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WO2019135539A1 - 광학 필름 - Google Patents

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Publication number
WO2019135539A1
WO2019135539A1 PCT/KR2018/016660 KR2018016660W WO2019135539A1 WO 2019135539 A1 WO2019135539 A1 WO 2019135539A1 KR 2018016660 W KR2018016660 W KR 2018016660W WO 2019135539 A1 WO2019135539 A1 WO 2019135539A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
refractive index
optical film
unit region
change unit
index change
Prior art date
Application number
PCT/KR2018/016660
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
송진숙
송민수
한상철
Original Assignee
주식회사 엘지화학
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to JP2020531993A priority Critical patent/JP7138897B2/ja
Priority to US16/772,933 priority patent/US11903243B2/en
Priority to CN201880083491.7A priority patent/CN111512192B/zh
Priority to EP18898420.7A priority patent/EP3719546B1/en
Publication of WO2019135539A1 publication Critical patent/WO2019135539A1/ko

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    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/20—Filters
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/0081—Simple or compound lenses having one or more elements with analytic function to create variable power
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/0006—Arrays
    • G02B3/0037—Arrays characterized by the distribution or form of lenses
    • G02B3/0056—Arrays characterized by the distribution or form of lenses arranged along two different directions in a plane, e.g. honeycomb arrangement of lenses
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
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    • G—PHYSICS
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    • G02B3/08—Simple or compound lenses with non-spherical faces with discontinuous faces, e.g. Fresnel lens
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
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    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/80—Constructional details
    • H10K50/85—Arrangements for extracting light from the devices
    • H10K50/858—Arrangements for extracting light from the devices comprising refractive means, e.g. lenses
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/80—Constructional details
    • H10K59/875—Arrangements for extracting light from the devices
    • H10K59/879—Arrangements for extracting light from the devices comprising refractive means, e.g. lenses

Definitions

  • the present application relates to optical films and their uses.
  • Optical films can be used in various fields.
  • the optical film can be used, for example, in an organic light emitting diode (OLED).
  • An organic light emitting diode (OLED) is an organic light emitting diode (OLED) device.
  • the organic light emitting diode includes, for example, a substrate, an organic light emitting layer laminated on the substrate, and electrodes existing on both sides of the organic light emitting layer. The holes and electrons supplied from the electrodes combine in the organic light emitting layer and generate light emitted to the outside.
  • a technology applied to increase the efficiency of extracting light generated from the organic light emitting layer to the outside can be referred to as a light extraction technique.
  • Light extraction techniques are typically classified into an internal light extraction technique and an external light extraction technique. Some of the light generated in the organic light emitting layer is totally reflected from the surface of the substrate toward the organic light emitting layer due to a difference in refractive index between the electrode and the substrate, or is destroyed by being guided in the electrode.
  • In order to extract the extinction light there is a method of forming an irregular concave-convex structure on the surface of the substrate facing the electrode or giving a haze, which is called internal light extraction.
  • the light transmitted through the electrode by the internal light extraction method is totally reflected in the direction toward the electrode due to a difference in refractive index between the substrate and the atmosphere, or is defeated in the substrate.
  • a concavo-convex structure is formed on the surface of the substrate facing the air layer, or haze is given thereto, which is called external light extraction.
  • the concavo-convex structure or the MLA film described above is not suitable for an environment with a high degree of abrasion because of the presence of a fine concavo-convex structure or physical bending on the surface of the substrate.
  • Structure or MLA structure may be damaged.
  • the light extracting or light directing degree of the concavo-convex structure or the MLA structure depends on a physical pattern formed thereon. Since the pattern has a very small size, it is difficult to finely control the shape of the pattern.
  • the present application relates to optical films and their uses.
  • the reference wavelength of the optical property such as the refractive index can be determined according to the wavelength of the light to be extracted or directed by using the optical film of the present application, unless otherwise specified.
  • the reference wavelength may be a wavelength of light to be extracted using the optical film.
  • the reference wavelength, such as the refractive index may be any wavelength within a range of 400 nm to 700 nm, for example, a wavelength of about 550 nm Or a numerical value based on light having a wavelength of about 532 nm.
  • the refractive index or the like when the optical film is used to extract light in the infrared region, may be any wavelength within a range of 700 nm to 1000 nm, for example, a numerical value based on light having a wavelength of about 850 nm Lt; / RTI > In another example, when the optical film is used to extract light in the ultraviolet region, the refractive index or the like may be measured at a wavelength within a range of 100 nm to 400 nm, for example, based on light having a wavelength of about 300 nm It can be a number.
  • the plane direction may mean a direction parallel to the plane having the largest area in the optical film, for example, a direction parallel to the plane formed by the remaining two axes except for the shortest axis of the optical film.
  • the plane direction may be a direction parallel to the plane formed by the x- and y-axes of the optical film.
  • the thickness direction may mean the normal direction of the surface having the maximum area of the optical film. That is, the thickness direction of the optical film may denote the direction of the normal to the plane direction, and in this example, it may mean the z-axis direction.
  • the present application relates to optical films.
  • the optical film of the present application may be an optical film for light extraction or an optical film for light directing.
  • the optical film of the present application is an optical film that functions to extract light which is internally lost in an electronic device, for example, an organic light emitting element, to the outside, and to improve the luminance at all viewing angles or a specific viewing angle of the element .
  • the optical film of the present application may include a refractive index change unit area.
  • the refractive index change unit region refers to a region where the refractive index is varied repetitively.
  • the refractive index change pattern can be visualized through the following drawings.
  • the refractive index change unit region the refractive index may vary along the surface direction.
  • the refractive index change in the refractive index change unit region is not particularly limited.
  • the refractive index of the optical film may vary in various aspects such as increasing, decreasing, or repeating with a certain period along the plane direction.
  • the refractive index change unit region may include at least one high refractive index unit region and at least one low refractive index unit region.
  • the region having a refractive index higher than that of the optical film may be a high refractive index unit region, and the region having a refractive index lower than that may be a low refractive unit region, based on the average refractive index of the optical film.
  • the high refraction unit area and the low refraction unit area may share the same center point. That is, the figure formed by the high-refraction unit area and the figure formed by the low-refraction unit area may be a concentric figure.
  • the average refractive index of the optical film may be an average of the maximum refractive index in the high refractive index unit region and the minimum refractive index in the low refractive index unit region.
  • the average refractive index of the optical film may be the average refractive index of the optical film before forming the refractive index change unit region in the optical film, and the value may be the same as the average refractive index after the refractive index change unit region is formed.
  • the refractive index may mean a refractive index for a specific wavelength, for example, a wavelength of about 532 nm.
  • the refractive index may be a value measured using a prism coupler.
  • the refractive index may mean a value calculated through a diffraction efficiency measured using a plurality of laser light sources (wavelengths of 632 nm and 532 nm) and a photodiode detector.
  • the shape of the figure formed by the high refractive index unit area and / or the low refractive unit area in the refractive index change unit area is not particularly limited.
