색변화 저감용 광학 필름의 제조방법, 색변화 저감용 광학필름이 적용된 유기발광 표시장치 및 이의 제조방법

색변화 저감용 광학 필름의 제조방법, 색변화 저감용 광학필름이 적용된 유기발광 표시장치 및 이의 제조방법{Method of manufacturing optical film for reducing color shift, organic light emitting display employing the optical film and method of manufacturing the organic light emitting display}

본 개시는 색 변화 저감용 광학 필름 및 이를 채용한 유기 발광 표시 장치에 대한 것이다.

유기 발광소자(organic light emitting diode; OLED)는 애노드(anode), 유기 발광층 및 캐소드(cathode)를 포함하여 형성된다. 애노드와 캐소드 간에 전압을 인가하면, 정공은 애노드로부터 유기 발광층 내로 주입되고, 전자는 캐소드로부터 유기 발광층 내로 주입된다. 유기 발광층 내로 주입된 정공과 전자는 유기 발광층에서 재결합하여 엑시톤(exciton)을 생성하고, 이러한 엑시톤이 여기상태(excited state)에서 기저상태(ground state)로 전이하면서 빛을 방출하게 된다.

이러한 유기 발광 소자의 경우, 발광체가 유기물이기 때문에 가지는 열화에 의한 수명 문제는 OLED 기술 개발에 핵심적인 부분이며 이를 극복하고자 많은 기술들이 대두되고 있다.

그 중 하나인 미세 공동 구조(Micro Cavity Structure)를 이용하는 기술은 발광하는 특정 파장의 빛을 공명(resonance)시켜 세기(intensity)를 증가시켜 외부로 나오게 하는 기술이다. 즉, 애노드와 캐소드의 거리를 적(R), 녹(G), 청(B) 각각의 대표 파장에 매칭되게 설계하여, 그에 상응하는 빛만이 공명되어 밖으로 나오고 그 외의 빛은 약화 시키는 구조로써, 결과적으로 밖으로 나온 빛의 세기가 세지고 샤프해지며, 이에 의해 휘도, 색순도가 증가되는 장점을 갖는다. 그리고 이러한 휘도의 증가는 저전력 소비를 끌어내고 이는 수명 증가로 이어진다.

반면, 미세 공동 구조(Micro Cavity Structure)는 발광층을 구성하는 유기 증착물의 막두께에 의해 증폭될 파장이 결정되는데, 정면이 아닌 측면에서는 빛의 경로 길이가 달라지고 이는 증착물의 막두께가 달라지는 것과 유사한 효과를 가져와 증폭되는 파장이 달라지는 결과를 가져온다.

즉, 시청각도가 정면에서 측면쪽으로 틸트될수록 단파장에서 최대 공진 파장을 나타내게 되어 단파장쪽으로 색변화(color shift)가 나타난다. 예를 들어, 정면에서는 화이트를 나타내다가 측면에서는 화이트가 파란색을 띠는(bluish) 블루 쉬프트(blue shift) 현상이 나타나게 된다.

시야각에 따른 색 변화를 저감시키기 위해, OLED 패널에 부착하는 다양한 구조의 색변화 저감용 필름이 제시되고 있다. 이러한 색변화 저감용 광학 필름은 통상, 종횡비가 큰 마이크로 렌즈 패턴을 구비하고 있어, 이를 제조할 때, 패턴을 충진물질로 채우고, 경화하고, 이형시키는 과정에서, outgas, void와 같은 형태의 결함이 발생하는 경우가 많다.

본 개시는 색변화 저감용 광학 필름의 제조방법, 색변화 저감용 광학필름이 적용된 유기발광 표시장치 및 이의 제조방법을 제공한다.

일 유형에 따르는 광학 필름 제조방법은 다수의 마이크로 렌즈 패턴에 대응하는 형상이 음각된 마스터를 형성하는 단계; 상기 마스터를 이용하여, 상기 다수의 마이크로 렌즈 패턴이 형성된 저굴절률 패턴층을 형성하는 단계; 기판 상의 제1면에, 상기 저굴절률 패턴층의 굴절률보다 큰 굴절률을 가지는 고굴절률 물질층을 형성하고, 상기 저굴절률 패턴층을 상기 고굴절률 물질층에 임프린트하여 고굴절률 패턴층을 형성하는 단계;를 포함한다.

상기 저굴절률 패턴층을 형성하는 단계는 기재 필름 상에, 저굴절률 물질층을 형성하는 단계; 상기 저굴절률 물질층 상에 상기 마스터를 배치하고, 가압, 경화하여 상기 저굴절률 패턴층을 형성한 후, 상기 마스터를 상기 저굴절률 패턴층으로부터 분리하는 단계;를 포함할 수 있다.

상기 고굴절률 패턴층의 형성 후, 상기 기재 필름을 상기 저굴절률 패턴층으로부터 분리하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 마스터를 형성하는 단계는 상기 마스터의 등분된 일부와 동일한 형상을 가지며, 폴리머 물질로 된 서브 몰드를 다수개 형성하는 단계; 상기 다수의 서브 몰드를 타일링(tiling)하여 대면적 몰드를 형성하는 단계; 금속 물질로 상기 대면적 몰드 형상을 형성하는 복제 단계;를 포함할 수 있다.

