.

유기발광소자의 하나의 픽셀 그룹은 이미지를 구성하는 최소 단위일 수 있다. 유기발광소자의 하나의 픽셀 그룹은 단위 픽셀로 호칭할 수 있다. 픽셀 그룹을 단위 픽셀로 호칭하는 경우, 픽셀 그룹에 포함되는 2개 이상의 픽셀은 각각 서브 픽셀로 호칭할 수 있다. 유기발광소자는 2개 이상의 픽셀 그룹을 가질 수 있다. 픽셀 그룹의 개수가 많을수록 높은 해상도를 나타내어 선명한 이미지를 디스플레이할 수 있다. 따라서, 픽셀 그룹의 개수의 상한은 특별히 제한되지 않지만, 예를 들어, 8개 이하일 수 있다.

상기 유기발광소자는 양극, 유기 발광 층 및 음극을 순차로 포함할 수 있다.

상기 유기발광소자는 음극과 양극에 전압을 걸면 각각의 극에서 전자와 정공을 주입할 수 있다. 주입된 전자와 정공은 각각의 전자 수송층, 정공 수송 층을 통과해 유기 발광 층에서 결합할 수 있다. 상기 결합에 의한 에너지로 발광층의 발광 재료가 들뜬 상태가 될 수 있고, 상기 들뜬 상태에서 다시 기저상태로 돌아갈 때에 빛을 발생할 수 있다.

상기 양극으로는 투명 전극을 사용할 수 있다. 예를 들어 상기 양극은 투명 금속 산화물을 포함할 수 있다. 상기 투명 금속 산화물로는 ITO(Indium Tin Oxide) 등을 예시할 수 있다.

상기 음극으로는 반사 전극을 사용될 수 있다. 예를 들어 상기 음극은 금속을 포함할 수 있다. 상기 금속으로는 Mg, MgAg, MgIn, Al 또는 LiAl 등을 예시할 수 있다. 상기 반사 전극은 경면 반사 내지 거울 반사 특성을 가질 수 있다.

상기 유기발광소자는 전자 수송층 및 정공 수송층을 더 포함할 수 있고, 상기 유기 발광층은 상기 전자 수송층 및 정공 수송층 사이에 배치될 수 있다.

상기 유기 발광층은 이 분야에 공지된 다양한 형광 또는 인광 유기 재료를 포함할 수 있다. 상기 전자 수송층은 공지의 전자 수용성 유기 화합물(electron accepting organic compound)을 포함할 수 있다. 상기 정공 수송층은 공지의 전자 공여성 유기 화합물(electron donating organic compound)을 포함할 수 있다.

상기 유기발광소자는 기판을 더 포함할 수 있다. 상기 기판으로는 유리 기판 또는 플라스틱 필름을 사용할 수 있다. 상기 유기발광소자는 기판, 제 1 전극, 유기 발광층 및 제 2 전극을 순차로 포함할 수 있다. 하부 발광형 소자(bottom emitting device)로 호칭되는 구조에서는, 제 1 전극이 투명 전극일 수 있고, 제 2 전극이 반사 전극일 수 있다. 상부 발광형 소자(top emitting device)로 호칭되는 구조에서는 제 1 전극이 반사 전극일 수 있고, 제 2 전극이 투명 전극일 수 있다. 광은 하부 발광형 소자에서는 기판 측으로 상부 발광형 소자에서는 제 2 전극 측으로 방출될 수 있다. 하나의 예시에서, 유기발광소자의 반사 전극은 투명 전극에 비해 광학 필터에 더 멀리 배치될 수 있다.

광학필터는 유기발광소자의 일면에 위치할 수 있다. 구체적으로, 광학필터는 유기발광소자의 광 출사측에 위치할 수 있다. 유기발광소자의 복수의 픽셀 그룹과 광학 필터의 복수의 구역은 서로 중첩된 상태로 배치될 수 있다. 따라서, 유기발광소자의 상기 픽셀 그룹을 투과한 광은 광학 필터로 입사할 수 있고, 광학 필터의 상기 구역을 투과한 광도 유기발광소자의 픽셀 그룹으로 입사할 수 있다. 하나의 예시에서, 광학 필터의 1개의 구역의 경계와 마주하는 유기발광소자의 1개의 픽셀 그룹의 경계가 일치하도록 중첩할 수 있다. 다른 예시에서, 광학 필터의 1개의 구역의 경계와 마주하는 유기발광소자의 1개의 픽셀 그룹의 경계가 일치하지 않더라도, 광학 필터의 1개의 구역이 유기발광소자의 1개의 픽셀 그룹을 완전히 커버하도록 중첩될 수 있다. 즉, 광학 필터 1개의 구역의 면적이 마주하는 발광소자의 1개의 픽셀 그룹의 면적보다 동일하거나 더 클 수 있다.

광학 필터 복수의 구역으로 구획화되어 있을 수 있다. 광학 필터의 복수의 구역은 각각 독립적으로 액정층의 구획 구동에 의해 투과도를 가변할 수 있다. 상기 구획 구동은 각 구역에 인가되는 전압의 세기를 독립적으로 제어할 수 있는 것을 의미할 수 있다. 액정층의 구획 구동은 후술하는 바와 같이, 패턴 전극에 의해 가능할 수 있다.

광학 필터의 복수의 구역의 개수는 중첩하는 유기발광소자의 복수의 그룹의 개수에 따라 결정될 수 있다. 하나의 예시에서, 광학 필터의 구역의 개수는 유기발광소자의 복수의 그룹의 개수와 동일할 수 있다. 또는, 유기발광장치의 최대 휘도만을 높일 목적이라면 유기발광장치의 발광 세기가 가장 높은 픽셀 그룹에 대응하는 구역만 구획화할 수 있다. 또는, 유기발광장치의 최대 콘트라스트를 높일 목적이라면 유기발광장치의 발광 세기가 가장 높은 픽셀 그룹 및 발광 세기가 가장 낮은 픽셀 그룹에 대응하는 구역만 구획화할 수도 있다.

본 출원에 따르면, 유기발광소자의 휘도가 가장 높은 픽셀 그룹의 일면에는 광학 필터의 투과도가 가장 높은 구역이 중첩되고, 유기발광소자의 휘도가 가장 낮은 픽셀 그룹의 일면에는 광학 필터의 투과도가 가장 낮은 구역이 중첩될 수 있다. 이를 통해, 유기발광장치의 최대 휘도 및 최대 콘트라스트를 향상시킬 수 있고, 이러한 기술적 효과는 특히 주변 조도가 높은 환경에서 더 유리하게 작용할 수 있다.

본 출원에 따르면, 주변 조도가 높은 상태에서 유기발광장치는, 휘도가 상대적으로 높은 픽셀 그룹이나 휘도가 상대적으로 낮은 픽셀 그룹 모두 휘도는 높아질 수 있다. 주변 광이 액정층을 통과하고, 유기발광소자의 전극으로부터 반사되므로, 전면에서 반사되는 빛의 양이 많아지기 때문이다. 본 출원에 따르면, 휘도가 더 밝은 유기발광소자 픽셀 그룹에 투과도가 더 높은 광학 필터 구역이 중첩되므로, 휘도가 더 밝은 픽셀의 휘도를 더 높일 수 있다. 따라서, 주변 조도가 높은 상태에서, 더 밝은 픽셀의 휘도 및 콘트라스트는 주변 광이 없을 때나 또는 상대적으로 낮은 상태와 비교하여 더 향상될 수 있다.

광학 필터는 액티브(active) 광학 필터일 수 있다. 본 명세서에서 용어 「액티브 광학 필터」는 인가되는 전압에 따라 광 투과도를 제어할 수 있는 광학 필터를 의미할 수 있다.

광학 필터는 이색성 염료 및 액정 화합물을 포함하는 액정층을 포함할 수 있다. 상기 액정층은 게스트-호스트 액정층으로 호칭할 수도 있다. 본 명세서에서 용어 「게스트-호스트 액정층(Guest-host liquid crsytal layer)」은, 액정의 배열에 따라 이색성 염료가 함께 배열되어 이색성 염료의 정렬 방향과 상기 정렬 방향의 수직한 방향에 대하여 각각 비등방성 광흡수 특성을 나타내는 기능성 층을 의미할 수 있다. 예를 들어, 이색성 염료는 빛의 흡수율이 편광 방향에 따라서 달라지는 물질로서, 장축 방향으로 편광된 빛의 흡수율이 크면 p형 염료로 호칭하고 단축 방향으로 편광된 빛의 흡수율이 크면 n형 염료라고 호칭할 수 있다. 하나의 예시에서, p형 염료가 사용되는 경우, 염료의 장축 방향으로 진동하는 편광은 흡수되고 염료의 단축 방향으로 진동하는 편광은 흡수가 적어 투과시킬 수 있다. 이하 특별한 언급이 없는 한 이색성 염료는 p형 염료인 것으로 가정한다.

액정층은 외부 전압 인가에 따라 배향 상태를 전환할 수 있다. 즉 상기 액정층은 외부 전압 인가에 따라 상기 액정 및 이색성 염료의 정렬을 전환할 수 있다. 이에 따라, 상기 광학 필터는 외부 전압 인가에 따라 투과도를 가변할 수 있다.

액정 화합물로는 외부 작용의 인가에 의하여 그 배향 방향이 변경될 수 있는 액정 화합물을 사용할 수 있다. 본 명세서에서 용어 『외부 작용』이란, 액정층 내 포함되는 물질의 거동에 영향을 줄 수 있는 외부에 모든 요인, 예를 들면 외부 전압 등을 의미할 수 있다. 따라서, 외부 작용이 없는 상태란, 외부 전압 등의 인가가 없는 상태를 의미할 수 있다.

액정 화합물의 종류 및 물성은 본 출원의 목적을 고려하여 적절히 선택될 수 있다. 하나의 예시에서, 액정 화합물은 네마틱(nematic) 액정 또는 스멕틱(smectic) 액정일 수 있다. 네마틱 액정은 막대 모양의 액정 분자가 위치에 대한 규칙성은 없으나 액정 분자의 장축 방향으로 평행하게 배열되어 있는 액정을 의미할 수 있고, 스멕틱 액정은 막대 모양의 액정 분자가 규칙적으로 배열하여 층을 이룬 구조를 형성하며 장축 방향으로 규칙성을 가지고 평행하게 배열되어 있는 액정을 의미할 수 있다. 본 출원의 일 실시예에 의하면 상기 액정 화합물은 네마틱 액정 화합물일 수 있다.

액정 화합물은 비반응성 액정 화합물일 수 있다. 비반응성 액정 화합물은, 중합성기를 갖지 않는 액정 화합물을 의미할 수 있다. 중합성기로는 아크릴로일기, 아크릴로일옥시기, 메타크릴로일기, 메타크릴로일옥시기, 카복실기, 히드록시기, 비닐기 또는 에폭시기 등이 예시될 수 있으나 이에 제한되지 않고, 중합성기로서 알려진 공지의 관능기가 포함될 수 있다.

액정 화합물의 굴절률 이방성은 본 출원의 목적을 고려하여 적절히 선택될 수 있다. 본 명세서에서 용어 「굴절률 이방성」은 액정 화합물의 이상 굴절률(extraordinary refractive index; ne)과 정상 굴절률(ordinary refractive index; no)의 차이(ne-no)를 의미할 수 있다. 액정 화합물의 굴절률 이방성은 예를 들어 0.01 내지 0.3일 수 있다. 상기 굴절률 이방성은 0.01 이상, 0.05 이상 또는 0.07 이상일 수 있고, 0.3 이하, 0.2 이하, 0.15 이하 또는 0.13 이하일 수 있다.

액정 화합물은 유전율 이방성이 양수 또는 음수일 수 있다. 액정 화합물의 유전율 이방성의 절대값은 본 출원의 목적을 고려하여 적절히 선택될 수 있다. 본 명세서에서 용어 「유전율 이방성(△ε」은 액정의 수평 유전율(ε//)과 수직 유전율(ε⊥)의 차이(ε//- ε⊥)를 의미할 수 있다. 본 명세서에서 용어 수평 유전율(ε//)은 액정 화합물의 방향자와 인가 전압에 의한 전기장의 방향이 실질적으로 수평하도록 전압을 인가한 상태에서 상기 전기장의 방향을 따라 측정한 유전율 값을 의미하고, 수직 유전율(ε⊥)은 액정 화합물의 방향자와 인가 전압에 의한 전기장의 방향이 실질적으로 수직하도록 전압을 인가한 상태에서 상기 전기장의 방향을 따라 측정한 유전율 값을 의미한다. 액정 분자의 유전율 이방성의 절대값은 5 내지 25 범위 내일 수 있다.

이색성 염료는 액정층의 광 투과도 가변 특성을 제어할 수 있다. 본 명세서에서 『염료』는, 가시광 영역, 예를 들면, 400 nm 내지 700 nm 파장 범위 내에서 적어도 일부 또는 전체 범위 내의 광을 집중적으로 흡수 및/또는 변형시킬 수 있는 물질을 의미할 수 있고, 용어 『이색성 염료』는 가시광 영역의 적어도 일부 또는 전체 범위에서 광의 이방성 흡수가 가능한 물질을 의미할 수 있다.