  • the shape of the figure may be, for example, a curved figure such as a circle or an ellipse; Or a polygon such as a triangle, a rectangle, a pentagon, or a hexagon.
  • a curved figure such as a circle or an ellipse
  • a polygon such as a triangle, a rectangle, a pentagon, or a hexagon.
  • the shape of the graphic object is an ellipse
  • its center point may be an intersection of the long axis and the short axis of the ellipse.
  • the center of one imaginary circle located inside the figure while touching all the sides of the polygon may be the center of the refractive index change unit area.
  • a circle, an ellipse or a polygon does not only mean a strictly mathematical circle, ellipse
  • the high refractive index unit region and the low refractive index unit region existing in the refractive index change unit region may alternately exist in a direction away from the center of the refractive index change unit region along the surface direction.
  • the high refractive index unit region and the low refractive index unit region may alternately exist repeatedly. That is, the refractive index of the optical film of the present application may be changed in such a manner that the high refractive index region and the low refractive index region are alternately repeated along the plane direction.
  • FIG. 1 is a view showing the optical film 100 of the present application in the thickness direction, that is, the direction of the normal line of the optical film, the enlargement of the portion corresponding to the refractive index change unit region 110, As shown in FIG.
  • the refractive index change unit area is exemplarily shown as a circle.
  • the refractive index change unit region 110 may include at least one high refractive index unit region 112 and at least one low refractive index unit region 113.
  • the high refractive index unit region and the low refractive index unit region may include at least one refractive index change unit region It can be repeated alternately within.
  • the line 111 separating the high refractive index unit region and the low refractive index unit region of the refractive index change unit region may mean a region having the maximum refractive index of the high refractive index unit region and the average refractive index of the minimum refractive index of the low refractive unit region.
  • the line 111 may be an interface between the high refractive index unit region and the low refractive index unit region.
  • the refractive index change unit region 110 may have a high refractive index unit region at the center thereof and alternately exist in the low refractive index unit region and the high refractive index unit region in accordance with a direction away from the center.
  • one of the graphics in the one refractive index change unit area 110 is formed by the high refractive index unit area 112, and the other graphics that are adjacent to the graphics are formed by the low refractive unit area 113 .
  • the boundary 111 between one graphic object and another graphic object adjacent thereto may mean a boundary between the high refractive index unit area and the low refractive unit area, that is, an area corresponding to the average refractive index of the optical film.
  • the optical film When an optical film whose refractive index changes according to the above-described shape is applied to an organic light emitting device, light generated from the organic light emitting layer of the device can be more effectively emitted to the outside of the device.
  • the optical film when the above-mentioned optical film is applied to an organic light emitting device, the optical film may be a light extracting film in which the brightness of the device is adjusted with respect to all viewing angles, It can function as a film.
  • the refractive index in the refractive index change unit area, can continuously change.
  • the change in the refractive index in the refractive index change unit area may be continuous along the surface direction of the optical film.
  • FIG. 4 is a graphical representation of the refractive index change observed when the optical film of the present application is observed in the plane direction. More specifically, FIG. 4A shows a case where the change in refractive index is discontinuous, and FIG. 4B shows a case in which the change in refractive index is continuous.
  • Fig. 4 is a view continuously showing the change of the refractive index of the present application in order to explain that it is continuous, and the aspect of the refractive index change of the present application does not always coincide with that shown in Fig.
  • the refractive index of the refractive index change unit region of the optical film can be determined in consideration of the specification of the organic electronic device to which the optical film is to be applied.
  • the maximum refractive index of the high refractive index unit region may be, for example, in the range of 1.3 to 1.7.
  • the maximum refractive index may be 1.31 or more, 1.32 or more, 1.33 or more, 1.34 or more, 1.35 or more, 1.36 or more, 1.37 or more, 1.38 or more, 1.39 or more or 1.40 or more and 1.7 or less, 1.69 or less, 1.68 or less, , 1.65 or less, 1.64 or less, 1.63 or less, 1.62 or less, 1.61 or less, or 1.60 or less.
  • the minimum refractive index of the low refractive unit region may be, for example, in the range of 1.2 to 1.6.
  • the minimum refractive index may be at least 1.2, at least 1.21, at least 1.22, at least 1.23, at least 1.24, at least 1.25, at least 1.26, at least 1.27, at least 1.28, at least 1.29, or at least 1.30 and at least 1.6, at least 1.59, at least 1.58, , 1.56 or less, 1.55 or less, 1.54 or less, 1.53 or less, 1.52 or less, 1.51 or less, 1.50 or less or 1.48 or less.
  • the maximum refractive index in the high refractive index unit region and the minimum refractive index in the low refractive index region can be adjusted, for example, according to the output of the laser irradiated when the optical film is produced and / or the time the laser is irradiated .
  • the region irradiated with the laser used for manufacturing the optical film may be the center of the refractive index change unit region, and the maximum refractive index in the high refractive index unit region increases as the output of the laser increases, The minimum refractive index in the low refractive unit region can be reduced.
  • the maximum refractive index in the high refractive index unit region increases and then decreases after a predetermined time has elapsed.
  • the minimum refractive index in the low refractive index region decreases, It can be increased.
  • the average refractive index of the optical film may also be determined in consideration of the thickness of the film and / or the specification of the organic electronic device to which the optical film is to be applied.
  • the average refractive index may be, for example, in the range of 1.3 to 1.8.
  • the refractive index may be 1.35 or more, 1.4 or more, 1.45 or more, or 1.5 or more, and may be 1.75 or less, 1.7 or less, 1.65 or less, 1.6 or less or 1.55 or less.
  • the refractive index change unit region may include a plurality of high refractive index unit regions and a plurality of low refractive index unit regions.
  • the maximum refractive index of one high refractive index unit region and the maximum refractive index of another high refractive index unit region may be equal to or different from each other.
  • the maximum refractive index in one high refractive index unit region and the maximum refractive index in another high refractive index unit region adjacent to the high refractive index region The refractive indexes may be the same or different.
  • the minimum refractive index of any one of the low refractive index unit regions and the low refractive index of the other low refractive index unit regions may be equal to or different from each other.
  • the minimum refractive index in any one low refractive index unit region and the other low refractive index region adjacent to the low refractive index unit region may be equal to or different from each other.
  • any of the maximum refractive index of the high refractive index unit area (h) a maximum refractive index (h max) and the high refractive index unit area (h ') adjacent to the high refractive index unit area in the refractive index change unit area (h max ') may be the same, at the same time, any of the minimum refractive index of the low refraction unit areas (l) (l min) and low refractive index unit area (l adjacent to the low refractive index unit area, the minimum refractive index of a) (l min " ) May be the same.