상기 다수의 서브 몰드를 형성하는 단계는 상기 서브 몰드에 대응하는 형상이 양각된 금속 몰드를 형성하는 단계; 상기 금속 몰드의 형상을 제1 폴리머물질에 임프린트한 후, 상기 금속 몰드를 상기 제1 폴리머물질로부터 분리하여 하나의 서브 몰드를 형성하는 임프린트 단계; 상기 임프린트 단계를 제2 폴리머물질에 대해 반복하는 단계;를 포함할 수 있다.

상기 금속 몰드를 형성하는 단계는 상기 다수의 마이크로 렌즈 패턴이 형성된 실리콘 마스터를 형성하는 단계; 금속 물질로, 상기 실리콘 마스터와 동일한 형상을 형성하는 복제 단계;를 포함할 수 있다.

상기 실리콘 마스터를 형성하는 단계는 전자빔 리소그라피 방법 또는 레이저 간섭 리소그라피 방법을 사용할 수 있다.

상기 저굴절률 패턴층을 형성하는 단계와 상기 고굴절률 패턴층을 형성하는 단계는 롤 프린팅(roll printing) 공정에 따라 수행될 수 있다.

상기 제조방법은 상기 기판상의, 상기 제1면과 마주하는 제2면 상에 반사방지막을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 반사방지막을 형성하기 전에, 상기 제2면 상에 위상변환층과 선편광층을 구비하는 원편광 필름을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또는, 상기 반사방지막을 형성하기 전에, 상기 기판상의, 상기 제1면과 마주하는 제2면 상에 투과율 조절층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 일 유형에 따른 유기 발광 표시 장치 제조방법은 기판 상에, 각각 다른 파장의 광을 발광하며 해당 파장의 광에 대해 공명 현상을 일으키는 미세 공동 구조(micro cavity structure)로 이루어진 복수의 유기발광층이 구비되고, 상기 유기발광층을 덮는 실링층을 포함하는 유기 발광 패널을 준비하는 단계; 상술한 어느 한 방법에 따라 광학 필름을 제조하는 단계; 상기 유기 발광 패널 상에 상기 광학 필름을 접합하는 단계;를 포함한다.

상기 실링층과 상기 저굴절률 패턴층은 동일한 재질로 이루어질 수 있다.

또한, 일 유형에 따른 유기 발광 표시 장치는 제1기판; 상기 기판 상에 형성되고, 각각 다른 파장의 광을 발광하며 해당 파장의 광에 대해 공명 현상을 일으키는 미세 공동 구조(micro cavity structure)로 이루어진 복수의 유기발광층; 상기 복수의 유기발광층을 덮는 실링층; 상기 실링층 상에 형성되고, 다수의 마이크로 렌즈 패턴이 양각된 저굴절률 패턴층; 상기 저굴절률 패턴층 상에 형성되고, 상기 다수의 마이크로 렌즈 패턴에 대응하는 형상이 음각되고, 상기 저굴절률 패턴층보다 굴절률이 큰 재질로 이루어진 고굴절률 패턴층; 상기 고굴절률 패턴층 상에 형성된 제2기판;을 포함한다.

상술한 광학 필름 제조방법은 저굴절률 패턴층과 고굴절률 패턴층의 경계면이 마이크로 렌즈 어레이 패턴을 형성하는 광학 필름의 제조방법으로서, 저굴절률 패턴층을 고굴절률 패턴층을 형성하기 위한 임프린트용 몰드로 사용하게 된다. 따라서, 임프린트용 몰드를 고굴절률 패턴층으로부터 분리하는 이형 공정이 수반되지 않으며, 결함이 적은 마이크로 렌즈 어레이 패턴을 형성할 수 있다.

상술한 유기 발광 표시 장치 제조방법에 따르면, 상술한 방법에 따라 제조된 광학 필름을 유기발광표시패널에 접합하는 간단한 방법이 사용된다.

상술한 유기 발광 표시 장치는 색순도가 향상되는 미세 공동 구조로 유기 발광층을 형성할 수 있고, 이 때, 시야각에 따른 색변화가 저감될 수 있어 고품질의 화상을 제공할 수 있다. 또한, 기판 내측에 색변화 저감용 광학 필름이 배치된 구조로서, 유기발광층에서 광학필름까지의 거리가 최소화할 수 있어 광학필름에 의해 발생하는 이미지 블러가 최소화될 수 있다.

도 1a 및 도 1b는 제조하고자 하는 광학 필름의 개략적인 구조를 보이는 단면도로서, 각각, 광학 필름에 수직 입사한 광이 출광되는 광경로, 광학 필름에 비스듬하게 입사한 광이 출광되는 광경로를 보인다.
도 2a 내지 도 2f, 도 3a 내지 도 3i, 도 4a 내지 도 4e는 실시예에 따른 광학 필름 제조방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 5a 내지 도 5c는 실시예에 따른 광학 필름 제조방법에 따라 제조된 광학 필름의 예시적인 구조들을 보이는 단면도이다.
도 6a 및 도 6b는 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치 제조방법을 설명하는 도면들이다.
도 7a 내지 도 7e는 비교예에 따른 유기 발광 표시 장치 제조방법을 설명하는 도면들이다.
도 8은 다른 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치 제조방법을 설명하는 도면들이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다.

이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.