이색성 염료로는 예를 들면, 소위 게스트 호스트 효과에 의해 액정 화합물의 정렬 상태에 따라 정렬될 수 있는 특성을 가지는 것으로 알려진 공지의 염료를 선택하여 사용할 수 있다. 이러한 이색성 염료의 예로는 아조 염료, 안트라퀴논 염료, 메틴 염료, 아조메틴 염료, 메로시아닌 염료, 나프토퀴논 염료, 테트라진 염료, 페닐렌 염료, 퀴터릴렌 염료, 벤조티아다이아졸 염료, 다이케토피롤로피롤 염료, 스쿠아레인 염료 또는 파이로메텐 염료 등이 있으나, 본 출원에서 적용 가능한 염료가 상기에 제한되는 것은 아니다.

이색성 염료는 이색비(dichroic ratio), 즉 이색성 염료의 장축 방향에 평행한 편광의 흡수를 상기 장축 방향에 수직하는 방향에 평행한 편광의 흡수로 나눈 값이 5 이상, 6 이상 또는 7 이상인 염료를 사용할 수 있다. 상기 염료는 가시광 영역의 파장 범위 내 예를 들면 약 380 nm 내지 700 nm 또는 약 400 nm 내지 700 nm의 파장 범위 내에서 적어도 일부의 파장 또는 어느 한 파장에서 상기 이색비를 만족할 수 있다. 상기 이색비의 상한은 예를 들면 20 이하, 18 이하, 16 이하 또는 14 이하 정도일 수 있다.

액정층의 이색성 염료의 함량은 본 출원의 목적을 고려하여 적절히 선택될 수 있다. 예를 들어, 액정층의 이색성 염료의 함량은 0.1 중량% 이상, 0.25 중량% 이상, 0.5 중량% 이상, 0.75 중량% 이상, 1 중량% 이상, 1.25 중량% 이상 또는 1.5 중량% 이상일 수 있다. 액정층의 이색성 염료의 함량의 상한은, 예를 들면, 5.0 중량% 이하, .4.0 중량% 이하, 3.0 중량% 이하, 2.75 중량% 이하, 2.5 중량% 이하, 2.25 중량% 이하, 2.0 중량% 이하, 1.75 중량% 이하 또는 1.5 중량% 이하일 수 있다. 액정층의 이색성 염료의 함량이 상기 범위를 만족하는 경우 투과도 가변 특성이 우수한 광학 필터를 제공할 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 범위 내에서 이색성 염료의 함량이 높을수록 투과도 가변 특성이 우수한 광학 필터를 제공할 수 있다.

액정층의 두께는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면 액정층의 두께는, 약 0.01㎛ 이상, 0.05㎛ 이상, 0.1㎛ 이상, 0.5㎛ 이상, 1㎛ 이상, 1.5㎛ 이상, 2㎛ 이상, 2.5㎛ 이상, 3㎛ 이상, 3.5㎛ 이상, 4㎛ 이상, 4.5㎛ 이상, 5㎛ 이상, 5.5㎛ 이상, 6㎛ 이상, 6.5㎛ 이상, 7㎛ 이상, 7.5㎛ 이상, 8㎛ 이상, 8.5㎛ 이상, 9㎛ 이상 또는 9.5㎛ 이상일 수 있다. 상기 액정층의 두께의 상한은 특별히 제한되는 것은 아니며, 일반적으로 약 30㎛ 이하, 25㎛ 이하, 20㎛ 이하 또는 15㎛ 이하일 수 있다.

액정층은 제 1 배향 상태와 상기 제 1 배향 상태와는 다른 제 2 배향 상태의 사이를 스위칭할 수 있다. 상기 스위칭은, 예를 들면, 전압과 같은 외부 에너지의 인가를 통해 조절할 수 있다. 예를 들면, 액정층은 전압이 인가되지 않은 상태에서 제 1 배향 상태로 존재하고, 전압이 인가된 상태에서 제 2 배향 상태로 전환될 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 제 2 배향 상태는 인가되는 전압의 세기에 따라 배향 상태가 상이해질 수 있다.

하나의 예시에서, 상기 제 1 배향 상태 및 제 2 배향 상태는 각각 독립적으로 수평 배향 상태, 수직 배향 상태, 경사 배향 상태 또는 트위스트 배향 상태일 수 있다. 상기 배향 상태는 액정 화합물의 방향자(director)에 따라 결정될 수 있다. 본 명세서에서 액정 화합물의 방향자는 액정층의 광축(Optical axis) 또는 지상축(Slow axis)을 의미할 수 있다. 또는 액정 화합물의 방향자는 액정 화합물이 막대(rod) 모양인 경우 장축 방향을 의미할 수 있고, 액정 화합물이 원판(discotic) 모양인 경우 원판 평면의 법선 방향과 평행한 축을 의미할 수 있다.

본 명세서에서 『수평 배향 상태』는 액정층 내의 액정 화합물의 방향자가 액정층의 평면에 대하여 대략 수평하게 배열된 상태이고, 예를 들면, 액정층의 평면에 대하여 액정 화합물의 방향자가 이루는 각도는, 예를 들어, 약 0도 내지 10도, 또는 0도 내지 5도의 범위 내이거나, 대략 0도를 이룰 수 있다.

본 명세서에서 『수직 배향 상태』는 액정층 내의 액정 화합물의 방향자가 액정층의 평면에 대하여 대략 수직하게 배열된 상태이고, 예를 들면, 액정층의 평면에 대하여 액정 화합물의 방향자가 이루는 각도는, 예를 들어, 약 80도 내지 100도, 또는 85도 내지 95도의 범위 내이거나, 대략 90도를 이룰 수 있다.

본 명세서에서 『경사 배향 상태』는 액정층 내의 액정 화합물의 방향자가 액정층의 평면에 대하여 일정한 각도로 기울어지도록 정렬된 배향 상태를 의미할 수 있고, 구체적으로 수직하게 또는 수평하게 배향되지 않은 상태를 의미할 수 있다. 경사 배향 상태에서 액정층의 평면에 대하여 액정 화합물의 방향자가 이루는 각도는, 예를 들어, 0도 초과 내지 90도 미만, 5도 초과 내지 85도 미만 또는 10도 초과 내지 80도 미만일 수 있다. 상기 각도는 구체적으로, 15도 이상, 20도 이상 또는 30도 이상일 수 있고, 75도 이하, 70도 이하 또는 65도 이하일 수 있다. 상기 각도는 액정층에 포함되는 액정 화합물의 방향자가 이루는 각도의 평균 값을 의미할 수 있다.

본 명세서에서 『트위스트 배향 상태』는 액정층 내에서 액정 화합물들의 방향자가 가상의 나선축을 따라서 꼬이면서 층을 이루며 배향한 나선형의 배향 상태를 의미할 수 있다. 트위스트 배향 상태는, 수직, 수평 또는 경사 배향 상태에서 구현될 수 있다. 즉, 수직 트위스트 배향 상태는 개개의 액정 화합물이 수직 배향된 상태로 나선축을 따라 꼬이면서 층을 이루는 상태이고, 수평 트위스트 배향 상태는 개개의 액정 화합물이 수평 배향된 상태로 나선축을 따라 꼬이면서 층을 이루는 상태이며, 경사 트위스트 배향 상태는 개개의 액정 화합물이 경사 배향된 상태로 나선축을 따라 꼬이면서 층을 이루는 상태이다. 본 출원의 일 실시예에 따르면 트위스트 배향 상태는 수평 배향 상태의 트위스트 배향 상태일 수 있다.

액정층은 키랄 도펀트를 더 포함할 수 있다. 액정층이 키랄제를 포함하는 경우 트위스트 배향 상태를 구현할 수 있다. 액정층에 포함될 수 있는 키랄제(chiral agent 혹은 chiral dopant)로는, 액정성, 예를 들면, 네마틱 규칙성을 손상시키지 않고, 목적하는 회전(twisting)을 유도할 수 있는 것이라면, 특별히 제한되지 않고 사용될 수 있다. 액정 화합물에 회전을 유도하기 위한 키랄제는 분자 구조 중에 키랄리티(chirality)를 적어도 포함할 필요가 있다. 키랄제로는, 예를 들면, 1개 또는 2개 이상의 비대칭 탄소(asymmetric carbon)를 가지는 화합물, 키랄 아민 또는 키랄 술폭시드 등의 헤테로원자 상에 비대칭점(asymmetric point)이 있는 화합물 또는 크물렌(cumulene) 또는 비나프톨(binaphthol) 등의 축부제를 가지는 광학 활성인 부위(axially asymmetric, optically active site)를 가지는 화합물이 예시될 수 있다. 키랄제는 예를 들면 분자량이 1,500 이하인 저분자 화합물일 수 있다. 키랄제로는, 시판되는 키랄 네마틱 액정, 예를 들면, Merck사에서 시판되는 키랄 도판트 액정 S-811 또는 BASF사의 LC756 등을 사용할 수도 있다.

액정층 내에 키랄 도펀트(chiral dopant)의 함량은 목적하는 트위스트 배향 상태의 액정층의 피치(p) 또는 비율(d/p)를 달성할 수 있는 범위 내에서 적정량을 도입할 수 있다(p: 액정층의 피치, d: 액정층의 두께). 일반적으로 키랄 도펀트의 함량(중량%)은 100/ HTP (Helixcal Twisting power) × 피치(p)(nm)의 수식으로 계산될 수 있다. 상기 HTP는 키랄 도펀트의 꼬임의 세기를 나타내며, 상기 방식을 참조하여 목적하는 피치를 고려하여 키랄 도펀트의 함량이 결정될 수 있다. 액정층의 피치(p)는 Wedge cell을 이용한 계측 방법으로 측정할 수 있고, 구체적으로는 D. Podolskyy 등의 Simple method for accurate measurements of the cholesteric pitch using a "stripe-wedge Grandjean-Cano cell (Liquid Crystals, Vol. 35, No. 7, July 2008, 789-791)에 기재된 방식으로 측정할 수 있다.

광학 필터는 대향 배치된 2장의 기판을 더 포함할 수 있고, 액정층은 대향 배치된 2장의 기판 사이에 위치할 수 있다. 광학 필터가 1장의 액정층을 포함하는 경우, 광학 필터는 상기 액정층의 양면에 대향 배치된 2장의 기판을 포함할 수 있다. 광학 필터가 2장의 액정층을 포함하는 경우, 광학 필터는 상기 2장의 액정층 각각의 양면에 대향 배치된 총 4장의 기판을 더 포함할 수 있다.

상기 기판은 각각 기재층을 포함할 수 있다. 상기 기재층은 예를 들면, 유리 필름, 결정성 또는 비결정성 실리콘 필름, 석영 또는 ITO(Indium Tin Oxide) 필름 등의 무기계 필름이나 폴리머 필름 등을 사용할 수 있고, 플렉서블 소자 구현 측면에서 폴리머 필름을 사용할 수 있다.

하나의 예시에서, 상기 기재층은 각각 폴리머 필름일 수 있다. 폴리머 필름으로는, TAC(triacetyl cellulose); 노르보르넨 유도체 등의 COP(cyclo olefin copolymer); PMMA(poly(methyl methacrylate); PC(polycarbonate); PE(polyethylene); PP(polypropylene); PVA(polyvinyl alcohol); DAC(diacetyl cellulose); Pac(Polyacrylate); PES(poly ether sulfone); PEEK(polyetheretherketon); PPS(polyphenylsulfone), PEI(polyetherimide); PEN(polyethylenemaphthatlate); PET(polyethyleneterephtalate); PI(polyimide); PSF(polysulfone); PAR(polyarylate) 또는 비정질 불소 수지 등을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 기재층에는 필요에 따라서 금, 은, 이산화 규소 또는 일산화 규소 등의 규소 화합물의 코팅층이나, 반사 방지층 등의 코팅층이 존재할 수도 있다.

상기 기재층의 두께는 약 10 ㎛ 내지 약 1,000 ㎛ 일 수 있다. 다른 예로, 상기 기재층은 두께가 각각 약 20 ㎛ 이상, 40 ㎛ 이상, 60 ㎛ 이상, 80 ㎛ 이상, 100 ㎛ 이상, 120 ㎛ 이상, 140 ㎛ 이상, 160 ㎛ 이상 또는 약 180 ㎛ 이상일 수 있으며, 약 900 ㎛ 이하, 800 ㎛ 이하, 700 ㎛ 이하, 600 ㎛ 이하, 500 ㎛ 이하 또는 약 400 ㎛ 이하일 수 있다.

액정층의 양면에 대향 배치된 2장의 기판은 각각 기재층의 일면에 형성된 전극층을 포함할 수 있다. 액정층의 양면에 대향 배치된 2장의 기판 중 적어도 1장의 기판은 패턴 전극층을 포함할 수 있다. 하나의 예시에서, 액정층의 양면에 대향 배치된 2장의 기판 중 어느 하나의 기판은 패턴 전극층을 포함하고, 다른 하나의 기판은 통(continuous) 전극층을 포함할 수 있다. 다른 예시에서, 액정층의 양면에 대향 배치된 2장의 기판 모두가 패턴 전극층을 포함할 수 있다. 본 명세서에서 통 전극층은 패턴화되지 않은 전극층을 의미할 수 있다.