  • the maximum refractive index (hmax) of one high refractive index unit region h and the maximum refractive index ( hmax ) of the high refractive index unit region h 'adjacent to the corresponding high refractive index unit region in the refractive index change unit region refractive index (h 'max) is, but the same, the low refractive index unit area (l, l' minimum refractive index (l min, l 'min) of a) may be increased away from the direction along the plane direction from the center of the refractive index change unit area .
  • the refractive index change unit area any one of the minimum refractive index of the low refraction unit areas (l) from the (l min) and the low refractive index unit area low refractive index unit area adjacent to the (l "the minimum refractive index (l a) 'min) is" maximum refractive index (h max, h of)' max), the high refractive index unit area (h, h, but the same is decreased in a direction away along the plane direction from the center of the refractive index change unit area You may.
  • maximum refractive index (h max, h a max) as shown in (d) of Figure 5, the change in refractive index high refractive index unit area (h, h), in the unit area is along the surface direction at the center of the refractive index change unit area , And the minimum refractive index ( lmin , l ' min ) of the low refractive index unit region (l, l') may increase in the direction away from the center of the refractive index change unit region along the surface direction.
  • the diameters of the figures formed by the high refractive index unit region and the low refractive index unit region in the refractive index change unit region may be different from each other.
  • the diameter of the figure may mean the diameter of the circle when the figure is caused, and the length of the major axis of the ellipse when the figure is an ellipse.
  • the figure is a polygon
  • the difference in radii (radii) between the adjacent shapes may decrease along the direction away from the center of the refractive index change unit area.
  • a plurality of refractive index change unit areas may exist in the optical film.
  • FIG. 6 is a schematic view of a refractive index change unit area observed when the optical film of the present application is viewed in the thickness direction, and a refractive index change in the refractive index change unit area observed in a plane direction.
  • the shaded portion represents the high refractive index unit region, and the portion where the shadow is not processed represents the low refractive unit region.
  • the upper region of the solid line arrow represents the high refractive index unit region h
  • the lower region represents the low refractive unit region 1
  • the solid line arrow portion represents the refractive index Area.
  • the distance from the center of the refractive index change unit region to the interface between the high refractive index unit region and the low refractive unit region may mean the radius of the corresponding concentric shape.
  • the corresponding concentric graphs have a difference in radius (R 2 -R 1 , R 3 -R 2 , R 4 -R 3, etc.) between adjacent concentric graphs, As shown in FIG.
  • the distance between the concentric graphic shapes is determined by the wavelength of the laser irradiated when the optical film of the present application is manufactured, the angle formed by the recording light and the reference light formed by dividing the laser into the normal line of the optical film, And / or the spacing between the mask and the photosensitive material applied in the process.
  • the distance between the concentric shapes may increase. Also, as the angle formed by the recording light and the reference light with the normal line of the optical film increases, the distance between the concentric graphic shapes may decrease. As the distance between the mask and the photosensitive material increases, the distance between the concentric shapes increases.
  • the optical film may have a plurality of refractive index change unit areas.
  • the point at which the radial difference between the concentric figures starts to increase can be a boundary that distinguishes one refractive index change unit region from another refractive index change unit region.
  • the radius of the refractive index change unit area may be, for example, in the range of 0.2 mm to 6 mm.
  • the radius may mean a distance from a center of the refractive index change unit region to a boundary that distinguishes the refractive index change unit region described above when a plurality of refractive index change unit regions exist in the optical film.
  • the radius may be determined according to the size of the perforation in the mask used to produce the optical film. For example, the radius may be determined according to the size of the perforations in the mask used in manufacturing the optical film.
  • the radius may be at least 0.25 mm, at least 0.3 mm, at least 0.35 mm, at least 0.4 mm, at least 0.45 mm, at least 0.5 mm, or at least 0.55 mm, mm or less, 1 mm or less, 0.9 mm or less, 0.8 mm or less, 0.7 mm or less, or 0.65 mm or less.
  • the interval (pitch, pitch) of the plurality of refractive index change unit areas may be within a range of 0.2 mm to 12 mm, for example.
  • the interval may mean, for example, a straight line distance from the center of one of the refractive index change unit areas to the center of another refractive index change unit area adjacent to the area.
  • the interval may be determined according to the thickness of the optical film itself, the wavelength of the light to be extracted from the optical element, and / or the interval between the perforations in the mask used to produce the optical film.
  • the spacing of the concentric shapes may be determined according to the spacing between the perforations in the mask used to produce the optical film.
  • the spacing may be about 0.40 mm or greater, or about 0.80 mm or greater in another example, and may be about 12 mm or less, about 11.8 mm or less, about 11.6 mm or less, about 11.4 mm or less, about 11.2 mm or less or about 11.0 mm or less , But is not limited thereto.
  • the aspect of the arrangement of the refractive index change unit regions may be varied depending on the application to which the optical film is applied, the angle with which the light extracted from the device is directed when the optical film is applied to the organic light emitting device .
  • the plurality of refractive index change unit regions may be regularly arranged with respect to each other.
  • the refractive index change unit regions are arranged regularly when a central point of one refractive index change unit region is connected to a center point of another refractive index change unit region and a plurality of refractive index change units It may mean that the regions are arranged according to a predetermined rule.
  • FIG. 2 is a view showing a shape in which the shape of a refractive index change unit region adjacent to one of the refractive index change unit regions is a rectangle when connected.
  • FIG. 3 is a view showing a hexagonal shape of the refractive index change unit regions adjacent to one of the refractive index change unit regions when connecting centers of the refractive index change unit regions.
  • the existence of physical irregularities inside the optical film may mean that there is a structure (internal light extracting structure) embedded in the inside of the optical film.
  • the existence of physical irregularities on the outside of the optical film may mean that a structure protruding out of the optical film (an external light extracting structure, for example, a micro lens array (MLA), etc.) have.
  • the optical film of the present application By designing the optical film of the present application so as not to have physical irregularities inside and / or outside, the optical film can exhibit stronger abrasion resistance than the external light extracting structure, and the optical film can be made to have an internal light extracting structure It can be applied to a high-pressure process which is difficult to apply.
  • the surface roughness (surface roughness) of the optical film of the present application may be less than about 1 ⁇ , and in other examples, less than about 0.1 ⁇ , Less than 0.09 ⁇ ⁇ , or less than 0.08 ⁇ ⁇ .
  • the surface roughness may be a value measured by a known average surface roughness measuring method, for example, a value measured using a Multimode AFM instrument of Bruker or a VK-X200 shape analyzer of Keyence.
  • the thickness of the optical film is not particularly limited and can be determined in consideration of the specification of the organic light emitting device to which the optical film is applied.
  • the thickness of the optical film may be, for example, in the range of 3 mu m to 300 mu m.
  • the thickness of the optical film may be not less than 3 ⁇ , not less than 6 ⁇ , not less than 10 ⁇ , or not less than 20 ⁇ , and may be not more than 300 ⁇ , not more than 150 ⁇ , not more than 90 ⁇ or not more than 45 ⁇ .