이하의 실시예에서, 막, 영역, 구성 요소 등의 부분이 다른 부분 위에 또는 상에 있다고 할 때, 다른 부분의 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 있는 경우도 포함한다.

도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.

도 1a 및 도 1b는 제조하고자 하는 광학 필름(1)의 개략적인 구조를 보이는 단면도로서, 각각, 광학 필름에 수직 입사한 광이 출광되는 광경로, 광학 필름에 비스듬하게 입사한 광이 출광되는 광경로를 보인다.

광학 필름(1)은 일방향으로부터 입사된 광을 그 입사 위치에 따라 다양한 방향으로 굴절시켜 출사하는 것으로, 광을 혼합시키는 역할을 한다. 먼저, 광학 필름(1)의 구성을 상세히 살펴보면 다음과 같다.

광학 필름(1)은 다수의 마이크로 렌즈 패턴이 양각된 저굴절률 패턴층(420)과, 저굴절률 패턴층(420) 상에, 상기 다수의 마이크로 렌즈 패턴에 대응하는 형상이 음각된 고굴절률 패턴층(520)을 포함한다. 다수의 마이크로 렌즈 패턴 각각은 곡면으로 이루어지고 깊이가 폭보다 큰 형상을 가질 수 있다. 다수의 마이크로 렌즈 패턴은 다수의 스트라이프 패턴이 일차원적으로 배열되거나, 또는 다수의 도트 패턴이 2차원적으로 배열된 패턴일 수 있다.

고굴절률 패턴층(520)은 1보다 큰 굴절률의 재질로서, 예를 들어 투명 플라스틱 재질로 이루어질 수 있다. 또한, 고굴절률 패턴층(520)은 광확산체나 광흡수체를 함유하는 투명 플라스틱 재질로 이루어질 수도 있다. 광확산체로는 확산 비드가 사용될 수 있고, 광흡수체로는 카본 블랙과 같은 블랙 염료가 사용될 수 있다. 광확산체의 경우 특정 그루브에 의해 각도별 색변화(Δu'v')와 휘도 프로파일에서 나타날 수 있는 피크(peak)를 평탄화하여 시감 특성을 향상시키는 역할을 한다. 또한 광흡수체의 경우 특정 파장을 선택적으로 흡수하는 염료(dye)나 혹은 가시광선 전 파장에 걸쳐 흡수할 수 있는 카본 블랙(carbon black)등을 사용하여 명암비 혹은 색순도 등의 특성을 향상하는데 기여할 수 있다.

자굴절률 패턴층(420)은 고굴절률 패턴층(520)의 굴절률보다 작은 굴절률의 재질로서, 수지 재질로 이루어질 수 있고, 또한, 광확산체나 광흡수체를 함유하는 투명 플라스틱 재질로 이루어질 수도 있다. 광확산체로는 확산 비드가 사용될 수 있고, 광흡수체로는 카본 블랙과 같은 블랙 염료가 사용될 수 있다.

자굴절률 패턴층(420)과 고굴절률 패턴층(520)의 경계면은 다수의 마이크로 렌즈 패턴을 형성하며, 곡면(520a)과 평탄면(520b)이 교번된 패턴을 구비하게 된다. 곡면(520a)은 타원면, 포물면, 쌍곡면 등 다양한 비구면으로 이루어질 수 있다.

도 1a를 참조하면, 광학 필름(1)에 수직 입사하는 광은 곡면(520a)과 만나는 위치에 따라 다른 방향으로 굴절하여 광학 필름(1)으로부터 출사된다. 즉, 같은 입사각을 가지는 광선들이 곡면(520a)에 다다른 위치에 따라 다양한 방향으로 굴절되므로, 광이 확산되는 효과가 있다.

또한, 도 1b를 참조하면, 광학 필름(1)에 비스듬이 입사하는 광도 입사된 위치에 따라 각기 다른 방향으로 굴절된다. 구체적으로 살펴보면, 평탄면(520b)을 경유하여 고굴절률 패턴층(520)에서 곡면(520a)과 만나는 광(L1)은 곡면(520a)에서 전반사되어 광학 필름(1)을 출사한다. 이러한 경로에서, 고굴절률 패턴층(520)의 상면을 출사하는 각도는 광학 필름(1)에 입사될 때보다 작은 각도가 된다. 한편, 곡면(520a)을 경유하지 않는 경로로 평탄면(520b)을 지나는 광(L2)은 고굴절률 패턴층(520)과 외부와의 경계에서 굴절각이 입사각보다 더 커지는 형태로 굴절되기 때문에, 광학 필름(1)에 입사된 각보다 더 큰 각도로 광학 필름(1)을 출사한다. 또한, 자굴절률 패턴층(420)에서 곡면(520a)과 만나는 광은 곡면(520a)에서 굴절된 후, 재차 고굴절률 패턴층(520)의 상면에서 다시 굴절되기 때문에, 평탄면(520b)을 지나 곡면(520a)을 만나지 않고 출사되는 광(L2)보다 더 큰 굴절각으로 광학 필름(1)을 출사하게 된다. 이와 같이, 광학 필름(1)에 같은 각도로 비스듬하게 입사한 광선(L1)(L2)(L3)은 각기 입사한 위치에 따라 다른 굴절각으로 광학 필름(1)을 출사하게 된다.

상술한 바와 같이, 광학 필름(1)을 통과한 광은 광학 필름(1)에 다양한 각도로 입사한 각이 혼합된 형태가 된다.