액정층의 구획 구동은 상기 패턴 전극에 의해 가능할 수 있다. 광학 필터의 복수의 구역 내지 액정층의 복수의 구역은 상기 액정층에 인접하는 패턴 전극에 따라 결정될 수 있다. 액정층은 인접하는 패턴 전극에 인가되는 전압에 따라, 해당 구역의 배향 상태 및/또는 투과도를 가변할 수 있다. 패턴 전극에 인가되는 전압 값은 중첩하는 유기발광소자의 픽셀 그룹의 휘도에 따라 제어될 수 있다. 휘도가 낮은 픽셀 그룹과 중첩하는 광학 필터의 구역에 대응하는 패턴 전극에는 상기 구역의 투과도가 낮아지도록 하는 전압이 인가될 수 있고, 휘도가 높은 픽셀 그룹과 중첩하는 광학 필터 구역에 대응하는 패턴 전극에는 상기 구역의 투과도가 높아지도록 하는 전압이 인가될 수 있다.

상기 전극층은 액정층 내에 포함되어 있는 물질이 입사하는 광을 투과 또는 차단시키도록, 외부 작용, 예를 들어, 전계의 인가를 부여하는 역할을 수행할 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 전극층은 전도성 고분자, 전도성 금속, 전도성 나노 와이어 또는 ITO(Indium Tin Oxide) 등의 금속 산화물 등을 포함할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.

기재층 상에 패턴 전극층을 형성하는 방법은 공지의 전극 패터닝 방법에 의해 수행될 수 있다. 패턴 전극층은, 예를 들어, 기재층 상에 전극 재료를 원하는 패턴 형상으로 인쇄하거나 또는 기재층 상에 전극 재료를 코팅 또는 증착한 후 포토 에칭 등의 패터닝 공정에 형성될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

액정층 및 액정층의 양면에 대향 배치된 2장의 기판을 포함하는 구조를 액정셀로 호칭할 수 있다. 액정셀을 제조하는 방법은 특별히 제한되지 않는다. 하나의 예시에서, 기재층 상에 패턴 전극층을 형성하고, 외곽에 실 라인(seal line)을 그린 후, 액정층 조성물을 닷팅 및 코팅하고, 반대편 기재층으로 라미네이션하거나 또는 진공합착을 통해 액정셀을 제조할 수 있다. 다른 예시에서, 기재층 상에 패턴 전극층을 형성하고, 외곽에 실 라인(seal line)을 그린 후, 반대편 기재층을 진공 합착하고, 액정층 조성물을 진공 주입한 후 외곽을 실링(sealing)함으로써 액정셀을 제조할 수도 있다.

액정층의 양면에 대향 배치된 2장의 기판 중 적어도 하나의 기판은 배향막을 더 포함할 수 있다. 배향막은 기재층 내지 전극층의 일면에 형성되어 있을 수 있다. 배향막은 액정층과 접하고 있을 수 있다. 배향막은 수직 배향막 또는 수평 배향막일 수 있다. 본 명세서에서 『수평 배향막』은 인접하는 액정층 내에 존재하는 액정 화합물에 대한 수평 배향력을 부여하는 배향성 물질을 포함하는 층을 의미할 수 있다. 본 명세서에서 『수직 배향막』은 인접하는 액정층 내에 존재하는 액정 화합물에 대한 수직 배향력을 부여하는 배향성 물질을 포함하는 층을 의미할 수 있다. 수직 배향막에 대한 인접하는 액정 화합물의 프리틸트 각은 80도 내지 90도, 85도 내지 90도 또는 약 87도 내지 90도 범위 내일 수 있고, 수평 배향막에 대한 인접하는 액정 화합물의 프리틸트 각은 0도 내지 10도, 0도 내지 5도 또는 0도 내지 3도 범위 내일 수 있다.

배향막은 러빙 배향막 또는 광배향막일 수 있다. 배향막의 배향 방향은 러빙 배향막의 경우는 러빙 방향, 광배향막인 경우는 조사되는 편광의 방향에 따라 결정될 수 있다. 배향막의 배향 방향은, 흡수형 선형 편광자를 사용한 검출 방식으로 확인할 수 있다. 구체적으로 액정층에 포함되는 액정 화합물을 수평 배향시킨 상태에서 상기 액정층의 일면에 흡수형 선형 편광자를 배치하고, 상기 편광자를 360도 회전시키면서 투과율을 측정함으로써 배향 방향을 확인할 수 있다. 상기 상태에서 액정층 또는 흡수형 선형 편광자 측으로 광을 조사하면서 다른 측에서 휘도(투과율)를 측정하는 경우, 상기 흡수축 또는 투과축과 액정 배향막의 배향 방향이 일치하는 경우에 투과율이 낮게 되는 경향을 보이는데, 적용된 액정 화합물의 굴절률 이방성 등을 반영한 모사(simulation)를 통해 배향 방향을 확인할 수 있다. 액정층의 모드에 따라서 배향 방향을 확인하는 방식은 공지이며, 본 출원에서는 이러한 공지의 방식으로 배향막의 배향 방향을 확인할 수 있다.

배향막은 폴리이미드(polyimide) 화합물, 폴리비닐알코올(poly(vinyl alcohol)) 화합물, 폴리아믹산(poly(amic acid)) 화합물, 폴리스티렌(polystylene) 화합물, 폴리아미드(polyamide) 화합물 및 폴리옥시에틸렌(polyoxyethylene) 화합물 등과 같이 러빙 배향에 의해 배향능을 나타내는 것으로 공지된 물질이나, 폴리이미드(polyimide) 화합물, 폴리아믹산(polyamic acid) 화합물, 폴리노르보넨(polynorbornene) 화합물, 페닐말레이미드 공중합체(phenylmaleimide copolymer) 화합물, 폴리비닐신나메이트(polyvinylcinamate) 화합물, 폴리아조벤젠(polyazobenzene) 화합물, 폴리에틸렌이민(polyethyleneimide) 화합물, 폴리비닐알콜(polyvinylalcohol) 화합물, 폴리아미드(polyimide) 화합물, 폴리에틸렌(polyethylene) 화합물, 폴리스타일렌(polystylene) 화합물, 폴리페닐렌프탈아미드(polyphenylenephthalamide) 화합물, 폴리에스테르(polyester) 화합물, CMPI(chloromethylated polyimide) 화합물, PVCI(polyvinylcinnamate) 화합물 및 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethyl methacrylate) 화합물 등과 같이 광조사에 의해 배향능을 나타낼 수 있는 것으로 공지된 물질로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.

하나의 예시에서, 광학 필터는 이색성 염료 및 액정 화합물을 포함하는 1장의 액정층을 포함할 수 있다. 이 경우 광학 필터는 1/4 파장판을 더 포함할 수 있다. 상기 1/4 파장판은 액정층에 비해 유기발광소자에 더 가깝게 위치할 수 있다.

상기 1/4 파장판은 입사 광에 대하여 1/4 파장 위상 지연 특성을 가질 수 있다. 본 명세서에서 용어 「n 파장 위상 지연 특성」은 적어도 일부의 파장 범위 내에서, 입사 광을 그 입사광의 파장의 n배 만큼 위상 지연 시킬 수 있는 특성을 의미할 수 있다. 1/4 파장판은, 예를 들어, 550 nm의 파장에 대한 면상 위상차가 110 nm 내지 220 nm 또는 130 nm 내지 170 nm의 범위 내에 있을 수 있다. 본 명세서에서 「면상 위상차」는 (nx-ny) × d로 계산되는 수치이고, 상기에서 nx는 1/4 파장판의 면상 지상축 방향의 굴절률이고, ny는 1/4 파장판의 면상 진상축 방향의 굴절률이며, d는 1/4 파장판의 두께이다. 또한, 본 명세서에서 「지상축(slow axis)」은 1/4 파장판에서 가장 높은 굴절률을 나타내는 방향의 축을 의미할 수 있고, 「진상축(fast axis)」은 1/4 파장판에서 가장 낮은 굴절률을 나타내는 방향의 축을 의미할 수 있다. 상기 지상축과 진상축의 방향은 서로 직교할 수 있다.

1/4 파장판으로는 액정 중합 필름 또는 고분자 연신 필름을 사용할 수 있다.

상기 액정 중합 필름은, 예를 들어, 중합성 액정 화합물을 포함할 수 있다. 중합성 액정 화합물은, 예를 들어, 중합된 상태로 액정 중합 필름 내에 포함될 수 있다. 본 출원에서 「중합성 액정 화합물」은, 액정성을 나타낼 수 있는 부위, 예를 들면 메조겐(mesogen) 골격 등을 포함하고, 중합성 관능기를 하나 이상 포함하는 화합물을 의미할 수 있다. 또한 「중합성 액정 화합물이 중합된 형태로 포함되어 있다는 것」은 상기 액정 화합물이 중합되어 액정 필름 내에서 액정 고분자의 주쇄 또는 측쇄와 같은 골격을 형성하고 있는 상태를 의미할 수 있다. 중합성 액정 화합물은, 예를 들어, 수평 배항 상태로 액정 필름 내에 포함되어 있을 수 있다.

고분자 연신 필름은, 예를 들어, 연신에 의해 광학 이방성을 부여할 수 있는 광투과성의 고분자 필름을 적절한 방식으로 연신한 필름일 수 있다. 고분자 필름으로는, 예를 들면, 폴리에틸렌 필름 또는 폴리프로필렌 필름 등의 폴리올레핀 필름, 폴리노르보넨 필름 등의 고리형 올레핀 폴리머(COP: Cycloolefin polymer) 필름, 폴리염화비닐 필름, 폴리아크릴로니트릴 필름, 폴리설폰 필름, 폴리아크릴레이트 필름, 폴리비닐알코올 필름 또는 TAC(Triacetyl cellulose) 필름 등의 셀룰로오스 에스테르계 폴리머 필름이나 상기 폴리머를 형성하는 단량체 중에서 2종 이상의 단량체의 공중합체 필름 등이 예시될 수 있다. 하나의 예시에서 고분자 필름으로는, 고리형 올레핀 폴리머 필름을 사용할 수 있다. 상기에서 고리형 올레핀 폴리머로는, 노르보넨 등의 고리형 올레핀의 개환 중합체 또는 그 수소 첨가물, 고리형 올레핀의 부가 중합체, 고리형 올레핀과 알파-올레핀과 같은 다른 공단량체의 공중합체, 또는 상기 중합체 또는 공중합체를 불포화 카르복실산이나 그 유도체 등으로 변성시킨 그래프트 중합체 등이 예시될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

1/4 파장판은 1장의 필름이거나 또는 2장 이상의 필름의 조합일 수 있다. 하나의 예시에서, 1/4 파장판은 1/4 파장 위상 지연 특성을 갖는 1장의 액정 중합 필름 또는 고분자 연신 필름일 수 있다. 이 경우, 1장의 1/4 파장판의 지상축과 상기 이색성 염료를 포함하는 액정층의 투과축이 이루는 각도는 예를 들어 40도 내지 50도 범위 내일 수 있다. 본 명세서에서 이색성 염료를 포함하는 액정층의 투과축은 액정층이 수평 배향된 상태에서 투과도가 가장 높게 측정되는 축을 의미할 수 있다. 하나의 예시에서, 액정층의 투과축은 액정층이 수평 배향의 축과 면 방향에서 수직하는 방향을 의미할 수 있다.

다른 하나의 예시에서, 1/4 파장판은 1/4 파장 위상 지연 특성을 갖는 1장의 액정 중합 필름 또는 고분자 연신 필름과 1/2 파장 위상 지연 특성을 갖는 1장의 액정 중합 필름 또는 고분자 연신 필름의 적층체일 수 있다. 이때, 1/4 파장 위상 지연 특성을 갖는 필름의 지상축과 1/2 파장 위상 지연 특성을 갖는 필름의 지상축은 소정 각도 범위를 만족할 수 있다. 하나의 예시에서, 1장의 1/2 파장판의 지상축과 이색성 염료를 포함하는 액정층의 투과축이 이루는 각도는 17.5도 내지 27.5도 범위 내일 수 있고, 1장의 1/4 파장판의 지상축과 이색성 염료를 포함하는 액정층의 투과축이 이루는 각도는 40도 내지 50도 범위 내일 수 있다. 다른 예시에서, 1장의 λ/2 파장판의 지상축과 이색성 염료를 포함하는 액정층의 투과축이 이루는 각도는 10도 내지 20도 범위 내일 수 있고, 1장의 λ/4 파장판의 지상축과 이색성 염료를 포함하는 액정층의 투과축이 이루는 각도는 70도 내지 80도 범위 내일 수 있다.