  • the thickness of the optical film was measured by the Kobelco Research Institute, Inc. It can be measured with the SBW-331ML / d, which is the Bow / Warp measuring equipment of the company.
  • the optical film of the present application may be a holographic optical element in which a refractive index change pattern is recorded.
  • holography refers to a technique of forming an interference pattern on a photosensitive material to reproduce a three-dimensional image called a hologram.
  • a holographic optical element may mean an optical element formed of a photosensitive material having an interference pattern as described above.
  • the holographic element may refer to a device in which an interference pattern is recorded on the film by irradiating a recording light to a film containing a photosensitive material.
  • the interference pattern may serve as a diffraction grating for diffracting the reproduction light irradiated to the holographic element, and the interference pattern may be periodically repeated.
  • the holographic element may include a photosensitive material as a recording medium.
  • the photosensitive material is a material in which the components of high refractive index among the components in the material are caused to cohere with each other and the component of low refractive index coheres with each other and the interference pattern according to the refractive index difference can be recorded ,
  • the kind thereof is not particularly limited.
  • the photosensitive material for example, a photopolymer, a photoresist, a silver halide emulsion, a dichromated gelatin, a photographic emulsion, a photothermoplastic ( photothermoplastic material or photorefractive material may be used.
  • the holographic optical element may be, for example, in the form of a film consisting of only a photosensitive material (e.g., a photopolymer), or in the form of a film having a middle layer structure, such as a laminate of a base material and a photopolymer.
  • a photosensitive material e.g., a photopolymer
  • a middle layer structure such as a laminate of a base material and a photopolymer.
  • the holographic optical element may have a microlens array (MLA) film or a configuration and / or pitch of a structure which is difficult to be realized in the concavo-convex structure.
  • MLA microlens array
  • the holographic optical element is not limited in structure, shape, light directing direction, etc., compared with a micro lens array (MLA) or a light extracting element having a concavo-convex structure, The characteristics of light such as the emission angle can be freely controlled.
  • MLA micro lens array
  • a light extracting element having a concavo-convex structure The characteristics of light such as the emission angle can be freely controlled.
  • a comparatively flat holographic optical element in which a refractive index variation pattern as described above exists and a bending and fine concavo-convex structure is not formed on the surface can be applied to an apparatus requiring abrasion resistance and the like.
  • the holographic optical element unlike a conventional light extracting film, which is destroyed when a high pressure is applied in the process of manufacturing an organic light emitting diode or the like, the light extraction property is not degraded .
  • the method of producing the optical film of the present application is not particularly limited as long as it is a method capable of forming the refractive index change unit region described above.
  • the optical film may be manufactured by a method of irradiating light to the above-described photosensitive material, and controlling the angle of the light.
  • the optical film may be manufactured by placing a mask capable of forming a refractive index change unit region on the above-described photosensitive material, and then irradiating the light.
  • a method of controlling the angle of light a method of continuously changing the angle of a plurality of lights may be used.
  • a method of using the mask a method may be used in which a mask having a plurality of pores is placed, and a refractive index change unit region is formed by causing diffraction and interference of irradiation light.
  • the shape of the holographic optical element is not particularly limited, and a holographic optical element capable of imparting light extraction or light directing function to the organic light emitting element can be used.
  • the holographic optical element may be a transmissive holographic optical element.
  • the transmission type holographic optical element means an optical element that transmits light incident at a predetermined incident angle. In the case where the transmission type holographic optical element is applied to an organic light emitting element as the optical film of the present application, by adjusting the exit angle of light generated in the organic light emitting layer, the light is transmitted to the interface between the transparent electrode and the substrate, It is possible to prevent the total reflection at the interface.
  • a holographic optical element is a transmissive holographic optical element can be determined according to the irradiation method of the laser beam when the holographic optical element is manufactured by exposing the laser to a photosensitive material having the same composition. Specifically, in the process of exposing a photosensitive material to a laser to form an interference pattern and manufacturing a holographic optical element, it can be determined whether the corresponding element is a transmissive type according to the direction in which object light and reference light are incident. For example, when both the object light and the reference light to be irradiated at the time of manufacturing the holographic optical element are irradiated on the same surface of the photosensitive material, a transmissive holographic element can be manufactured.
  • the object light refers to recording light that is irregularly reflected from the object surface to reach the photosensitive material when the holographic optical element is manufactured
  • the reference light means recording light that reaches the photosensitive material directly without passing through the object.
  • the optical film of the present application may further comprise a base layer.
  • a base layer for example, an inorganic film such as glass, crystalline or amorphous silicon film, quartz or ITO (Indium Tin Oxide) film, or plastic film can be used.
  • plastic film include TAC (triacetyl cellulose); A cycloolefin copolymer (COP) such as a norbornene derivative; Poly (methyl methacrylate), PC (polycarbonate), polyethylene (PE), polypropylene (PVP), polyvinyl alcohol (PVA), diacetyl cellulose (DAC), polyacrylate (PAC), polyether sulfone (PES) (Polyarylate), amorphous fluorine resin, or the like can be used, but it is also possible to use a film containing poly (ethylene terephthalate), poly (ethylene terephthalate), polyethylene terephthalate (PET) But is not limited thereto.
  • the present application also relates to the use of said optical film.
  • the present application relates to, for example, an organic light emitting device including the optical film.
  • the organic light emitting device may include the optical film and the organic light emitting panel.
  • the organic luminescent panel may include, for example, a substrate; And a transparent electrode layer sequentially provided on one surface of the substrate; An organic light emitting layer; And a reflective electrode layer.
  • the optical film may be disposed on at least one of a surface between the substrate and the transparent electrode layer (an interface between the substrate and the transparent electrode layer) and an opposite surface of the transparent electrode layer with respect to the substrate. That is, the optical film may be positioned on the surface between the substrate and the transparent electrode layer, or on the opposite side of the transparent electrode layer with respect to the substrate, and may be located on all of the surfaces.
  • a glass substrate or a plastic substrate can be used as the substrate.
  • a substrate including soda lime glass, barium / strontium-containing glass, lead glass, aluminosilicate glass, borosilicate glass, barium borosilicate glass or quartz can be used.
  • plastic substrate examples include TAC (triacetyl cellulose); A cycloolefin copolymer (COP) such as a norbornene derivative; Poly (methyl methacrylate), PC (polycarbonate), polyethylene (PE), polypropylene (PVP), polyvinyl alcohol (PVA), diacetyl cellulose (DAC), polyacrylate (PAC), polyether sulfone (PES)
  • a substrate including PPS (polyphenylsulfone), PEI (polyetherimide), PEN (polyethylenemaphthatate), PET (polyethyleneterephtalate), PI (polyimide), PS (polysulfone), PAR (polyarylate) or amorphous fluororesin can be used.
  • the substrate may be, for example, a transparent substrate.
  • the organic light emitting element is a device in which the light generated in the upper light emitting type element, that is, the organic light emitting layer is extracted from the reflective electrode layer side, have.
  • the organic light emitting device may be a bottom emission type device.