상술한 설명에서, 입사광이 확산되는 구체적인 광경로는 예시적인 것이고, 또한, 도시의 편의상 과장되어 있다. 예를 들어, 평탄면(520b)에서 발생하는 광경로 굴절의 도시는 생략되었다. 또한, 고굴절률 패턴층(520)과 자굴절률 패턴층(420) 간의 굴절률 차, 마이크로 렌즈 패턴이 형성하는 종횡비, 마이크로 렌즈 패턴이 반복 배치된 주기, 마이크로 렌즈 패턴의 곡면 형상 등에 따라 광경로는 조금씩 달라지게 되고, 이에 따라 광이 혼합되는 정도나 출사광의 휘도가 달라지게 된다.

상술한 광 혼합 효과는 광학 필름(1)에 입사하는 광이 그 입사각에 따라 다른 광학적 특성을 가지고 있을 때, 이러한 광학적 특성을 균등하게 혼합하여 출사하는 효과를 가져온다. 예를 들어, 유기 발광 소자로부터 광이 출사될 때, 그 출사각에 따라 컬러 특성이 다소 다르게 나타나는 색변화 현상을 나타내는데, 이러한 광이 상기한 구조의 광학 필름(1)을 통과한 후에는 색변화 정도가 혼합되므로, 보는 각도에 따른 색변화가 저감되게 된다.

상술한 바와 같이, 광학 필름(1)이 시야각에 따른 색변화를 저감하는 역할은 마이크로 렌즈 패턴에 의한 것이며, 실시예에 따른 제조방법은 설계된 형상을 잘 구현할 수 있는 제조방법을 제시한다.

실시예에 따른 광학 필름 제조방법은 다수의 마이크로 렌즈 패턴에 대응하는 형상이 음각된 마스터를 제조하고, 이를 이용하여 상기 다수의 마이크로 렌즈 패턴이 형성된 저굴절률 패턴층을 형성한 다음, 저굴절률 패턴층의 굴절률보다 큰 굴절률을 가지는 재질에 저굴절률 패턴층을 임프린트하여 고굴절률 패턴층을 형성한다.

실시예에 따른 광학 필름 제조방법에서, 임프린트용 몰드로 사용한 저굴절률 패턴층을 고굴절률 패턴층으로부터 분리하는 이형 공정이 수반되지 않으므로, 결함이 적은 마이크로 렌즈 패턴이 구현될 수 있다.

이하, 상기한 방법을 실시하는 예시적인 방법을 상세히 설명하기로 한다.

도 2a 내지 도 2f, 도 3a 내지 도 3i, 도 4a 내지 도 4e는 실시예에 따른 광학 필름 제조방법을 설명하기 위한 도면들이다. 구체적으로, 도 2a 내지 도 2f는 광학필름에 형성하고자 하는 다수의 마이크로 렌즈 패턴 형상이 양각된 실리콘 마스터를 형성하고, 이를 복제하여 금속 몰드를 형성하는 과정에 대한 것이고, 도 3a 내지 도 3i는 상기 금속 몰드를 이용하여, 광학필름에 형성하고자 하는 다수의 마이크로 렌즈 패턴 형상이 음각된 대면적의 마스터를 제조하는 과정에 대한 것이고, 도 4a 내지 도 4g는 제조된 마스터를 이용하여, 저굴절률 패턴층, 고굴절률 패턴층을 형성하는 과정에 대한 것이다.

먼저, 도 2a를 참조하면, 마이크로 렌즈 패턴이 형성된 실리콘 마스터(110)를 준비한다.

광학 필름에 형성하고자 하는 마이크로 렌즈 어레이 패턴은 설계된 형상대로 정밀하게 구현되어야 하며, 이를 위하여, 실리콘 마스터(110)는 전자빔 리소그라피(electron beam lithography) 또는 레이저 간섭 리소그라피(laser interference lithography) 방법에 따라 실리콘 기판을 패터닝, 식각하여 형성될 수 있다. 이러한 패턴을 형성하는 데는 과정은 많은 시간과 비용이 소요되기 때문에, 실리콘 마스터(100)는 제조하고자 하는 광학 필름을 복수개로 등분한, 작은 크기로 형성된다.

다음, 도 2b를 참조하면, 기재 필름(120) 상에 가용성 폴리머층(131)을 형성한다. 가용성 폴리머층(131)은 용매에 의해 용해되는 폴리머 재질로 형성되며, 예를 들어, 물에 용해되는 폴리비닐알콜(PolyvinylAlcohol)이 사용될 수 있다.

다음, 가용성 폴리머층(131)에 실리콘 마스터(110)를 배치하고 가압하여, 도 2c와 같이, 실리콘 마스터(110)의 형상이 패턴된 패턴 폴리머층(130)을 형성한다.

다음, 도 2d와 같이, 실리콘 마스터(110)를 패턴 폴리머층(130)으로부터 분리한다.

다음, 도 2e와 같이, 패턴 폴리머층(130) 상에 금속 물질을 도포하여 패턴 폴리머층(130)의 역상에 해당하는 금속 몰드(210)를 형성한다. 금속 물질로 니켈(Ni)을 사용할 수 있으며, 이에 한정되지는 않는다. 금속 몰드(210)의 형성은 전기 주조(electroforming) 방식에 의할 수 있다.