1/4 파장판은 역파장 분산 특성, 정상 파장 분산 특성 또는 플랫 파장 분산 특성을 가질 수 있다. 본 명세서에서 역파장 분산 특성(reverse wavelength dispersion)은 하기 수식 1을 만족하는 특성을 의미할 수 있고, 정상 파장 분산 특성(normal wavelength dispersion)은 하기 수식 2를 만족하는 특성을 의미할 수 있으며, 플랫 파장 분산 특성(flat wavelength dispersion)은 하기 수식 3을 만족하는 특성을 의미할 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 1/4 파장판으로는 역파장 분산 특성을 갖는 1/4 파장판을 사용하는 것이 유리할 수 있다.

[수식 1]

R(450)/R(550) < R(650)/R(550)

[수식 2]

R(450)/R(550) > R(650)/R(550

[수식 3]

R(450)/R(550) ≒ R(650)/R(550)

수식 1 내지 3에서 R(λ)는 λnm 파장의 광에 대한 1/4 파장판의 면상 위상차 값이다.)

상기 광학 필터의 액정층은 전압 인가에 따라 수평 배향 상태와 수직 배향 상태의 사이를 스위칭할 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 액정층은 전압이 인가되지 않은 상태에서 수평 배향 상태로 존재할 수 있고, 전압(V1)이 인가된 상태에서 수직 배향 상태로 존재할 수 있다. 액정층은 각각 상기 전압(V1)보다 작은 전압(V2)이 인가된 경우 경사 배향된 상태로 존재할 수 있다. 다른 하나의 예시에서, 상기 액정층은 전압이 인가되지 않은 상태에서 수직 배향 상태로 존재할 수 있고, 전압(V1)이 인가된 상태에서 수평 배향 상태로 존재할 수 있다. 액정층은 각각 상기 전압(V1)보다 작은 전압(V2)이 인가된 경우 경사 배향된 상태로 존재할 수 있다.

도 1 및 도 2는 각각 광학 필터가 이색성 염료 및 액정 화합물을 포함하는 1장의 액정층을 포함하는 유기발광장치를 예시적으로 나타낸다.

도 1은 본 출원의 제 1 실시예에 따른 유기발광장치를 예시적으로 나타낸다. 상기 유기발광장치는 유기발광소자(100), 및 상기 유기발광소자의 광 출사측에 위치하는 광학필터(200)를 포함하고, 광학 필터(200)는 이색성 염료 및 액정 화합물을 포함하는 액정층(201) 1장 및 1/4 파장판(202)을 포함한다. 상기 액정 화합물은 양의 유전율 이방성을 가질 수 있다. 상기 액정층은 전압이 인가되지 않은 상태에서 수평 배향 상태로 존재할 수 있다. 상기 액정층은 상대적으로 높은 전압이 인가된 상태에서 수직 배향 상태로 존재할 수 있고, 상대적으로 낮은 전압이 인가된 상태에서 경사 배향된 상태로 존재할 수 있다.

유기발광소자(100)는 복수의 픽셀 그룹(101) 및 반사 전극(102)을 포함할 수 있다. 유기발광소자(100)는 발광 세기가 상이한 복수의 픽셀 그룹(10A, 10B, 10C)을 포함할 수 있다. 도 1에서 픽셀의 명암은 픽셀의 발광 세기(휘도)를 의미한다. 픽셀이 밝을수록 발광 세기가 높은 것을 의미하고, 픽셀이 어두울수록 발광 세기가 낮은 것을 의미한다. 액정층(201)은 구획 구동이 가능한 복수의 구역(20A, 20B, 20C)로 구획되어 있다. 도 1에서 액정층의 각 구역 내의 직선 표시, 곡선 표시 또는 점 표시는 액정층의 배향 상태를 의미한다. 이는 후술하는 도 2 내지 도 6에서도 공통적으로 적용된다.

도 1의 구조의 유기발광장치에서 주변 광 반사율은 비편광의 주변 광이 액정층의 각 구역 및 1/4 파장판을 통과한 후 유기발광소자의 반사 전극으로부터 반사된 후, 1/4 파장판 및 액정층의 상기 구역을 다시 통과한 후의 광의 반사율을 의미할 수 있다.

평균 발광 세기가 가장 낮은 픽셀 그룹(10A)에 대해서는, 상기 픽셀 그룹(10A)과 마주하는 광학 필터의 구역(20A)의 패턴 전극에 전압을 인가하지 않을 수 있다. 이 경우, 이색성 염료는 비편광의 주변 광의 이상광 성분을 흡수할 수 있고, 이에 따라 액정층은 편광자로 작동할 수 있다. 상기 유기발광장치로부터 반사되는 주변 광의 반사율은 가장 낮을 수 있고, 예를 들어 2% 이하일 수 있으며, 그 하한은 낮을수록 유리하지만 예를 들어 0.3% 이상일 수 있다. 상기 액정층의 구역(20A)은 투과도가 가장 작은 구역이므로, 유기발광소자의 가장 어두운 픽셀에 의해 발광되는 광의 전체 휘도(유기발광장치의 휘도)도 가장 작아진다.

평균 발광 세기가 가장 높은 픽셀 그룹(10B)에 대해서는, 상기 픽셀 그룹(10B)과 마주하는 광학 필터의 구역(20B)의 패턴 전극에 전압을 인가할 수 있다. 상기 전압은 상대적으로 높은 전압이며, 상기 전압의 세기는 예를 들어 5V 내지 15V 범위 내일 수 있다. 상기 전압은 구체적으로, 5V 이상, 6V 이상, 7V 이상 또는 15V 이하, 14V 이하, 13V 이하, 12V 이하, 11V 이하 또는 10V 이하일 수 있다. 이 경우, 액정의 방향자 및 이색성 염료는 각각 액정층의 평면에 대해 거의 수직한 상태로 전환된다. 이색성 염료는 비편광의 주변 광을 거의 흡수하지 않는다. 이때, 상기 유기발광장치로부터 반사되는 주변 광의 반사율은 가장 높을 수 있고, 예를 들어 10% 내지 30% 범위 내일 수 있다. 액정층의 상기 구역(20B)은 투과도가 가장 높은 구역이므로, 유기발광소자의 가장 밝은 픽셀에 의해 발광되는 광의 전체 휘도(유기발광장치의 휘도)도 가장 높아진다. 유기발광소자로부터 발광된 빛(비편광)이, 광학 필터의 투과도가 가장 높은 구역을 통과한 후의 투과도는 예를 들어, 50% 내지 65% 범위 내일 수 있다.

평균 발광 세기가 중간인 픽셀 그룹(10C)에 대해서는, 상기 픽셀 그룹(10C)와 마주하는 광학 필터의 구역(20C)의 전극에 전압을 인가할 수 있다. 상기 전압은 상대적으로 낮은 전압이며, 상기 전압의 세기는 예를 들어 4V 내지 5V 범위 내일 수 있다. 이 경우, 액정의 방향자 및 이색성 염료는 각각 액정층의 평면에 대해 소정의 각도를 갖는 경사 배향 상태로 전환될 수 있다. 이색성 염료는 부분적으로 비편광의 주변 광을 흡수할 수 있다. 상기 유기발광장치로부터 반사되는 주변 광의 반사율은 중간 정도일 수 있고, 예를 들어 5% 내지 7% 범위 내일 수 있다. 상기 액정층의 구역(20C)은 투과도가 중간인 구역, 예를 들어, 투과도가 20% 내지 30% 범위인 구역이므로, 픽셀 그룹(10C)이 유기발광소자의 가장 밝은 픽셀을 포함하다 하더라도, 상기 픽셀에 의해 발광되는 전체 휘도(유기발광장치의 휘도)도 중간일 수 있고, 평균 발광 세기가 중간인 픽셀 그룹에 의해 발광되는 전체 휘도(유기발광장치의 휘도)도 중간일 수 있다.

도 2는 본 출원의 제 2 실시예에 따른 유기발광장치를 예시적으로 나타낸다. 상기 유기발광장치는 유기발광소자(100), 및 상기 유기발광소자의 광 출사측에 형성된 광학필터(200)를 포함하고, 광학 필터(200)는 이색성 염료 및 액정 화합물을 포함하는 액정층(201) 1장 및 1/4 파장판(202)을 포함한다. 상기 액정 화합물은 음의 유전율 이방성을 가질 수 있다. 상기 액정층은 전압이 인가되지 않은 상태에서 수직 배향 상태로 존재할 수 있다. 상기 액정층은 상대적으로 높은 전압이 인가된 상태에서 수평 배향 상태로 존재할 수 있고, 상대적으로 낮은 전압이 인가된 상태에서 경사 배향된 상태로 존재할 수 있다.

도 2의 구조의 유기발광장치에서 주변 광 반사율은 비편광의 주변 광이 액정층의 각 구역 및 1/4 파장판을 통과한 후 유기발광소자의 전극으로부터 반사된 후, 다시 1/4 파장판 및 액정층의 상기 구역을 통과한 후의 광의 반사율을 의미할 수 있다.

평균 발광 세기가 가장 높은 픽셀 그룹(10C)에 대해서는, 상기 픽셀 그룹(10C)과 마주하는 광학 필터의 구역(20C)의 패턴 전극에는 전압을 인가하지 않을 수 있다. 이색성 염료는 비편광의 주변 광을 거의 흡수하지 않는다. 이 경우, 유기발광장치로부터 반사되는 주변 광의 반사율은 가장 높을 수 있고, 예를 들어, 10% 내지 30% 범위 내일 수 있다. 상기 액정층의 구역(20C)은 투과도가 가장 높은 구역이므로, 유기발광소자의 가장 밝은 픽셀에 의해 발광되는 광의 전체 휘도(유기발광장치의 휘도)도 가장 높아진다. 유기발광소자로부터 발광된 빛(비편광)이, 광학 필터의 상기 투과도가 가장 높은 구역을 통과한 후의 투과도는 예를 들어, 50% 내지 65% 범위 내일 수 있다.

평균 발광 세기가 가장 낮은 픽셀 그룹(10A)에 대해서는, 상기 픽셀 그룹(10A)과 마주하는 광학 필터의 구역(20A)의 패턴 전극에 상대적으로 높은 전압을 인가할 수 있다. 상기 전압의 세기는 예를 들어, 5V 내지 15V 범위 내일 수 있다. 상기 전압은 구체적으로, 5V 이상, 6V 이상, 7V 이상 또는 15V 이하, 14V 이하, 13V 이하, 12V 이하, 11V 이하 또는 10V 이하일 수 있다. 이 경우, 이색성 염료는 비편광의 주변 광의 이상 성분을 흡수할 수 있고, 이에 따라 액정층은 편광자로 작동할 수 있다. 상기 유기발광장치로부터 반사되는 주변 광의 반사율은 가장 낮을 수 있고, 예를 들어 2% 이하일 수 있으며, 그 하한은 낮을수록 유리하지만 예를 들어 0.3% 이상일 수 있다. 상기 액정층의 구역(20A)은 투과도가 가장 낮은 구역이므로, 유기발광소자의 가장 어두운 픽셀에 의해 발광되는 광의 전체 휘도(유기발광장치의 휘도)도 가장 작아진다.

평균 발광 세기가 중간인 픽셀 그룹(10C)에 대해서는, 상기 픽셀 그룹(10C)과 마주하는 광학 필터의 구역(20C)의 패턴 전극에 전압을 인가할 수 있다. 상기 전압은 상대적으로 낮은 전압이며, 상기 전압의 세기는 예를 들어 4V 내지 5V 범위 내일 수 있다. 이 경우, 액정의 방향자 및 이색성 염료는 각각 액정층의 평면에 대해 소정의 각도를 갖는 경사 배향 상태로 전환될 수 있다. 이색성 염료는 부분적으로 비편광의 주변 광을 흡수할 수 있다. 상기 유기발광장치로부터 반사되는 주변 광의 반사율은 예를 들어 5% 내지 7% 범위 내일 수 있다. 상기 액정층의 구역(20C)은 투과도가 중간인 구역, 예를 들어, 투과도가 20% 내지 30%인 구역이므로, 픽셀 그룹(10C)이 유기발광소자의 가장 밝은 픽셀을 포함한다 하더라도, 상기 픽셀에 의해 발광되는 전체 휘도(유기발광장치의 휘도)도 중간일 수 있고, 평균 발광 세기가 중간인 픽셀 그룹에 의해 발광되는 전체 휘도(유기발광장치의 휘도)도 중간일 수 있다.

다른 하나의 예시에서, 광학 필터는 이색성 염료 및 액정 화합물을 포함하는 액정층을 2장 포함할 수 있다. 이 경우, 광학 필터는 1/4 파장판을 포함하지 않을 수 있다.