  • the organic light emitting device may be a device in which light generated in the organic light emitting layer is reflected by the reflective electrode layer, is transmitted through the transparent electrode layer, and is extracted to the transparent electrode layer side.
  • the transparent electrode layer may be an anode and the reflective electrode layer may be a cathode.
  • the anode can be made of a conductive material having a high work function as an electrode into which hole dl is implanted.
  • the cathode is an electrode into which electrons are injected and can be made of a conductive material having a low work function.
  • the anode may be formed of a transparent metal oxide such as indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), aluminum-doped zinc oxide (AZO), gallium-doped zinc oxide (GZO), antimony tin oxide SnO 2 , and the like.
  • the cathode may comprise a metal, for example, Ag, Au, or Al.
  • the organic light emitting layer may include an organic material capable of generating light when power is applied to the transparent electrode layer and the reflective electrode layer. Light can be generated by recombining electrons and holes injected from the transparent electrode layer and the reflective electrode layer in the organic light emitting layer.
  • the organic emission layer may include a red emission layer, a green emission layer, and a blue emission layer.
  • the light emitting layer may include a known organic material capable of emitting red, green, and blue light, respectively.
  • the organic light emitting diode may be driven by a scheme (RGB scheme) in which the light emitting layers of the three primary colors emit different colors to form one pixel.
  • the organic light emitting device may include a white OLED (white OLED) structure in which a pixel is constructed by laminating the light emitting layers of the three primary colors to emit white light, and then a color filter layer is disposed on the entire surface of the white light emitting layer. Can also be driven.
  • the organic luminescent panel may further include a sub-layer between the transparent electrode layer and the organic light-emitting layer and / or between the reflective electrode layer and the organic light-emitting layer.
  • the sub-layer includes a hole transporting layer, a hole injecting layer, an electron injecting layer, and an electron transporting layer for controlling the balance of electrons and holes. You may.
  • the electron injection layer or the electron transport layer can be formed using, for example, an electron accepting organic compound.
  • an electron accepting organic compound any known compound can be used without any particular limitation.
  • organic compounds include polycyclic compounds or derivatives thereof such as p-terphenyl or quaterphenyl, naphthalene, tetracene, pyrene, coronene, ), Polycyclic hydrocarbon compounds or derivatives thereof such as chrysene, anthracene, diphenylanthracene, naphthacene or phenanthrene, phenanthroline, Heterocyclic compounds or derivatives thereof such as bathophenanthroline, phenanthridine, acridine, quinoline, quinoxaline, or phenazine may be exemplified.
  • fluoroceine perylene, phthaloperylene, naphthaloperylene, perynone, phthaloferrinone, naphthoferrinone, diphenylbutadiene ( diphenylbutadiene, tetraphenylbutadiene, oxadiazole, aldazine, bisbenzoxazoline, bisstyryl, pyrazine, cyclopentadiene, and the like.
  • a metal chelating complex compound such as tris (8-quinolinolato) aluminum [epsilon] quinolinolate, which is a metal chelated oxanoid compound, tris (8-quinolinolato) aluminum], Bis (benzo (f) -8-quinolinolato] zinc, bis (2-methyl-8-quinolinolato) zinc, bis Quinolinolato) aluminum, tris (8-quinolinolato) indium, tris (5-methyl-8-quinolinolato) aluminum, Quinolinolato such as tris (5-chloro-8-quinolinolato) gallium and bis (5-chloro-8-quinolinolato) calcium or a derivative thereof, metal complexes having at least one An oxadiazole compound, a triazine compound
  • the hole injecting layer or the hole transporting layer may include, for example, an electron donating organic compound.
  • the electron donating organic compound include N, N ', N'-tetraphenyl-4,4'-diaminophenyl, N, N'- N, N ', N'-tetra-p-tolyl-4,4'-diaminobiphenyl, Phenyl, N, N'-di (4-methoxyphenyl) -4,4'-diaminobiphenyl, N, N'- (N, N ', N'-tetraphenyl-4,4'-diaminodiphenyl ether, 4,4'-bis (diphenylamino) quadriphenyl] 4-N, N-diphenylaminostilbene, N-phenylcarbazole, 1,1-bis (4-methoxy- Bis (4-dimethylamino-2-methylphenyl) phenylmethanesulfonate
  • the hole injecting layer or the hole transporting layer may be formed by dispersing an organic compound in a polymer or by using a polymer derived from the organic compound. Further, a hole-transporting non-conjugated polymer such as a? -Conjugated polymer, a poly (N-vinylcarbazole), or a? -Conjugated polymer of a polysilane, such as polyparaphenylenevinylene and its derivatives, .
  • a hole-transporting non-conjugated polymer such as a? -Conjugated polymer, a poly (N-vinylcarbazole), or a? -Conjugated polymer of a polysilane, such as polyparaphenylenevinylene and its derivatives, .
  • the hole injection layer may be formed by using a metal phthalocyanine such as copper phthalocyanine, a nonmetal phthalocyanine, a carbon film and an electrically conductive polymer such as polyaniline or by reacting the arylamine compound with an Lewis acid using the arylamine compound as an oxidizing agent You may.
  • a metal phthalocyanine such as copper phthalocyanine, a nonmetal phthalocyanine, a carbon film and an electrically conductive polymer such as polyaniline
  • the organic light emitting layer may include at least one light emitting layer.
  • the organic layer may include a plurality of light emitting layers of two or more layers.
  • the light emitting layers may have a structure in which the light emitting layers are divided by an intermediate electrode layer having charge generating characteristics, a charge generating layer (CGL) or the like.
  • the organic light emitting layer may emit light of, for example, a lambertian type.
  • the light emitting layer included in the organic light emitting layer may include a Lambertian light source.
  • the Lambertian light source means a light source that satisfies the following general formula:
  • the organic light emitting device of the present application includes an optical film capable of extracting light emitted from the lambs cyan light source, thereby exhibiting excellent light extraction efficiency.
  • the light-emitting layer can be formed, for example, by using various fluorescent or phosphorescent organic materials known in the art.
  • the material of the light-emitting layer include tris (4-methyl-8-quinolinolate) aluminum (III) (aluminum (III)) (Alg3), 4-MAlq3 or Gaq3 Alq series materials, C-545T (C 26 H 26 N 2 O 2 S), DSA-amine, TBSA, BTP, PAP-NPA, Spiro-FPA, Ph 3 Si (PhTDAOXD), PPCP , 4,5-pentaphenyl-1,3-cyclopentadiene), cyclopenadiene derivatives such as 4,4'-bis (2,2'-diphenylyinyl) -1,1'-biphenyl, Benzene or a derivative thereof or DCJTB (4- (Dicyanomethylene) -2-tert-butyl-6- (1,1,7,7, -tetramethyljuloli
  • the light emitting layer includes the above material as a host and is doped with a dopant such as perylene, distyrylbiphenyl, DPT, quinacridone, rubrene, BTX, ABTX or DCJTB, (Host-Dopant system).