다음, 패턴 폴리머층(130)을 용해하면, 도 2f와 같이 금속 몰드(210)와 기재 필름(120)이 분리된다. 금속 몰드(210)는 도 2a의 실리콘 마스터(110)의 형상을 금속 물질로 복제한 형태로서, 실리콘 마스터(110)와 동일한 형상을 갖는다.

이러한 과정은 고가의 실리콘 마스터(110)를 보존하기 위한 것이고, 이후의 과정에서는 금속 몰드(210)를 사용하게 된다. 다만, 이는 예시적인 것이며, 금속 몰드(210)를 따로 제조하지 않고, 실리콘 마스터(110)를 사용하여 이후의 단계를 진행할 수도 있다.

도 3a를 참조하면, 기재 필름(220) 상에 폴리머층(231)을 형성한다. 폴리머층(231) 상에는 금속 몰드(210)와의 접착력을 위해 접착 증진제(adhesion promoter)를 코팅할 수 있다. 폴리머층(231) 상에 도 2f의 금속 몰드(210)를 배치하고 가압하여, 도 3b와 같이, 금속 몰드(210)의 형상이 임프린트된 패턴 폴리머층(230)을 형성한다.

다음, 도 3c와 같이, 금속 몰드(210)를 패턴 폴리머층(230)으로부터 분리한다. 이러한 분리를 위해, 사전 처리된 접착 증진제의 화학적 결합력을 끊어 접착성을 약화시키는 UV 조사 공정을 수행할 수 있다. 기재필름(220), 패턴 폴리머층(230)은 서브 몰드(SM)를 형성한다.

도 3b, 3c의 과정을 반복하여 이러한 서브 몰드(SM)를 복수개 제조할 수 있다. 복수의 서브 몰드(SM)의 개수는 복수의 서브 몰드(SM)를 이어 붙인 면적이 제조하고자 하는 광학필름의 면적이 되도록 정할 수 있다.

도 3d를 참조하면, 복수의 서브 몰드(SM)를 타일링하여 대면적 몰드(250)를 형성한다. 대면적 몰드(250)는 제조하고자 하는 광학 필름의 면적에 상응하는 면적을 갖는다.

다음, 도 3e를 참조하면, 기재 필름(310) 상에 가용성 폴리머층(321)을 형성한다. 가용성 폴리머층(321)은 용매에 용해되는 폴리머 물질로 형성되며, 예를 들어, 물에 용해되는 폴리비닐알콜이 사용될 수 있다. 가용성 폴리머층(321)으로는, 구체적으로, 유기 용제, 예를 들어, 방향족계 용매, 케톤계 용매, 할로겐계 용매, 에테르계 용매, 에스테르계 용매, 알코올계 용매, 그 밖에 디메틸포름아미드, 디메틸술폭시드, 디에틸포름아미드 등에 용해되는 수지가 사용될 수 있다. 이러한 수지는, 예를 들면 아크릴계 수지, 메타크릴계 수지, 스티렌계 수지, 에폭시계 수지, 폴리에스테르계 수지, 올레핀계 수지 및 폴리카보네이트계 수지 등의 열가소성 수지를 들 수 있다. 기재 필름(310)으로는 유연성을 가지는 수지제 몰드의 형성에 적합한 재질, 예를 들어, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리메타크릴산메틸, 폴리이미드, 폴리술폰, 폴리에테르술폰, 환상 폴리올레핀 또는 폴리에틸렌나프탈레이트로 이루어질 수 있다.

또한, 가용성 폴리머층(321)의 재질은 대면적 몰드(250)의 제조에 사용된 도 3a의 폴리머층(231)의 재질과 서로 다르게 하여, 이후, 도 3g 단계에서 기술할 분리 단계를 용이하게 할 수 있다.

대면적 몰드(250) 상에 가용성 폴리머층(321)를 배치하고, 가압, 경화하여, 도 3f와 같이 패턴 폴리머층(320)을 형성한 후, 다음, 도 3g와 같이 패턴 폴리머층(320)으로부터 대면적 몰드(250)를 분리한다. 이 때, 대면적 몰드(250)를 형성한 폴리머 물질과 패턴 폴리머층(320)을 형성한 폴리머 물질은 서로 다른 물질로 형성되어, 이형 과정이 원활하게 이루어질 수 있다.

또한, 이형 과정을 원활하게 하기 위해, 즉, 대면적 몰드(250)에 가용성 폴리머층(321)을 이루는 수지 물질이 부착하는 것을 방지하기 위해, 대면적 몰드(250)와 가용성 폴리머층(321) 사이에 이형제를 적용할 수 있다. 이형제로는 대면적 몰드(250)에 대해서는 정착성을 가지며, 가용성 폴리머층(321)에 대해서는 이형성을 갖는 재질이 사용될 수 있다. 대면적 몰드(250)의 표면을 플라즈마 처리 또는 실란 커플링제로 처리하여 이형제의 정착성을 향상시킬 수 있다. 또는, 대면적 몰드(250)의 표면에 무기산화물로 이루어지는 산화물층을 형성하여 이 표면으로부터 이형층이 탈락하는 것을 방지할 수 있다. 다른 방법으로는 가용성 폴리머층(321)에 첨가제를 넣어 이 첨가제가 경화 중 가용성 폴리머층 표면 근방에 편재하게 되고, 첨가제는 후속 공정에서 도포되는 이형제와 강한 화학 결합이 가능하도록 하는 방법을 사용할 수 있다. 이형제로는 예를 들어 불소계 실란커플링제, 아미노기 또는 카르복실기를 가지는 퍼플루오로 화합물 및 아미노기 또는 카르복실기를 가지는 퍼플루오로에테르 화합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종으로 이루어질 수 있다. 또는, 실란커플링제, 편말단 아민화 퍼플루오로(퍼플루오로에테르) 화합물 및 편말단 카르복실화 퍼플루오로(퍼플루오로에테르) 화합물의 단체 또는 단체 및 복합체의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종으로 이루어질 수 있다. 이러한 물질을 도포한 후, 불소계 용제, 예를 들면 퍼플루오로헥산 등을 사용하여 린스 처리하는 과정을 더 거칠 수 있다.