하나의 예시에서, 상기 제 1 액정층 및 제 2 액정층은 각각 전압 인가에 따라 수평 배향 상태와 수직 배향 상태의 사이를 스위칭할 수 있다. 이때, 제 1 액정층의 수평 배향 상태에서의 광축와 제 2 액정층의 수평 배향 상태에서의 광축은 서로 수직할 수 있다. 하나의 예시에서, 제 1 액정층 및 제 2 액정층은 모두 전압 인가되지 않은 상태에서 수평 배향 상태로 존재하고, 전압(V1)이 인가된 상태에서 수직 배향 상태로 존재할 수 있다. 제 1 액정층 및 제 2 액정층은 각각 상기 전압(V1)보다 작은 전압(V2)이 인가된 경우 경사 배향된 상태로 존재할 수 있다. 다른 하나의 예시에서, 제 1 액정층 및 제 2 액정층은 모두 전압 인가되지 않은 상태에서 수직 배향 상태로 존재하고, 전압(V1)이 인가된 상태에서 수평 배향 상태로 존재할 수 있다. 제 1 액정층 및 제 2 액정층은 각각 상기 전압(V1)보다 작은 전압(V2)이 인가된 경우 경사 배향된 상태로 존재할 수 있다.

도 3 및 도 4는 각각 이색성 염료 및 액정 화합물을 포함하는 제 1 액정층(201A) 및 이색성 염료 및 액정 화합물을 포함하는 제 2 액정층(201B)을 포함하는 유기발광장치를 예시적으로 나타낸다.

도 3은 본 출원의 제 3 실시예에 따른 유기발광장치를 예시적으로 나타낸다. 상기 유기발광장치는 유기발광소자(100), 및 상기 유기발광소자의 광 출사측에 형성된 광학필터(200)를 포함하고, 광학 필터(200)는 이색성 염료 및 액정 화합물을 포함하는 제 1 액정층(201A) 및 이색성 염료 및 액정 화합물을 포함하는 제 2 액정층(201B)를 포함한다. 상기 제 1 액정층 및 제 2 액정층에 각각 포함되는 액정 화합물은 양의 유전율 이방성을 갖는다. 상기 제 1 액정층 및 제 2 액정층은 전압이 인가되지 않은 상태에서 수평 배향 상태로 존재할 수 있다. 상기 제 1 액정층 및 제 2 액정층의 광축은 각각 전압이 인가되지 않은 상태에서 서로 수직할 수 있다. 액정층들에 상대적으로 높은 전압(V1)이 인가되는 경우 수직 배향 상태로 존재할 수 있고, 액정층들에 상대적으로 낮은 전압(V2)이 인가되는 경우 경사 배향 상태로 존재할 수 있다.

도 3의 유기발광장치에서, 주변 광의 반사율은 비편광의 주변 광이 액정층들의 각 구역들을 통과한 후 유기발광소자의 전극으로부터 반사된 후, 다시 액정층들의 상기 구역들을 통과한 후, 액정층에 의해 차단된 후의 광의 반사율이다.

평균 발광 세기가 가장 낮은 픽셀 그룹(10A)에 대해서는, 상기 픽셀 그룹(10A)과 마주하는 광학 필터의 구역들(20A)의 패턴 전극에 전압을 인가하지 않을 수 있다. 이 경우, 제 1 액정층 및 제 2 액정층은 2장의 직교 편광자로 작동할 수 있으므로, 이색성 염료는 비편광의 주변 광을 흡수할 수 있다. 상기 유기발광장치로부터 반사되는 주변 광의 반사율은 가장 낮을 수 있고, 예를 들어, 2% 이하일 수 있으며, 그 하한은 낮을수록 유리하지만 예를 들어 0.3% 이상일 수 있다. 상기 액정층들의 구역들(20A)은 투과도가 가장 낮은 구역이므로 유기발광소자의 가장 어두운 픽셀에 의해 발광되는 광의 전체 휘도(유기발광장치의 휘도)도 가장 작아진다.

평균 발광 세기가 가장 높은 픽셀 그룹(10B)에 대해서는, 상기 픽셀 그룹(10B)와 마주하는 광학 필터의 구역들(20B)의 패턴 전극에 전압을 인가할 수 있다. 상기 전압은 상대적으로 높은 전압이며, 상기 전압의 세기는 예를 들어, 5V 내지 15V 범위 내일 수 있다. 상기 전압은 구체적으로, 5V 이상, 6V 이상, 7V 이상 또는 15V 이하, 14V 이하, 13V 이하, 12V 이하, 11V 이하 또는 10V 이하일 수 있다. 이 경우, 액정의 방향자 및 이색성 염료는 각각 액정층의 평면에 대해 거의 수직한 상태로 전환된다. 이색성 염료는 비편광의 주변 광을 거의 흡수하지 않는다. 이때, 상기 유기발광장치로부터 반사되는 주변 광의 반사율은 상대적으로 높을 수 있고, 예를 들어 10% 내지 30% 범위 내일 수 있다. 상기 액정층들의 구역들(20B)은 투과도가 가장 높은 구역이므로, 유기발광소자의 가장 밝은 픽셀에 의해 발광되는 광의 전체 휘도(유기발광장치의 휘도)도 가장 높아진다. 유기발광소자로부터 발광된 빛(비편광)이, 광학 필터의 투과도가 가장 높은 구역을 통과한 후의 투과도는 예를 들어, 50% 내지 65% 범위 내일 수 있다.

평균 발광 세기가 중간인 픽셀 그룹(10C)에 대해서는, 상기 픽셀 그룹(10C)와 마주하는 광학 필터의 구역들(20C)의 패턴 전극에 전압을 인가할 수 있다. 상기 전압은 상대적으로 낮은 전압이며, 상기 전압의 세기는 예를 들어 4V 내지 5V 범위 내일 수 있다. 이 경우, 액정의 방향자 및 이색성 염료는 각각 액정층의 평면에 대해 소정의 각도를 갖는 경사 배향 상태로 전환될 수 있다. 이색성 염료는 부분적으로 비편광의 주변 광을 흡수할 수 있다. 상기 유기발광장치로부터 반사되는 주변 광의 반사율은 중간 정도일 수 있고, 예를 들어 5% 내지 7% 범위 내일 수 있다. 상기 액정층들의 구역들(20C)은 투과도가 중간인 구역, 예를 들어, 투과도가 20% 내지 30%인 구역이므로, 픽셀 그룹(10C)이 유기발광소자의 가장 밝은 픽셀을 포함한다 하더라도, 상기 픽셀에 의해 발광되는 전체 휘도(유기발광장치의 휘도)도 중간일 수 있고, 평균 발광 세기가 중간인 픽셀 그룹에 의해 발광되는 전체 휘도(유기발광장치의 휘도)도 중간일 수 있다.

도 4는 본 출원의 제 4 실시예에 따른 유기발광장치를 예시적으로 나타낸다. 상기 유기발광장치는 유기발광소자(100), 및 상기 유기발광소자의 광 출사측에 형성된 광학필터(200)를 포함하고, 상기 광학 필터(200)는 이색성 염료 및 액정 화합물을 포함하는 제 1 액정층(201A) 및 이색성 염료 및 액정 화합물을 포함하는 제 2 액정층(201B)를 포함한다. 상기 제 1 액정층 및 제 2 액정층에 각각 포함되는 액정 화합물은 음의 유전율 이방성을 갖는다. 상기 제 1 액정층 및 제 2 액정층은 전압이 인가되지 않은 상태에서 수직 배향 상태로 존재할 수 있다. 상기 제 1 액정층의 광축의 액정층 평면으로의 투영과 제 2 액정층의 광축의 액정층 평면으로의 투영은 전압이 인가되지 않은 상태에서 서로 수직할 수 있다. 액정층들에 상대적으로 높은 전압(V1)이 인가되는 경우 수평 배향 상태로 존재할 수 있고, 액정층들에 상대적으로 낮은 전압(V2)이 인가되는 경우 경사 배향 상태로 존재할 수 있다.

도 4의 유기발광장치에서, 주변 광의 반사율은 비편광의 주변 광이 액정층들의 각 구역들을 통과한 후 유기발광소자의 전극으로부터 반사된 후, 다시 액정층들의 상기 구역들을 통과한 후, 액정층에 의해 차단된 후의 광의 반사율이다.

평균 발광 세기가 가장 높은 픽셀 그룹(10B)에 대해서는, 상기 픽셀 그룹(10B)과 마주하는 광학 필터의 구역(20B)의 패턴 전극에는 전압을 인가하지 않을 수 있다. 이색성 염료는 비편광의 주변 광을 거의 흡수하지 않는다. 이 경우, 주변 광의 반사율은 가장 높을 수 있고, 예를 들어, 10% 내지 30% 범위 내일 수 있다. 상기 액정층들의 구역들(20B)은 투과도가 가장 높은 구역이므로, 유기발광소자의 가장 밝은 픽셀에 의해 발광되는 광의 전체 휘도(유기발광장치의 휘도)도 가장 높아진다. 유기발광소자로부터 발광된 빛(비편광)이, 광학 필터의 투과도가 투과도가 가장 높은 구역들(20B)을 통과한 후의 투과도는 예를 들어, 50% 내지 65% 범위 내일 수 있다.

평균 발광 세기가 가장 낮은 픽셀 그룹(10A)에 대해서는, 상기 픽셀 그룹(10A)과 마주하는 광학 필터의 구역들(20A)의 패턴 전극에 상대적으로 높은 전압을 인가할 수 있다. 상기 전압의 세기는 예를 들어, 5V 내지 15V 범위 내일 수 있다. 상기 전압은 구체적으로, 5V 이상, 6V 이상, 7V 이상 또는 15V 이하, 14V 이하, 13V 이하, 12V 이하, 11V 이하 또는 10V 이하일 수 있다. 이 경우, 액정의 방향자 및 이색성 색소는 각각 액정층 평면에 대하여 거의 수평한 상태로 전환될 수 있다. 이 경우, 제 1 액정층 및 제 2 액정층은 2장의 직교 편광자로 작동할 수 있으므로, 이색성 염료는 비편광의 주변 광을 흡수할 수 있다. 상기 유기발광장치로부터 반사되는 주변 광의 반사율은 가장 낮을 수 있고, 예를 들어 2% 이하일 수 있으며, 그 하한은 낮을수록 유리하지만 예를 들어 0.3% 이상일 수 있다. 상기 액정층들의 구역들(20A)은 투과도가 가장 작은 구역이므로, 유기발광소자의 가장 어두운 픽셀에 의해 발광되는 광의 전체 휘도(유기발광장치의 휘도)도 가장 작아진다.

평균 발광 세기가 중간인 픽셀 그룹(10C)에 대해서는, 상기 픽셀 그룹(10C)과 마주하는 광학 필터의 구역들(20C)의 패턴 전극에 전압을 인가할 수 있다. 상기 전압은 상대적으로 낮은 전압이며, 상기 전압의 세기는 예를 들어 4V 내지 5V 범위 내일 수 있다. 이 경우, 액정의 방향자 및 이색성 염료는 각각 액정층의 평면에 대해 소정의 각도를 갖는 경사 배향 상태로 전환될 수 있다. 이색성 염료는 부분적으로 비편광의 주변 광을 흡수할 수 있다. 상기 유기발광장치로부터 반사되는 주변 광의 반사율은 중간 정도일 수 있고, 예를 들어 5% 내지 7% 범위 내일 수 있다. 상기 액정층들의 구역들(20C)은 투과도가 중간인 구역, 예를 들어, 투과도가 20% 내지 30% 범위 내인 구역이므로, 픽셀 그룹(10C)이 유기발광소자의 가장 밝은 픽셀을 포함한다 하더라도, 상기 픽셀에 의해 발광되는 전체 휘도(유기발광장치의 휘도)도 중간일 수 있고, 평균 발광 세기가 중간인 픽셀 그룹에 의해 발광되는 전체 휘도(유기발광장치의 휘도)도 중간일 수 있다.

다른 하나의 예시에서, 상기 광학 필터는 이색성 염료 및 액정 화합물을 포함하는 1장의 액정층을 포함하고, 상기 액정층은 전압이 인가되지 않은 상태 또는 전압이 인가된 상태에서 트위스트 배향 상태로 존재할 수 있다. 이때, 유기발광장치는 1/4 파장판을 포함하지 않을 수 있다.

상기 액정층은 전압 인가에 따라 트위스트 배향 상태 및 수직 배향 상태의 사이를 스위칭할 수 있다. 하나의 예시에서, 액정층은 전압 인가되지 않은 상태에서 트위스트 배향된 상태로 존재하고, 전압(V1)이 인가된 상태에서 수직 배향 상태로 존재할 수 있다. 액정층은 상기 전압(V1)보다 작은 전압(V2)이 인가된 경우 경사 배향된 상태로 존재할 수 있다. 다른 하나의 예시에서, 액정층은 전압 인가되지 않은 상태에서 수직 배향 상태로 존재하고, 전압(V1)이 인가된 상태에서 트위스트 배향 상태로 존재할 수 있다. 액정층은 상기 전압(V1)보다 작은 전압(V2)이 인가된 경우 부분적으로 트위스트 배향되지 않고,경사 배향된 상태로 존재할 수 있다.