  • a dopant such as perylene, distyrylbiphenyl, DPT, quinacridone, rubrene, BTX, ABTX or DCJTB, (Host-Dopant system).
  • the light-emitting layer can be formed by suitably employing a kind that exhibits luminescence characteristics among electron-accepting organic compounds or electron-donating organic compounds described below.
  • the organic light emitting element may further include a sealing structure.
  • the encapsulation structure may be a protective structure that prevents foreign substances such as moisture and oxygen from being introduced into the organic light emitting layer of the organic light emitting device.
  • the sealing structure may be a can structure such as a glass can or a metal can, or may be a film structure covering the entire surface of the organic light emitting layer.
  • the film-shaped encapsulation structure may be formed by applying a liquid material which is cured by irradiation with heat or ultraviolet (UV), such as epoxy resin, and curing it, or by using the epoxy resin or the like, And the upper substrate may be laminated using an adhesive sheet or the like.
  • UV ultraviolet
  • Figs. 6 to 9 illustrate an exemplary organic light emitting device including the optical films 100a and 100b of the present application.
  • the exemplary organic light emitting device includes a structure in which a substrate 401, a transparent electrode layer 402, an organic light emitting layer 403, and a reflective electrode layer 404 are sequentially stacked, and the optical film 100a 100b and 100c are formed on the opposite surface 100a of the transparent electrode layer 402 and the interface 100b between the substrate 401 and the transparent electrode layer 402 and / It is possible to perform the function as the light extracting layer.
  • the present application provides an optical film excellent in light extraction efficiency and excellent in abrasion resistance and pressure resistance, and the optical film can be used for light extraction.
  • FIG. 1 is a schematic diagram for explaining a refractive index change pattern.
  • FIGS 2 and 3 are schematic diagrams for explaining the refractive index change pattern.
  • Fig. 4 is a view for explaining that the refractive index is continuous in the refractive index change pattern.
  • Fig. 5 illustrates an aspect of the refractive index change pattern.
  • FIG. 6 is a schematic diagram for explaining an exemplary concentric graphic unit of the present application.
  • Figs. 7 to 10 are views for explaining an exemplary organic electronic device. Fig.
  • Figs. 11 and 12 are schematic views of the optical film manufacturing process of Example 1. Fig.
  • FIG. 13 is a schematic diagram of a process for manufacturing an optical film of Example 2.
  • FIG. 15 is a graph showing a result of analyzing the shape of the surface of the optical film produced in Example 1. Fig.
  • Example 18 is a graph showing the luminous intensity of the organic light emitting device of Example 1 and the organic light emitting device of the comparative example according to viewing angles.
  • FIG 19 is a graph showing the luminous intensity of the organic light emitting device of Example 2 and the organic light emitting device of the comparative example according to viewing angles.
  • the manufacturing process of the optical film of Example 1 will be described with reference to FIG.
  • An aluminum pattern was formed on a glass substrate having a thickness of about 300 ⁇ ⁇ to prepare a mask 5.
  • the aluminum pattern had a plurality of pores having a radius of about 0.1 mm and a distance of about 1.2 mm between the centers (see FIG. 12).
  • the mask is a photopolymer film 7 (Bayfol HX) having a thickness of about 30 ⁇ m and a size of 4 cm ⁇ 4 cm (width X length) and an average refractive index of about 1.5 for 532 nm wavelength light To a distance of about 50 cm.
  • the holographic optical element was manufactured by irradiating the photopolymer film 7 with a laser for about 250 seconds. Specifically, laser light having a wavelength of about 532 nm and an intensity of about 700 nm irradiated from the light source 1 was divided into the object light 3 and the reference light 4 using the beam splitter 2. Subsequently, the object light (3) was irradiated to the photopolymer film (7) via the mask (5), and was irradiated in a direction parallel to the normal line of the photopolymer film (7). The reference light 4 was irradiated directly onto the photopolymer film through the mirror 6, and was irradiated at about 3 degrees with respect to the normal of the photopolymer film. At this time, the object light and the reference light were irradiated on the same side of the photopolymer film so that the holographic optical element became a transmission type holographic optical element.
  • the holographic element was attached to a layer of triacetyl cellulose (TAC) having a thickness of about 50 ⁇ to prepare an optical film.
  • TAC triacetyl cellulose
  • the optical film is attached to the substrate side of the organic light emitting panel in which the substrate 401, the transparent electrode layer 402, the organic light emitting layer 403, and the reflective electrode layer 404 are sequentially stacked as shown in FIG. 6, .
  • the organic luminescent panel a commercially available product (manufactured by LG Display Co., Ltd.) was used.
  • the object light divided through the beam splitter is irradiated to the photopolymer film through a mask, and is made to be approximately 30 degrees with respect to the normal line of the photopolymer film, and the reference light is irradiated directly onto the photopolymer film through a mirror,
  • An optical film and an organic light emitting device were prepared in the same manner as in Example 1, except that the transmissive holographic optical device was manufactured by irradiating the photopolymer film at a temperature of about 33 degrees with respect to the normal.
  • the manufacturing process of the optical film of Example 2 is briefly shown in Fig.
  • the diffraction efficiency of the device was measured using a plurality of light sources (wavelengths of 632 nm and 532 nm) and a photodiode detector.
  • the maximum refractive index of the high refractive index region of the holographic element calculated through the above diffraction efficiency was about 1.52, and the minimum refractive index was about 1.48 (all of Embodiments 1 and 2 are the same).
  • the distance between the center of the refractive index change region and the center of gravity of the refractive index change region in the device is 1.2 mm at the point where the size of the perforations in the mask used in manufacturing the holographic optical element is about 1.2 mm (All of Examples 1 and 2 are the same).
  • the surface shapes of the holographic optical elements prepared in Examples 1 and 2 were analyzed using a VK-X200 instrument from Keyence. At this time, the above analysis was performed on the region where the length of the holographic optical element was about 282.9 ⁇ ⁇ and the length of about 200 ⁇ ⁇ .
  • FIG. 14 shows the surface roughness curve of the optical element of Example 1 measured using the above equipment.
  • FIG. 16A shows the reference surface (indicated by an arrow) of the surface roughness curve of the optical element
  • FIG. 16B shows the roughness curve obtained with respect to the reference surface.
  • the surface roughness of the optical element of Example 1 was 0.076 ⁇ .
  • FIG. 17 shows the surface roughness curve of the optical element of Example 2 measured using the above equipment. Specifically, FIG. 17A shows a reference line (indicated by a white line) of the surface roughness curve of the optical element, and FIG. 17B shows a roughness curve obtained with respect to the reference plane. As a result of analysis of the roughness curve, the surface roughness of the optical element of Example 2 was 0.070 ⁇ .
  • the intensity according to the angle of light emitted from the organic light emitting device manufactured in Examples 1, 2, or Comparative Example was measured using a measuring instrument IS-SA-13-1-220V manufactured by Radiant Imaging.