다음, 도 3h와 같이 패턴 폴리머층(320) 상에 금속 물질을 도포하고, 경화하여, 마스터(350)를 형성한다. 금속 물질로 니켈이 사용될 수 있으며, 다만, 이에 한정되지는 않는다. 마스터(350)의 형성은 예를 들어, 전기 주조(electroforming) 방식에 의할 수 있다.

다음, 패턴 폴리머층(320)을 용해하면, 마스터(350)가 기재 필름(310)으로부터 분리된다. 패턴 폴리머층(320)을 용해하는 용매는 패턴 폴리머층(320)의 재질에 따라 정해지며, 예를 들어, 유기 용제로서, 방향족계 용매, 케톤계 용매, 할로겐계 용매, 에테르계 용매, 에스테르계 용매, 알코올계 용매, 그 밖에 디메틸포름아미드, 디메틸술폭시드, 디에틸포름아미드 등이 사용될 수 있다.

제조된 마스터(350는 폴리머 물질로 된 도 3d의 대면적 몰드(250)의 형상을 금속 물질에 복제한 것으로, 광학필름의 제조를 위해 반복적으로 사용될 수 있다.

다음, 도 4a와 같이, 기재 필름(410) 상에 저굴절률 물질층(421)을 형성한다. 저굴절률 물질층(421)은 경화된 후, 약 1.39~1.44 범위의 굴절률을 갖는 재질로 형성될 수 있고, 또한, 제조된 광학 필름이 배치될 유기 발광 패널에 사용되는 실링 재질과 동일한 재질로 형성될 수 있다.

다음, 저굴절률 물질층(421) 상에 마스터(350)를 배치하고 가압하여, 도 4b와 같이 저굴절률 패턴층(420)을 형성한다.

다음, 도 4c와 같이, 저굴절률 패턴층(420)으로부터 마스터(350)가 분리된다.

다음, 도 4d와 같이, 기판(510) 상에 고굴절률 물질층(521)을 형성한다. 고굴절률 물질층(521)은 노즐을 이용하여 액적의 형태로 도포될 수 있다. 고굴절률 물질층(521)은 도 4a의 저굴절률 물질층(421)의 굴절률보다 큰 굴절률의 재질로서, 경화된 후, 약 1.56~1.6 범위의 고굴절율을 갖는 재질로 형성될 수 있다. 고굴절률 물질층(521)의 굴절률과 저굴절률 물질층(421)의 굴절률 간의 차이는 시야각에 따른 색변화 저감 효과가 잘 나타나도록 정해질 수 있다. 예를 들어, 굴절률 차를 약 0.12 ~ 0.21의 범위로 할 수 있다.

다음, 도 4e와 같이, 고굴절률 물질층(521) 상에 저굴절률 패턴층(420)을 임프린트한다. 이 때, 고굴절률 물질층(521)에 저굴절률 패턴층(420)이 형상이 전사되고 경화되도록, 자외선 조사가 수행될 수 있다. 또한, 열처리가 함께 수행될 수도 있다. 이러한 처리는 저굴절률 패턴층(420)의 패턴 내에 고굴절률 물질층(521)을 이루는 물질이 빈틈없이 잘 채워지지게 하기 위한 것이다.

다음, 도 4f와 같이, 저굴절률 패턴층(420)으로부터 기재 필름(410)을 제거하면, 도 4g와 같은 광학 필름(1)이 제조된다. 또한, 추가적인 후처리 공정으로서, 열처리 공정이 더 수행될 수 있다. 이러한 처리는 도 4e에 단계에서 형성되었을 수 있는 보이드(void), 그리고, 보이드 내에 잔류하는 잔류 가스를 제거하는 역할을 한다. 후처리 공정을 수행한 경우, 패턴 내의 잔류 가스가 줄어드는 점을 발명자는 실험적으로 확인하였다.

도 5a 내지 도 5c는 실시예에 따른 광학 필름 제조방법에 따라 제조된 광학 필름의 예시적인 구조들을 보이는 단면도이다.

도 5a를 참조하면, 광학 필름(2)은 반사 방지막(690)을 더 포함하며, 즉, 기판(510) 상에 고굴절률 패턴층(520)이 형성된 면의 이면에 반사방지막(690)이 더 형성되어 있다.

도 5b를 참조하면, 광학 필름(3)은 기판(510)과 반사 방지막(690) 사이에 위상변환층(620)과 선편광층(640)으로 이루어진 원편광 필름을 더 포함한다.