하나의 예시에서, 트위스트 배향 상태에서의 트위스트 각도는 90도 내지 360도 범위 내일 수 있다. 트위스트 각도가 상기 범위 내인 경우, 1장의 트위스트 배향 액정층으로 2장의 직교 편광자와 유사한 거동을 할 수 있다. 본 명세서에서 트위스트 각도는 트위스트 배향 액정층에서 가장 하부에 존재하는 액정 화합물의 광축과 트위스트 배향 액정층에서 가장 상부에 존재하는 액정 화합물의 광축이 이루는 각도이다. 본 출원에서 용어 트위스트 배향 액정층의 상부 또는 하부는 상대적인 위치 관계를 정하기 위한 개념이다. 즉, 트위스트 배향 액정층의 어느 한 표면을 하부라고 하면, 그 반대측 표면은 상부로 정의될 수 있는데, 이 때 하부로 정의된 표면은 반드시 트위스트 배향 액정층의 적용 시에 하부에 있을 필요는 없다.

도 5 및 도 6은 각각 이러한 광학 필터를 포함하는 유기발광장치를 예시적으로 나타낸다.

도 5는 본 출원의 제 5 실시예에 따른 유기발광장치를 나타낸다. 상기 유기발광장치는 유기발광소자(100), 및 상기 유기발광소자의 상부에 형성된 광학필터(200)를 포함하고, 상기 광학 필터(200)는 이색성 염료 및 액정 화합물을 포함하는 액정층(201) 1장을 포함할 수 있고, 상기 액정층은 전압이 인가되지 않은 상태에서 트위스트 배향 상태로 존재할 수 있다. 상기 트위스트 배향 상태에서의 트위스트 각도는 90도 내지 360도 범위내일 수 있다. 상기 액정 화합물은 양의 유전율 이방성을 가질 수 있고, 전압이 인가되지 않은 상태에서 액정 방향자는 액정층 평면에 대해 실질적으로 평행할 수 있다.

도 5의 유기발광장치에서, 주변 광의 반사율은 비편광의 주변 광이 액정층의 각 구역을 통과한 후 유기발광소자의 전극으로부터 반사된 후, 다시 액정층의 상기 구역을 통과하면서, 액정층에 의해 차단된 후의 광의 반사율이다.

평균 발광 세기가 가장 낮은 픽셀 그룹(10A)에 대해서는, 상기 픽셀 그룹(10A)과 마주하는 광학 필터의 구역(20A)의 전극에 전압을 인가하지 않을 수 있다. 이 경우, 이색성 염료는 비편광의 주변 광의 이상 광 성분과 정상 광 성분을 효과적으로 흡수할 수 있다. 상기 유기발광장치로부터 반사되는 주변 광의 반사율은 가장 낮을 수 있고, 예를 들어 2% 이하일 수 있다. 상기 반사율의 하한은 낮을수록 유리하지만 예를 들어 0.3% 이상일 수 있다. 상기 액정층의 구역(20A)은 투과도가 가장 낮은 구역이므로, 유기발광소자의 가장 어두운 픽셀에 의해 발광되는 광의 전체 휘도(유기발광장치의 휘도)도 가장 낮아진다.

평균 발광 세기가 가장 높은 픽셀 그룹(10B)에 대해서는, 상기 픽셀 그룹(10B)과 마주하는 광학 필터의 구역(20B)의 전극에 전압을 인가할 수 있다. 상기 전압은 상대적으로 높은 전압이며, 상기 전압의 세기는 예를 들어 10V 이상 내지 15V 범위 내일 수 있다. 이 경우, 액정의 방향자 및 이색성 염료는 각각 트위스트 배향 상태가 아니며, 액정층의 평면에 대해 거의 수직한 상태로 전환된다. 이색성 염료는 비편광의 주변 광을 거의 흡수하지 않는다. 이때, 상기 유기발광장치로부터 반사되는 주변 광의 반사율은 상대적으로 높고, 예를 들어 10% 내지 30% 범위 내일 수 있다. 상기 액정층의 구역(20B)은 투과도가 가장 높은 구역이므로, 유기발광소자의 가장 밝은 픽셀에 의해 발광되는 광의 전체 휘도(유기발광장치의 휘도)도 가장 높아진다. 유기발광소자로부터 발광된 빛(비편광)이, 광학 필터의 투과도가 가장 높은 구역(20B)을 통과한 후의 투과도는 예를 들어, 50% 내지 65% 범위 내일 수 있다.

평균 발광 세기가 중간인 픽셀 그룹(10C)에 대해서는, 상기 픽셀 그룹(10C)과 마주하는 광학 필터의 구역(20C)의 전극에 전압을 인가할 수 있다. 상기 전압은 상대적으로 낮은 전압이며, 상기 전압의 세기는 예를 들어 6V 내지 9V 범위 내일 수 있다. 이 경우, 액정의 방향자 및 이색성 염료는 각각 부분적으로, 트위스트 배향되지 않고, 액정층의 평면에 대해 소정의 각도를 갖는 경사 배향 상태로 전환될 수 있다. 이색성 염료는 부분적으로 비편광의 주변 광을 흡수할 수 있다. 상기 유기발광장치로부터 반사되는 주변 광의 반사율은 중간 정도일 있고, 예를 들어 5% 내지 7% 범위 내일 수 있다. 상기 액정층의 구역(20C)은 투과도가 중간인 구역, 예를 들어, 투과도가 20% 내지 30%인 구역이므로, 픽셀 그룹(20C)이 유기발광소자의 가장 밝은 픽셀을 포함한다 하더라도, 상기 픽셀에 의해 발광되는 전체 휘도(유기발광장치의 휘도)도 중간일 수 있고, 평균 발광 세기가 중간인 픽셀 그룹에 의해 발광되는 전체 휘도(유기발광장치의 휘도)도 중간일 수 있다.

도 6은 본 출원의 제 6 실시예에 따른 유기발광장치를 나타낸다. 상기 유기발광장치는 유기발광소자(100), 및 상기 유기발광소자의 상부에 형성된 광학필터(200)를 포함하고, 상기 광학 필터(200)는 이색성 염료 및 액정 화합물을 포함하는 액정층(201) 1장을 포함할 수 있고, 상기 액정층은 전압이 인가된 상태에서 트위스트 배향 상태로 존재할 수 있다. 상기 트위스트 배향 상태에서의 트위스트 각도는 90도 내지 360도 범위 내일 수 있다. 상기 액정 화합물은 음의 유전율 이방성을 가질 수 있고, 전압이 인가된 상태에서 액정 방향자는 액정층 평면에 대해 실질적으로 평행할 수 있다.

도 6의 유기발광장치에서, 주변 광의 반사율은 비편광의 주변 광이 액정층의 각 구역을 통과한 후 유기발광소자의 전극으로부터 반사된 후, 다시 액정층의 상기 구역을 통과한 후, 액정 층에의 차단된 후의 광의 반사율이다.

평균 발광 세기가 가장 높은 픽셀 그룹(10B)에 대해서는, 상기 픽셀 그룹(10B)과 마주하는 광학 필터의 구역(20B)의 전극에 전압을 인가하지 않을 수 있다. 이 경우, 액정의 방향자 및 이색성 염료는 각각 트위스트 배향 상태가 아니며, 액정층의 평면에 대해 거의 수직한 상태로 존재할 수 있다. 이색성 염료는 비편광의 주변 광을 거의 흡수하지 않는다. 이때, 상기 유기발광장치로부터 반사되는 주변 광의 반사율은 상대적으로 높고, 예를 들어 10% 내지 30% 범위 내일 수 있다. 상기 액정층의 구역(20B)은 투과도가 가장 높은 구역이므로, 유기발광소자의 가장 밝은 픽셀에 의해 발광되는 광의 전체 휘도(유기발광장치의 휘도)도 가장 높아진다. 유기발광소자로부터 발광된 빛(비편광)이, 광학 필터의 투과도가 가장 높은 구역을 통과한 후의 투과도는 예를 들어, 50% 내지 65% 범위 내일 수 있다.

평균 발광 세기가 가장 낮은 픽셀 그룹(10A)에 대해서는, 상기 픽셀 그룹(10A)와 마주하는 광학 필터의 구역(20A)의 전극에 전압을 인가할 수 있다. 상기 전압은 상대적으로 높은 전압이며, 상기 전압의 세기는 예를 들어 10V 내지 15V 범위 내일 수 있다. 이 경우, 액정의 방향자 및 이색성 염료는 각각 트위스트 배향 상태로서 액정의 방향자가 액정층 평면에 대해 평행한 상태로 전환될 수 있다. 따라서, 이색성 염료는 비편광의 주변 광의 이상 광 성분과 정상 광 성분을 효과적으로 흡수할 수 있다. 상기 유기발광장치로부터 반사되는 주변 광의 반사율은 가장 낮을 수 있고, 예를 들어 2% 이하일 수 있다. 상기 반사율의 하한은 낮을수록 유리하지만 예를 들어 0.3% 이상일 수 있다. 상기 액정층의 구역(20A)은 투과도가 가장 낮은 구역이므로, 유기발광소자의 가장 어두운 픽셀에 의해 발광되는 광의 전체 휘도(유기발광장치의 휘도)도 가장 낮아진다.

평균 발광 세기가 중간인 픽셀 그룹(10C)에 대해서는, 상기 픽셀 그룹(10C)과 마주하는 광학 필터의 구역(20C)의 전극에 전압을 인가할 수 있다. 상기 전압은 상대적으로 낮은 전압이며, 상기 전압의 세기는 예를 들어 6V 내지 9V 범위 내일 수 있다. 이 경우, 액정의 방향자 및 이색성 염료는 각각 부분적으로, 트위스트 배향되지 않고, 액정층의 평면에 대해 소정의 각도를 갖는 경사 배향 상태로 전환될 수 있다. 이색성 염료는 부분적으로 비편광의 주변 광을 흡수할 수 있다. 상기 유기발광장치로부터 반사되는 주변 광의 반사율은 중간 정도일 있고, 예를 들어 5% 내지 7% 범위 내일 수 있다. 상기 액정층의 구역(20C)은 투과도가 중간인 구역, 예를 들어, 20% 내지 30%인 구역이므로, 상기 픽셀 그룹(10C)이 유기발광소자의 가장 밝은 픽셀을 포함한다 하더라도, 상기 픽셀에 의해 발광되는 전체 휘도(유기발광장치의 휘도)도 중간일 수 있고, 평균 발광 세기가 중간인 픽셀 그룹에 의해 발광되는 전체 휘도(유기발광장치의 휘도)도 중간일 수 있다.

상기 유기발광장치는, 예를 들면, 디스플레이용 광원, 예를 들어 액정표시장치(LCD; Liquid Crystal Display)의 백라이트, 조명, 각종 센서, 프린터, 복사기 등의 광원, 차량용 계기 광원, 신호등, 표시등, 표시장치, 면상발광체의 광원, 디스플레이, 장식 또는 각종 라이트 등에 효과적으로 적용될 수 있다. 상기 장치 등으로 유기발광장치를 적용할 경우에, 상기 장치 등을 구성하는 다른 부품이나 그 장치의 구성 방법은 특별히 제한되지 않고, 상기 유기발광장치가 사용되는 한, 해당 분야에 공지되어 있는 임의의 재료나 방식이 모두 채용될 수 있다.

도 1은 본 출원의 제 1 실시예에 따른 유기발광장치를 예시적으로 나타낸다.
도 2는 본 출원의 제 2 실시예에 따른 유기발광장치를 예시적으로 나타낸다.
도 3은 본 출원의 제 3 실시예에 따른 유기발광장치를 예시적으로 나타낸다.
도 4는 본 출원의 제 4 실시예에 따른 유기발광장치를 예시적으로 나타낸다.
도 5는 본 출원의 제 5 실시예에 따른 유기발광장치를 예시적으로 나타낸다.
도 6은 본 출원의 제 6 실시예에 따른 유기발광장치를 예시적으로 나타낸다.
도 7은 비교예 1(종래 기술)에 따른 유기발광장치를 예시적으로 나타낸다.
도 8은 실시예 1과 비교에 1의 주변 조도에 대한 최대 휘도 그래프이다.
도 9는 실시예 1과 비교에 1의 주변 조도에 대한 최대 콘트라스트 그래프이다.
도 10은 실시예 2와 비교에 1의 주변 조도에 대한 최대 휘도 그래프이다.
도 11은 실시예 2와 비교에 1의 주변 조도에 대한 최대 콘트라스트 그래프이다.
도 12는 실시예 3과 비교에 1의 주변 조도에 대한 최대 휘도 그래프이다.
도 13은 실시예 3과 비교에 1의 주변 조도에 대한 최대 콘트라스트 그래프이다.
도 14는 실시예 4와 비교에 1의 주변 조도에 대한 최대 휘도 그래프이다.
도 15는 실시예 4와 비교에 1의 주변 조도에 대한 최대 콘트라스트 그래프이다.
도 16은 실시예 5와 비교에 1의 주변 조도에 대한 최대 휘도 그래프이다.
도 17은 실시예 5와 비교에 1의 주변 조도에 대한 최대 콘트라스트 그래프이다.
도 18은 실시예 6과 비교에 1의 주변 조도에 대한 최대 휘도 그래프이다.
도 19는 실시예 6과 비교에 1의 주변 조도에 대한 최대 콘트라스트 그래프이다.