  • the light extraction rate was calculated by the following equation.
  • the total luminous intensity is the total sum of the luminous intensities within the range of -82.5 degrees to 82.5 degrees based on the normal direction of the organic light emitting element or the optical film.
  • the front luminous intensity increase rate was calculated by the following equation (2).
  • Front luminance increase rate (optical film front luminance - front luminance of organic light emitting device) X 100 / front luminance of organic light emitting device
  • the front luminous intensity is a luminous intensity at an angle of 0 degree with respect to the normal direction of the organic light emitting element or the optical film.
  • Examples 18 and 19 show the luminous intensities of the organic luminescent devices according to Examples 1 and 2 and Comparative Example according to viewing angles. As shown in Figs. 18 and 19, it can be seen that the organic luminescent devices of Examples 1 and 2 to which the optical film of the present application was applied show excellent light intensity in the viewing angle range of -82.5 to 82.5 degrees as compared with Comparative Examples. Particularly, in Example 1, the rate of increase in luminosity is particularly high at a viewing angle of about 30 degrees and a viewing angle of about -30 degrees.
  • the refractive index change unit area in the holographic optical element of Example 1 is formed in parallel with the unit area of the refractive index change in the holographic optical element according to the normal of the element, It can be inferred that it is a tilted form.
  • Example 1 The light extraction efficiency of Example 1 was about 16.4% higher than that of the comparative example, and the front luminous intensity increase rate was about 14.1% higher than that of the comparative example.
  • the light extraction efficiency of Example 2 was about 4% higher than that of Comparative Example, and the front luminous intensity increase rate was about 9% higher than that of Comparative Example.

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Abstract

본 출원은 광추출 효율이 우수하면서 내마모성 및 내압력성이 뛰어난 광학 필름을 제공하며, 상기 광학 필름은 광추출용으로 사용될 수 있다.

Description

광학 필름
본 출원은 2018년 1월 3일에 대한민국 특허청에 제출된 특허출원 제10-2018-0000786호의 출원일의 이익을 주장하며, 그 내용 전부는 본 출원에 포함된다.
본 출원은 광학 필름 및 이의 용도에 관한 것이다.
광학 필름은 다양한 분야에 사용될 수 있다. 광학 필름은 예를 들어, 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode, OLED)에 사용될 수 있다. 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode, OLED)는 전류가 흐르면 자체 발광하는 유기 물질을 적용한 소자이다. 유기 발광 다이오드는, 예를 들면, 기판, 상기 기판 상에 적층된 유기 발광층과 상기 유기 발광층의 양면에 존재하는 전극들을 포함한다. 상기 전극들로부터 공급되는 정공 및 전자들은 상기 유기 발광층 내에서 결합하며, 외부로 방출되는 광을 생성한다.
유기 발광층에서 생성된 빛 중에서, 유기 발광 다이오드를 구성하는 각 요소들이 형성하는 계면을 통과한 빛만이 외부에서 인지될 수 있다. 그렇지만, 상기 요소들은 서로 다른 굴절률을 가지기 때문에, 유기 발광층에서 생성된 빛의 일부는 도파되거나, 혹은 요소들 사이에서 전반사되어서 외부로 방출되지 못하게 되는 문제가 있다. 즉, 통상의 적층 구조를 가지는 OLED 소자는 발광층에서 생성된 빛의 광량 중 20 % 정도 만이 OLED 소자의 외부로 방출되어 시각적으로 인지될 수 있다. 따라서, 일정 수준 이상의 휘도(brightness)를 확보하기 위해서는 인가 전압의 상승이 요구될 수 밖에 없다. 그렇지만, OLED에 인가되는 전압이 상승되는 경우, 전력 소모가 심할 수 밖에 없다. 또한, OLED에 인가되는 전압이 상승하게 되면, 유기 발광층이 지속적으로 고전압에 노출되기 때문에, 유기 발광층 내의 유기물의 열화가 진행되고, 이에 따라서 소자의 수명이 단축되기도 한다. 상기의 문제점을 해결하기 위해서, 유기 발광층에서 생성되는 빛을 효과적으로 추출할 수 있는 기술이 요구되고 있다.
유기 발광층에서 발생한 빛을 외부로 추출하는 효율을 증가시키기 위하여 적용되는 기술을 광 추출 기술로 통칭할 수 있다. 광 추출 기술은 통상적으로, 내부 광추출 기술과 외부 광추출 기술로 분류될 수 있다. 유기 발광층에서 생성된 빛 중 일부는 전극과 기판 사이의 굴절률 차이 때문에 기판의 표면에서 유기 발광층을 향하여 전반사되거나, 전극 내부에서 도파되어 소멸하게 된다. 이와 같이 소멸하는 빛을 추출하기 위하여 기판의 전극을 향하는 면 표면에 불규칙한 요철 구조를 형성하거나, 헤이즈(haze)를 부여하는 방법이 있고, 이를 내부 광추출이라 칭한다. 그리고, 내부 광추출 방식으로 전극을 투과하여 기판으로 입사된 광은 기판과 대기의 굴절률 차이 때문에 전극을 향하는 방향으로 전반사되거나, 기판 내에서 도파되어 소멸하게 된다. 이와 같이 소멸되는 빛을 기판 외부로 추출하기 위하여 기판의 공기층을 향하는 면에 요철 구조를 형성하거나 헤이즈를 부여하게 되며, 이를 외부 광추출이라 부른다.
최근에는 상술한 요철 구조와 유사한 방식으로 광 추출을 수행하기 위해서, 마이크로 렌즈 어레이(Micro Lens Array, MLA) 필름을 적용한 방식 또한 적용되고 있다. 그렇지만, 전술한 요철 구조 혹은 MLA 필름 등은 기판의 표면에 미세한 요철 구조 또는 물리적인 굴곡 등이 존재하기 때문에, 마모가 심한 환경에는 부적합하다. 또한, OLED 제조 과정에서 고압이 필요한 경우, 예를 들면 전극과 기판 사이에 상기한 요철 구조 혹은 MLA 구조를 형성하고, 상기 구조에 고압을 인가하여 전극과 기판을 합착하는 과정에 있어서, 상기한 요철 구조 혹은 MLA 구조 등이 손상되기도 한다. 그리고, 상기한 요철 구조 혹은 MLA 구조의 광 추출 또는 광 지향 정도는 이에 형성된 물리적인 패턴에 따라 달라진다. 상기 패턴은 매우 작은 크기를 가지기 때문에, 그 형상을 미세하게 제어하기에는 공정 상의 어려움이 있다.
본 출원은 광학 필름 및 이의 용도에 관한 것이다.