위상변환층(620), 선편광층(640)으로 이루어지는 원편광 필름은 외광의 반사율을 낮추어 시인성을 높이는 역할을 한다. 비편광된 외부광이 입사하면, 외부광은 선편광층(640)을 지나며 선편광으로 변하고, 위상변환층(620)에 의해 원편광이 된다. 그리고 이 원편광된 빛은 기판(510), 고굴절률 패턴층(520), 저굴절률 패턴층(520)을 지나 유기 발광 패널(미도시)의 계면에서 반사되어 회전방향이 반대인 원편광으로 변하게 된다. 그리고 이 원편광은 위상변환층(620)을 지나면서 선편광층(640)의 투과축과 직각인 선편광이 되어 결국, 외부로 방출되지 않게 된다.

도 5c를 참조하면, 광학 필름(4)은 기판(510)과 반사방지막(690) 사이에 투과율 조절층(670)이 형성되어 있다.

투과율 조절층(670)은 고분자 수지에, 빛을 흡수할 수 있는 블랙 물질(black material)로, 블랙 염료, 안료, 카본 블랙(Cabon black) 혹은 이들로 표면이 코팅되어 있는 가교 입자 등을 분산시켜 형성한 필름일 수 있다. 고분자 수지로는 PMMA 등의 바인더 뿐만 아니라 아크릴계 등의 UV 경화수지가 될 수 있으며 반드시 이에 한정되지는 않는다. 또한, 투과율 조절층(670)의 두께나 고분자 수지에 함유된 블랙 물질의 함유량은 블랙 물질의 광학적 성질에 따라 적절히 정해질 수 있다. 투과율 조절층(670)의 투과율은 40% 이상일 수 있으며, 이것은 원편광 필름의 투과율보다 다소 높은 정도이다. 투과율 조절층(670)을 사용하는 것은 원편광필름은 외부광은 거의 완벽히 차단하나, 투과율이 낮은 단점을 보완하기 위한 것이다.

도 6a 및 도 6b는 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치 제조방법을 설명하는 도면들이다.

도 6a와 같이, 유기 발광 패널(20)을 준비한다. 유기 발광 패널(20)은 기판(21) 상에, 각각 다른 파장의 광을 발광하며 해당 파장의 광에 대해 공명 현상을 일으키는 미세 공동 구조(micro cavity structure)로 이루어진 복수의 유기발광층(24)이 구비되고, 또한, 유기발광층(24)을 덮는 실링층(29)을 포함한다.

기판(21) 상에는 유기발광층(24)으로 공급되는 전류량을 제어하기 위한 구동회로부(22)가 배치된다.

유기 발광층(24)은 애노드(23)로부터 캐소드(25)를 향해 차례로 적층되는 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층 및 전자 주입층을 포함하여 형성될 수 있다. 애노드(23)와 캐소드(25) 사이에 순방향 전압이 인가되면, 캐소드(25)로부터 전자가 전자 주입층 및 전자 수송층을 통해 발광층으로 이동하게 되고, 애노드(23)로부터 정공이 정공 주입층 및 정공 수송층을 통해 발광층으로 이동하게 된다. 그리고 발광층 내로 주입된 전자와 정공은 발광층에서 재결합하여 엑시톤(exciton)을 생성하고, 이러한 엑시톤이 여기상태(excited state)에서 기저상태(ground state)로 전이하면서 빛을 방출하게 되는데, 이 때, 방출되는 빛의 밝기는 애노드(23)와 캐소드(25) 사이에 흐르는 전류량에 비례하게 된다.

유기발광층(25)은 미세 공동 구조(Micro Cavity Structure)로 구현되며, 발광하는 특정 파장의 빛이 공명(resonance)되어 세기(intensity)가 증가되어 외부로 방출된다. 이를 위하여, 애노드(23)와 캐소드(25)의 거리를 적(R), 녹(G), 청(B) 각각의 대표 파장에 매칭되게 화소마다 다르게 설계된다.

실링층(29)은 유기발광층(25)을 이루는 유기 물질이 공기와 접촉되면 기능이 손상되기 때문에, 이를 방지하고 유리발광층(25)을 보호하기 위해 형성되는 것이다. 실링층(29)은 광학 필름의 저굴절률 패턴층(420)과 같은 재질로 형성될 수 있다.

도 6b와 같이, 유기 발광 패널(20) 상에, 광학 필름(1)을 접합한다. 접합을 위해, 접착 물질을 사용할 수 있으며, UV 조사에 의한 경화 화정을 거칠 수 있다. 접착 물질로는 저굴절률 패턴층(420), 실링층(29)과 굴절률 매칭이 되는 물질을 사용한다.

이와 같이 제조된 유기 발광 표시 장치(700)는 고굴절률 패턴층(520)과 저굴절률 패턴층(420)의 계면에 형성된 마이크로 렌즈 어레이 패턴에 의해 시야각에 따른 색변화가 감소되지만, 한편, 마이크로 렌즈 어레이 패턴에 의한 이미지 왜곡(image blur)이 발생할 수 있다. 이미지 왜곡을 줄이려면, 마이크로 렌즈 어레이 패턴과 유기발광층(24)간의 거리가 줄어들어야 하며, 이러한 거리는 약 1.5mm 이하로 형성할 수 있다. 실시예의 유기 발광 표시 장치(700)는 기판(510) 내측에 고굴절률 패턴층(520), 저굴절률 패턴층(420)이 형성된 구조로서, 유기발광층(24)과의 거리를 최소화할 수 있다.