이하 실시예 및 비교예를 통하여 상기 내용을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 출원의 범위가 하기 제시된 내용에 의해 제한되는 것은 아니다.

실시예 1.

광학 특성을 평가하기 위해, 도 1의 구조의 유기발광장치를 실시예 1로 준비하였다. 실시예 1의 유기발광장치는 복수의 픽셀 그룹(10A, 10B, 10C)을 포함하는 유기발광소자(100) 및 상기 유기발광소자(100)의 일면에 복수의 구역(20A, 20B, 20C)으로 구획화된 광학 필터(200)를 포함하고, 상기 광학 필터(200)는 액정 화합물 및 이색성 염료를 포함하며 구획 구동이 가능한 액정층(201) 및 1/4 파장판(202)을 포함한다. 유기발광소자(100)의 반사 전극(102)은 유기발광소자(100)의 광학 필터(200)를 향하는 면의 반대 면에 위치한다.

광학 필터가 없는 상태에서, 유기발광소자의 가장 밝은(최대 발광) 픽셀의 휘도를 500 Cd/m²로 설정하였고, 가장 어두운(최소 발광) 픽셀의 휘도를 0 Cd/m²로 설정하였으며, 유기발광소자 자체의 반사율은 50%로 설정하였다.

광학 필터에서, 액정층의 두께는 7㎛로 설정하였고, 액정 화합물의 유전율 이방성 값은 +10으로, 복굴절 값은 0.07로 설정하였으며, 이색성 염료의 이색비는 8로 설정하였다. 액정 화합물의 방향자는 패턴 전극에 전압이 인가되지 상태에서 액정층의 면과 평행한 축에 실질적으로 평행한다. 광학 필터의 전면(front surface) 반사율은 4.5%였고, 액정층에 반사 방지 코팅은 적용되지 않았다.

유기발광소자의 휘도가 가장 낮은 픽셀 그룹과 마주하는 광학 필터의 구역의 전극에는 전압을 인가하지 않았다. 이 경우, 이색성 염료를 포함하는 액정층은 편광자로 작동한다. 이 구역을 통한 이상(extraordinary) 편광의 원 패스 투과율(전압을 인가하지 않은 광학필터의 투과율)은 5%였다. 주변 비편광이, 액정층의 상기 구역 및 1/4 파장판을 통과한 후, 유기발광소자로부터 반사되고, 1/4 파장판 및 액정층을 다시 통과하면서, 이색성 염료를 포함하는 액정층에 의해 차단(흡수)된 후의 반사율은 1.9%였다.

유기발광소자의 휘도가 가장 높은 픽셀 그룹과 마주하는 광학 필터의 구역의 전극에 7.6V의 전압을 인가하였다. 이 경우, 유기발광소자로부터 발광된 빛(비편광)이 1/4 파장판 및 액정층의 상기 구역을 통과한 후의 투과도는 62%이다. 주변 비편광이, 액정층의 상기 구역 및 1/4 파장판을 통과한 후, 유기발광소자로부터 반사되고, 1/4 파장판 및 액정층의 상기 구역을 다시 통과하면서, 이색성 염료를 포함하는 액정층에 의해 차단(흡수)된 후의 반사율은 18.4%였다.

실시예 2.

광학 특성을 평가하기 위해, 도 2의 구조의 유기발광장치를 실시예 2로 준비하였다. 실시예 2의 유기발광장치는 복수의 픽셀 그룹(10A, 10B, 10C)을 포함하는 유기발광소자(100) 및 상기 유기발광소자(100)의 일면에 복수의 구역(20A, 20B, 20C)으로 구획화된 광학 필터(200)를 포함하고, 상기 광학 필터(200)는 액정 화합물 및 이색성 염료를 포함하며 구획 구동이 가능한 액정층(201) 및 1/4 파장판(202)을 포함한다. 유기발광소자(100)의 반사 전극(102)은 유기발광소자(100)의 광학 필터(200)를 향하는 면의 반대 면에 위치한다. 실시예 2의 유기발광소자의 특성은 실시예 1과 동일하게 설정하였다.

광학 필터에서 액정층의 두께는 8㎛로 설정하였고, 액정 물질의 유전율 이방성 값은 -3.8로, 복굴절 값은 0.07로 설정하였으며, 이색성 염료의 이색비는 8로 설정하였다. 액정 화합물의 방향자는 패턴 전극에 전압이 인가되지 상태에서 액정층의 면과 평행한 축에 실질적으로 수직한다. 광학 필터의 전면(front surface) 반사율은 4.5%였고, 액정층에 반사 방지 코팅은 적용되지 않았다.

유기발광소자의 휘도가 가장 높은 픽셀 그룹과 마주하는 광학 필터의 구역의 전극에 전압을 인가하지 않았다. 이 경우, 유기발광소자로부터 발광된 빛(비편광)이 1/4 파장판 및 액정층의 상기 구역을 통과한 후의 투과도는 58%이다. 주변 비편광이, 액정층의 상기 구역 및 1/4 파장판을 통과한 후, 유기발광소자로부터 반사되고, 1/4 파장판 및 액정층의 상기 구역을 다시 통과하면서, 이색성 염료를 포함하는 액정층에 의해 차단(흡수)된 후의 반사율은 17.2%였다.

유기발광소자의 휘도가 가장 낮은 픽셀 그룹과 마주하는 광학 필터의 구역의 전극에 10.2V의 전압을 연결하였다. 이 경우, 이색성 염료를 포함하는 액정층은 편광자로 작동한다. 주변 비편광이, 액정층의 상기 구역 및 1/4 파장판을 통과한 후, 유기발광소자로부터 반사되고, 1/4 파장판 및 액정층의 상기 구역을 다시 통과하면서, 이색성 염료를 포함하는 액정층에 의해 차단(흡수)된 후의 반사율은 2.2%였다.

실시예 3.

광학 특성을 평가하기 위해, 도 3의 구조의 유기발광장치를 실시예 3으로 준비하였다. 실시예 3의 유기발광장치는 복수의 픽셀 그룹(10A, 10B, 10C)을 포함하는 유기발광소자(100) 및 상기 유기발광소자(100)의 일면에 복수의 구역(20A, 20B, 20C)으로 구획화된 광학 필터(200)를 포함하고, 상기 광학 필터(200)는 액정 화합물 및 이색성 염료를 포함하며 구획 구동이 가능한, 제 1 액정층(201A) 및 제 2 액정층(201B)을 포함한다. 유기발광소자(100)의 반사 전극(102)은 유기발광소자(100)의 광학 필터(200)를 향하는 면의 반대 면에 위치한다. 실시예 3의 유기발광소자의 특성은 실시예 1과 동일하게 설정하였다.

광학 필터에서, 제 1 액정층 및 제 2 액정층의 두께는 각각 7㎛로 설정하였고, 제 1 액정층 및 제 2 액정층에 각각 포함되는 액정 화합물의 유전율 이방성 값은 +10으로, 복굴절 값은 0.07로 설정하였으며, 제 1 액정층 및 제 2 액정층에 각각 포함되는 이색성 염료의 이색비는 8로 설정하였다. 제 1 액정층 및 제 2 액정층에 각각 포함되는 액정 화합물의 방향자는 패턴화 전극에 전압이 인가되지 상태에서 액정층의 면과 평행한 축에 실질적으로 평행한다. 제 1 액정층의 광축과 제 2 액정층의 광축은 전압이 인가되지 않은 상태에서 서로 수직한다. 광학 필터의 전면(front surface) 반사율은 4.5%였고, 액정층에 반사 방지 코팅은 적용되지 않았다.

유기발광소자의 휘도가 가장 낮은 픽셀 그룹과 마주하는 광학 필터의 구역의 전극에는 전압을 인가하지 않았다. 이 경우, 이색성 염료를 포함하는 제 1 액정층과 이색성 염료를 포함하는 제 2 액정층은 2장의 직교 편광자로 작동한다. 주변 비편광이, 액정층들의 상기 구역을 통과한 후, 유기발광소자로부터 반사되고, 액정층들의 상기 구역을 다시 통과한 후 이색성 염료를 포함하는 액정층들에 의해 차단(흡수)된 후의 반사율은 0.78%였다.

유기발광소자의 휘도가 가장 높은 픽셀 그룹과 마주하는 광학 필터의 구역의 전극에 7.5V의 전압을 인가하였다. 이 경우, 유기발광소자로부터 발광된 빛(비편광)이 제 1 액정층 및 제 2 액정층의 상기 구역들을 통과한 후의 투과도는 50.1%이다. 이 경우, 주변 비편광이, 액정층들의 구역을 통과한 후, 유기발광소자로부터 반사되고, 액정층들의 구역을 다시 통과한 후 이색성 염료를 포함하는 액정층들에 의해 차단(흡수)된 후의 반사율은 13.3%였다.

실시예 4.

광학 특성을 평가하기 위해, 도 4의 구조의 유기발광장치를 실시예 4로 준비하였다. 실시예 4의 유기발광장치는 복수의 픽셀 그룹(10A, 10B, 10C)을 포함하는 유기발광소자(100) 및 상기 유기발광소자(100)의 일면에 복수의 구역(20A, 20B, 20C)으로 구획화된 광학 필터(200)를 포함하고, 상기 광학 필터(200)는 액정 화합물 및 이색성 염료를 포함하며 구획 구동이 가능한, 제 1 액정층(201A) 및 제 2 액정층(201B)을 포함한다. 유기발광소자(100)의 반사 전극(102)은 유기발광소자(100)의 광학 필터(200)를 향하는 면의 반대 면에 위치한다. 실시예 4의 유기발광소자의 특성은 실시예 1과 동일하게 설정하였다.

광학 필터에서 제 1 액정층 및 제 2 액정층의 두께는 각각 7㎛로 설정하였고, 제 1 액정층 및 제 2 액정층에 각각 포함되는 액정의 유전율 이방성 값은 -3.8로, 복굴절 값은 0.07로 설정하였으며, 제 1 액정층 및 제 2 액정층에 각각 포함되는 이색성 염료의 이색비는 8로 설정하였다. 제 1 액정층 및 제 2 액정층에 각각 포함되는 액정 화합물의 방향자는 패턴 전극에 전압이 인가되지 상태에서 액정층의 면과 평행한 축에 실질적으로 수직한다. 제 1 액정층의 광축과 제 2 액정층의 광축은 상대적으로 높은 전압이 인가된 상태에서 서로 수직한다. 광학 필터의 전면(front surface) 반사율은 4.5%였고, 액정층에 반사 방지 코팅은 적용되지 않았다.

유기발광소자의 휘도가 가장 높은 픽셀 그룹과 마주하는 광학 필터의 구역의 전극에 전압을 인가하지 않았다. 이 경우, 유기발광소자로부터 발광된 빛(비편광)이 제 1 액정층 및 제 2 액정층의 상기 구역들을 통과한 후의 투과도는 59.8%이다. 주변 비편광이, 액정층의 구역 및 1/4 파장판을 통과한 후, 유기발광소자로부터 반사되고, 1/4 파장판을 다시 통과하고 액정층의 구역을 다시 통과한 후 이색성 염료를 포함하는 액정층에 의해 차단(흡수)된 후의 반사율은 18.6%였다.

유기발광소자의 휘도가 가장 낮은 픽셀 그룹과 마주하는 광학 필터의 구역의 전극에 10.2V의 전압을 연결하였다. 이 경우, 이색성 염료를 포함하는 제 1 액정층과 이색성 염료를 포함하는 제 2 액정층은 2장의 직교 편광자로 작동한다. 주변 비편광이, 액정층들의 상기 구역들을 통과한 후, 유기발광소자로부터 반사되고, 액정층들의 상기 구역을 다시 통과하면서 이색성 염료를 포함하는 액정층들에 의해 차단(흡수)된 후의 반사율은 1.1%였다.

실시예 5

광학 특성을 평가하기 위해, 도 5의 구조의 유기발광장치를 실시예 5로 준비하였다. 실시예 5의 유기발광장치는 복수의 픽셀 그룹(10A, 10B, 10C)을 포함하는 유기발광소자(100) 및 상기 유기발광소자(100)의 일면에 복수의 구역(20A, 20B, 20C)으로 구획화된 광학 필터(200)를 포함하고, 상기 광학 필터(200)는 액정 화합물 및 이색성 염료를 포함하며 구획 구동이 가능한 액정층(201)을 포함한다. 유기발광소자(100)의 반사 전극(102)은 유기발광소자(100)의 광학 필터(200)를 향하는 면의 반대 면에 위치한다. 실시예 5의 유기발광소자의 특성은 실시예 1과 동일하게 설정하였다.

광학 필터에서, 액정층의 두께는 12㎛로 설정하였고, 액정 화합물의 유전율 이방성 값은 +10로, 복굴절 값은 0.07로 설정하였으며, 이색성 염료의 이색비는 8로 설정하였다. 액정 화합물의 방향자는 패턴 전극에 전압이 인가되지 상태에서 액정층의 면과 평행한 축에 실질적으로 평행하고, 트위스트 각도가 360도인 트위스트 배향 상태로 존재한다. 광학 필터의 전면(front surface) 반사율은 0.5%였고, 액정층에 반사 방지 코팅은 적용되지 않았다.

유기발광소자의 휘도가 가장 낮은 픽셀 그룹과 마주하는 광학 필터의 구역의 전극에 전압을 인가하지 않았다. 이 경우, 이색성 염료를 포함하는 액정층은 2장의 직교 편광자와 거의 유사하게 작동한다. 주변 비편광이, 액정층의 상기 구역을 통과한 후, 유기발광소자로부터 반사되고, 액정층의 상기 구역을 다시 통과한 후 이색성 염료를 포함하는 액정층에 의해 차단(흡수)된 후의 반사율은 1.08%였다.

유기발광소자의 휘도가 가장 높은 픽셀 그룹과 마주하는 광학 필터의 구역의 전극에 14.2V의 전압을 연결하였다. 이 경우, 유기발광소자로부터 발광된 빛(비편광)이 액정층 상기 구역을 통과한 후의 투과도는 49%이다. 주변 비편광이, 액정층의 구역들을 통과한 후, 유기발광소자로부터 반사되고, 액정층의 상기 구역을 다시 통과하면서, 이색성 염료를 포함하는 액정층에 의해 차단(흡수)된 후의 반사율은 11.6%였다.

실시예 6

광학 특성을 평가하기 위해, 도 6의 구조의 유기발광장치를 실시예 6으로 준비하였다. 실시예 6의 유기발광장치는 복수의 픽셀 그룹(10A, 10B, 10C)을 포함하는 유기발광소자(100) 및 상기 유기발광소자(100)의 일면에 복수의 구역(20A, 20B, 20C)으로 구획화된 광학 필터(200)를 포함하고, 상기 광학 필터(200)는 액정 화합물 및 이색성 염료를 포함하며 구획 구동이 가능한 액정층(201)을 포함한다. 유기발광소자(100)의 반사 전극(102)은 유기발광소자(100)의 광학 필터(200)를 향하는 면의 반대 면에 위치한다. 실시예 6의 유기발광소자의 특성은 실시예 1과 동일하게 설정하였다.

광학 필터에서, 액정층의 두께는 12㎛로 설정하였고, 액정 화합물의 유전율 이방성 값은 -3.8로, 복굴절 값은 0.07로 설정하였으며, 이색성 염료의 이색비는 8로 설정하였다. 액정 화합물의 방향자는 패턴 전극에 전압이 인가되지 상태에서 액정층의 면과 평행한 축에 실질적으로 수직한다. 상기 액정층은 13.6V의 전압이 인간된 상태에서 트위스트 각도가 270도인 트위스트 배향 상태로 존재한다. 광학 필터의 전면(front surface) 반사율은 0.5%였고, 액정층에 반사 방지 코팅은 적용되지 않았다.

유기발광소자의 휘도가 가장 높은 픽셀 그룹과 마주하는 광학 필터의 구역의 전극에 전압을 인가하지 않았다. 이 경우, 유기발광소자로부터 발광된 빛(비편광)이 액정층 상기 구역을 통과한 후의 투과도는 54.4%이다.주변 비편광이, 액정층의 상기 구역을 통과한 후, 유기발광소자로부터 반사되고, 액정층의 상기 구역을 다시 통과하면서, 이색성 염료를 포함하는 액정층에 의해 차단(흡수)된 후의 반사율은 14.2%였다.

유기발광소자의 휘도가 가장 낮은 픽셀 그룹과 마주하는 광학 필터의 구역의 전극에 13.6V의 전압을 연결하였다. 이 경우, 이색성 염료를 포함하는 액정층은 2장의 직교 편광자와 거의 유사하게 작동한다. 주변 비편광이, 액정층의 상기 구역을 통과한 후, 유기발광소자로부터 반사되고, 액정층의 상기 구역을 다시 통과하면서, 이색성 염료를 포함하는 액정층에 의해 차단(흡수)된 후의 반사율은 0.92%였다.

비교예 1

광학 특성을 평가하기 위해, 도 7의 구조의 유기발광장치를 비교예 1로 준비하였다. 비교예 1의 유기발광장치는 복수의 픽셀(101)을 포함하는 유기발광소자(100) 및 상기 유기발광소자의 일면에 광학 필터(300)를 포함하고, 상기 광학 필터는 흡수형 편광자(301) 및 1/4 파장판(302)을 포함한다. 유기발광소자(100)의 반사 전극(102)은 유기발광소자(100)의 광학 필터(300)를 향하는 면의 반대 면에 위치한다. 비교예 1의 유기발광소자는 특성은 실시예 1과 동일하게 설정하였다.

흡수형 편광자는 요오드 타입 흡수형 편광자이고, 비편광 투과율을 40%로 설정하였으며, 전면 반사율을 4.5%로 설정하였다. 흡수형 편광자에 반사 방지 코팅은 적용되지 않았다. 따라서, 유기발광소자로부터 발광된 빛(비편광)이 1/4 파장판 및 흡수형 편광자를 통과한 후의 투과율은 40%이다. 주변 비편광이, 흡수형 편광자 및 1/4 파장판을 통과한 후, 유기발광소자로부터 반사되고, 다시 1/4 파장판 및 편광자를 통과하면서, 편광자에 의해 부분적으로 차단(흡수)된 후의 반사율은 1%였다.

평가예 1. 최대 휘도 및 최대 콘트라스트 평가

비교예 1 및 실시예 1 내지 6의 유기발광장치에 대하여, LC-DIMOS (LC dimos사)를 이용하여 주변광의 조도(Ambient illuminance)에 따른, 최대 휘도(Maximal Brightness) 및 최대 콘트라스트(Maximal Contrast)를 시뮬레이션 평가하였다. 시뮬레이션 평가에서 설정된 값 및 결과 값은 380nm 내지 780nm 파장의 광에 대한 평균 값이다. 유기발광장치의 가장 밝은 픽셀은 유기발광소자(OLED)의 가장 밝게 출력되는(휘도가 가장 높은) 픽셀에 대하여 광학 필터의 투과도가 가장 높은 상태에서 측정된 빛의 세기이며, 유기발광장치의 가장 어두운 픽셀은 유기발광소자(OLED)의 가장 어둡게 출력되는(휘도가 가장 낮은) 픽셀에 대하여 광학 필터의 투과도가 가장 낮은 상태에서 측정된 빛의 세기이다. 최대 휘도는 유기발광장치의 가장 밝은 픽셀의 휘도를 의미하고, 최대 콘트라스트는 유기발광장치의 가장 어두운 픽셀의 휘도에 대한 가장 밝은 픽셀의 휘도의 비율이다.

도 8 내지 도 19는 최대 휘도 및 최대 콘트라스트를 측정한 결과이다. 도 8 내지 도 19에 나타낸 바와 같이, 실시예 1 내지 6의 광학 필터를 포함하는 유기발광장치는 비교예 1에 비해, 최대 휘도 및 최대 콘트라스트가 향상되었고, 특히 높은 조도의 주변 광에서 최대 휘도 및 최대 콘트라스트가 더욱 향상됨을 알 수 있다.

100: 유기발광소자, 101: 복수의 픽셀, 102: 반사 전극, 10A: 평균 발광 세기가 가장 낮은 픽셀 그룹, 10B: 평균 발광 세기가 가장 높은 픽셀 그룹, 10C: 평균 발광 세기가 중간인 픽셀 그룹, 200: 광학 필터, 201: 액정층, 201A: 제 1 액정층, 201B: 제 2 액정층, 202: 1/4 파장판, 20A: 픽셀 그룹(10A)와 마주하는 광학 필터의 구역, 20B: 픽셀 그룹(10B)와 마주하는 광학 필터의 구역, 20C: 픽셀 그룹(10C)와 마주하는 광학 필터의 구역, 300: 광학 필터, 301: 흡수형 편광자, 302: 1/4 파장판

Claims

복수의 픽셀 그룹을 포함하는 유기발광소자; 및
상기 유기발광소자의 일면에 위치하는 광학 필터를 포함하고,
상기 광학 필터는 액정 화합물 및 이색성 염료를 포함하는 액정층을 하나 이상 포함하고,
상기 광학 필터는 복수의 구역으로 구획화된 유기발광장치.
제 1 항에 있어서, 유기발광소자의 복수의 픽셀 그룹은 각각 발광 파장이 서로 상이한 2개 이상의 픽셀을 포함하는 유기발광장치.
제 1 항에 있어서, 유기발광소자의 복수의 픽셀 그룹은 각각 독립적으로 픽셀 구동에 의해 휘도를 가변하는 유기발광장치.
제 1 항에 있어서, 광학 필터의 복수의 구역은 각각 독립적으로 액정층의 구획 구동에 의해 투과도를 가변하는 유기발광장치.
제 1 항에 있어서, 광학 필터는 유기발광소자의 광 출사측에 위치하고, 유기발광소자의 복수의 픽셀 그룹과 광학 필터의 복수의 구역은 서로 중첩하는 유기발광장치.
제 1 항에 있어서, 유기발광소자의 휘도가 가장 높은 픽셀 그룹의 일면에는 광학 필터의 투과도가 가장 높은 구역이 중첩되고, 유기발광소자의 휘도가 가장 낮은 픽셀 그룹의 일면에는 광학 필터의 투과도가 가장 낮은 구역이 중첩되는 유기발광장치.
제 1 항에 있어서, 광학 필터는 대향 배치된 2장의 기판을 더 포함하고, 액정층은 대향 배치된 2장의 기판 사이에 위치하며, 상기 2장의 기판 중 적어도 1장의 기판은 패턴 전극을 포함하는 유기발광장치.
제 1 항에 있어서, 광학 필터는 이색성 염료 및 액정 화합물을 포함하는 1장의 액정층 및 1/4 파장판을 포함하는 유기발광장치.
제 8 항에 있어서, 액정층에 비해 1/4 파장판이 유기발광소자에 더 가깝게 위치하는 유기발광장치.
제 8 항에 있어서, 액정층은 전압 인가에 따라 수평 배향 상태와 수직 배향상태의 사이를 스위칭하는 유기발광장치.
제 8 항에 있어서, 액정 화합물은 양의 유전율 이방성을 갖고, 액정층은 전압이 인가되지 않은 상태에서 수평 배향 상태로 존재하는 유기발광장치.
제 8 항에 있어서, 액정 화합물은 음의 유전율 이방성을 갖고, 액정층은 전압이 인가되지 않은 상태에서 수직 배향 상태로 존재하는 유기발광장치.
제 1 항에 있어서, 광학 필터는 이색성 염료 및 액정 화합물을 포함하는 제 1 액정층 및 이색성 염료 및 액정 화합물을 포함하는 제 2 액정층을 포함하는 유기발광장치.
제 13 항에 있어서, 제 1 액정층 및 제 2 액정층은 각각 전압 인가에 따라 수평 배향 상태와 수직 배향 상태의 사이를 스위칭하는 유기발광장치.
제 13 항에 있어서, 제 1 액정층 및 제 2 액정층에 각각 포함되는 액정 화합물들은 양의 유전율 이방성을 갖고 제 1 액정층 및 제 2 액정층은 각각 전압이 인가되지 않은 상태에서 수평 배향 상태로 존재하는 유기발광장치.
제 15 항에 있어서, 제 1 액정층의 광축과 제 2 액정층의 광축은 전압이 인가되지 않은 상태에서 서로 수직하는 유기발광장치.
제 13 항에 있어서, 제 1 액정층 및 제 2 액정층에 각각 포함되는 액정 화합물들은 음의 유전율 이방성을 갖고 제 1 액정층 및 제 2 액정층은 각각 전압이 인가되지 않은 상태에서 수직 배향 상태로 존재하는 유기발광장치.
제 17 항에 있어서, 제 1 액정층의 광축의 액정층 평면으로의 투영과 제 2 액정층의 광축의 액정층 평면으로의 투영은 전압이 인가되지 않은 상태에서 서로 수직하는 유기발광장치.
제 1 항에 있어서, 광학 필터는 이색성 염료 및 액정 화합물을 포함하는 1장의 액정층을 포함하고, 상기 액정층은 전압이 인가되지 않은 상태 또는 전압이 인가된 상태에서 트위스트 배향 상태로 존재하는 유기발광장치.
제 19 항에 있어서, 액정층은 전압 인가에 따라 트위스트 배향 상태 및 상기 수직 배향 상태의 사이를 스위칭하는 유기발광장치.
제 19 항에 있어서, 액정층의 트위스트 배향 상태에서의 트위스트 각도는 90도 내지 360도 범위 내인 유기발광장치.
제 19 항에 있어서, 액정 화합물은 양의 유전율 이방성을 갖고, 액정층은 전압이 인가되지 않은 상태에서 트위스트 배향 상태로 존재하고, 전압이 인가된 상태에서 수직 배향 상태로 존재하는 유기발광장치.
제 19 항에 있어서, 액정 화합물은 음의 유전율 이방성을 갖고, 액정층은 전압이 인가되지 않은 상태에서 수직 배향 상태로 존재하고, 전압이 인가된 상태에서 트위스트 배향 상태로 존재하는 유기발광장치.