유기 발광 패널(20) 상에 도 4g의 광학 필름(1)이 접합된 것으로 도시되었으나, 도 5a 내지 도 5c의 광학 필름(2)(3)(4)이 채용될 수도 있다.

도 7a 내지 도 7e는 비교예에 따른 유기 발광 표시 장치 제조방법을 설명하는 도면들이다.

도 7a를 참조하면, 기판(510) 상에 액상의 폴리머층(522)을 형성하고, 폴리머층(522)에 전사하고자 하는 패턴이 양각된 몰드(M)를 폴리머층(522)에 임프린트한다.

가압 공정과 함께, UV 조사를 통해 액상의 폴리머층(522)이 경화되어 도 7b와 같이, 임프린트에 의해 몰드(M) 형상이 음각된 고굴절률 패턴층(520)이 형성된다. 다음, 몰드(M)를 고굴절률 패턴층(520)으로부터 분리한다. 이러한 이형 공정에서 다양한 결함이 발생할 수 있다. 이형 공정을 용이하게 하기 위해, 몰드(M)의 표면 에너지를 낮추어, 몰드(M)와 고굴절률 패턴층(520) 간의 접착력(adhesion force)을 줄이는 방법이 사용될 수 있다. 이것은 이형 공정시에 발생하는 플러그 결함(plug defictivity), 즉, 패턴 일부가 떨어져나가는 현상을 줄이기 위한 것이다. 이를 위하여, 예를 들어, 표면 에너지가 낮은 기능기(functional group)를 갖도록 자기 조립층(self-assembled monolayer)을 코팅할 수 있는데, 이 경우, 몰드(M)의 패턴 내에 폴리머 물질이 채워지는 시간이 증가되어 nonfill 결함이 발생할 수 있다.

다음, 도 7c 및 도 7d를 참조하면, 유기 발광 패널(20)상에 저굴절률 물질층(31)을 형성하고, 고굴절률 패턴층(520)을 임프린트한다. 저굴절률 물질층(31)은 실링층(29)과 분리하여 도시하였으나, 실링층(29)에 고굴절률 패턴층(520)이 임프린트되어, 실링층의 일부가 광학 필름의 일부가 될 저굴절률 물질층이 될 수도 있다.

고굴절률 패턴층(520)이 저굴절률 물질층(31)을 가압하여 고굴절률 패턴층(520)의 패턴 내부로 저굴절률 물질층(31)을 이루는 물질이 채워질 때, 점성(Viscosity)과 고굴절률 패턴층(520)의 패턴의 표면에너지의 영향으로 보이드(Void)(V)가 형성될 수 있다. 이와 같이 보이드는 도 4g의 설명에서 기술한 후처리 (post-curing) 공정을 통해 줄일 수 있는데, 한편, 이러한 보이드에서 발생하는 outgas는 OLED 소자의 수명에 영향을 미칠 수 있다.

이와 같이, 비교예에 따른 제조방법에서는 도 7b의 단계에서 발생하는 플러그 결함(plug defect), 도 7d의 단계에서 발생할 수 있는 보이드 결함(void defect)의 가능성이 높다. 그러나, 실시예의 제조방법은 이러한 단계를 거치지 않는 방법으로, 결함이 잘 발생하지 않는다.

도 8은 다른 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치 제조방법을 설명하는 도면들이다.

도 3a 내지 도 3i의 과정에 따라 형성된 마스터(350)를 이용하여 저굴절률 패턴층(420)을 형성하고, 기판(510)에 고굴절률 물질층(521)을 도포한 후, 이 위로, 저굴절률 패턴층(420)을 배치하고 가압하여, 고굴절률 패턴층(520)을 형성하는 일련의 과정은 롤 프린트 공정에 따라 연속, 반복적으로 진행될 수 있다.

경화 공정으로 UV를 조사하는 것으로 도시되었으나, 이는 예시적인 것이고, 열경화 공정이 선택되거나, 또는 함께, 수행될 수 있다.

이러한 과정으로 광학 필름(1)의 반복적인 대량 생산이 가능하다. 제조된 광학 필름(1)을 유기 발광 패널(20)에 접합하는 간단한 과정으로 유기 발광 표시 장치가 완성될 수 있다.

이상 설명에서 사용한 마이크로 렌즈 어레이 패턴은 예시적인 것이며, 색변화 저감 효과를 고려하여 다양한 형상이 채용될 수 있다. 또한, 화소에 대응하는 위치마다 구체적인 패턴 형상이나 배치 주기가 다르게 설계될 수도 있다.

이러한 본원 발명인 광학 필름 및 이를 채용한 유기 발광 표시 장치는 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.

1, 2, 3 4...광학 필름 20... 유기 발광 패널
29...실링층 110... 실리콘 마스터
120, 220, 310, 410 ...기재 필름 131,321...가용성 폴리머층
210...금속 몰드 230, 320,...패턴 폴리머층
231...폴리머층 250...대면적 몰드
350...마스터 421...저굴절률 물질층
420...저굴절률 패턴층 521...고굴절률 물질층
520...고굴절률 패턴층 510...기판