본 출원에서 굴절률 등의 광학적 물성의 기준 파장은, 특별히 다르게 규정하지 않는 한, 본 출원의 광학 필름을 사용하여 추출 또는 지향하고자 하는 광의 파장에 따라 결정될 수 있다. 예를 들면, 상기 기준 파장은 상기 광학 필름을 사용하여 추출하고자 하는 광의 파장일 수 있다. 예를 들어, 상기 광학 필름을 사용하여 가시광 영역 파장의 광을 추출하고자 하는 경우에는, 상기 굴절률 등의 기준 파장은, 400 nm 내지 700 nm의 범위 내의 어느 한 파장, 예를 들면 약 550 nm의 파장 또는 약 532 nm의 파장의 광을 기준으로 한 수치일 수 있다. 다른 예시에서, 상기 광학 필름을 사용하여 적외선 영역의 광을 추출하고자 하는 경우에는 상기 굴절률 등은 700 nm 내지 1000 nm의 범위 내의 어느 한 파장, 예를 들어 약 850 nm 파장의 광을 기준으로 한 수치일 수 있다. 또 다른 예시에서, 상기 광학 필름을 사용하여 자외선 영역의 광을 추출하고자 하는 경우에는 상기 굴절률 등은 100 nm 내지 400 nm의 범위 내의 어느 한 파장, 예를 들어 약 300 nm 파장의 광을 기준으로 한 수치일 수 있다.
본 출원에서, 면 방향은 광학 필름에서 최대 면적을 가지는 면과 평행한 방향, 예를 들면, 광학 필름의 최단축을 제외한 나머지 두 축이 형성하는 면과 평행한 방향을 의미할 수 있다. 구체적으로, 광학 필름이 형성하는 세 축을 x축, y축 및 z축으로 표시할 때, 광학 필름의 "x축 방향의 길이>y축 방향의 길이>z축 방향의 길이"의 관계 또는 "y축 방향의 길이>x축 방향의 길이>z축 방향의 길이"가 성립하는 경우, 상기 면 방향은 상기 광학 필름의 x축과 y축이 형성하는 면과 평행한 방향을 의미할 수 있다.
본 출원에서 두께 방향은 광학 필름의 최대 면적을 가지는 면의 법선 방향(normal direction)을 의미할 수 있다. 즉, 광학 필름의 두께 방향은 면 방향 법선의 방향을 의미할 수 있고, 상기 예시에서는 z축 방향을 의미할 수 있다.
본 출원은 광학 필름에 관한 것이다. 본 출원의 광학 필름은 광 추출용 광학 필름 또는 광 지향용 광학 필름일 수 있다. 구체적으로, 본 출원의 광학 필름은 전자 장치, 예를 들어 유기 발광 소자 등의 내부에서 손실되는 광을 외부로 추출하여서, 상기 소자의 모든 시야각 또는 특정 시야각에서의 휘도를 향상시키는 기능을 하는 광학 필름을 의미할 수 있다.
본 출원의 광학 필름은 굴절률 변화 단위 영역을 포함할 수 있다. 상기에서, 굴절률 변화 단위 영역은 굴절률이 반복적으로 달라지는 영역을 지칭한다. 또한, 본 출원에서는 후술하는 도면을 통하여 상기 굴절률 변화 패턴을 시각화할 수도 있다. 상기 굴절률 변화 단위 영역에서는 굴절률이 면 방향을 따라서 달라질 수 있다. 상기한 굴절률 변화 단위 영역에서의 굴절률 변화 태양은 특별히 제한되지는 않는다. 예를 들면, 광학 필름의 굴절률은 면 방향을 따라서 증가, 감소, 혹은 일정 주기를 가지며 반복되는 등의 다양한 양태로 달라질 수도 있다.
상기 굴절률 변화 단위 영역은 적어도 적어도 하나의 고굴절 단위 영역과 적어도 하나의 저굴절 단위 영역을 포함할 수 있다. 상기에서, 해당 광학 필름의 평균 굴절률을 기준으로, 그보다 높은 굴절률을 가지는 영역이 고굴절 단위 영역일 수 있고, 그보다 낮은 굴절률을 가지는 영역이 저굴절 단위 영역일 수 있다. 또한, 상기 고굴절 단위 영역과 저굴절 단위 영역은 서로 같은 중심점을 공유할 수 있다. 즉, 상기 고굴절 단위 영역이 형성하는 도형과 저굴절 단위 영역이 형성하는 도형은 동심 도형(concentric figure)일 수 있다.
상기에서, 광학 필름의 평균 굴절률은 상기 고굴절 단위 영역에서의 최대 굴절률과 상기 저굴절 단위 영역에서의 최소 굴절률의 평균일 수 있다. 또한, 상기 광학 필름의 평균 굴절률은 해당 광학 필름에 굴절률 변화 단위 영역을 형성하기 전의 광학 필름의 평균 굴절률일 수도 있고, 상기 값은 굴절률 변화 단위 영역이 형성된 후의 평균 굴절률과 동일할 수 있다.
상기에서 굴절률은, 특정 파장, 예를 들어 약 532 nm의 파장에 대한 굴절률을 의미할 수 있다. 상기에서, 굴절률은 프리즘 커플러를 사용하여 측정한 값일 수도 있다. 또한, 굴절률은 복수의 레이저 광원(632nm 및 532 nm의 파장)과 포토다이오드 디텍터(photodiode detector)를 사용하여 측정된 회절 효율을 통하여 계산된 값을 의미할 수도 있다.
상기 굴절률 변화 단위 영역 내에서, 고굴절 단위 영역 및/또는 저굴절 단위 영역이 형성하는 도형의 형태는 특별히 제한되지 않는다. 상기 도형의 형태는, 예를 들어, 원 또는 타원 등의 곡선 도형; 또는 삼각형, 사각형, 오각형 또는 육각형 등의 다각형 등일 수 있다. 상기에서, 해당 도형의 형태가 타원인 경우, 그 중심점은 해당 타원의 장축과 단축의 교점일 수 있다. 또한, 상기 도형이 다각형인 경우에는, 해당 다각형의 모든 변과 접하면서 도형 내부에 위치하는 하나의 가상 원의 중심이 해당 굴절률 변화 단위 영역의 중심일 수 있다. 상기에서, 원, 타원 또는 다각형은 수학적으로 엄밀한 원, 타원 또는 다각형 만을 의미하는 것은 아니며, 대략적으로 해당 도형으로 인식될 수 있는 형상 또한 의미할 수 있다.
상기 굴절률 변화 단위 영역에 존재하는 고굴절 단위 영역과 저굴절 단위 영역은 상기 굴절률 변화 단위 영역의 중심에서부터 면 방향을 따라서 멀어지는 방향에 따라 교대하며 존재할 수 있다. 구체적으로, 상기 고굴절 단위 영역과 저굴절 단위 영역은 교대로 반복되어 존재할 수도 있다. 즉, 본 출원 광학 필름의 굴절률은 면 방향을 따라서 고굴절 영역과 저굴절 영역이 교대로 반복되는 형태로 달라질 수도 있다.
도 1은 본 출원 광학 필름(100)을 두께 방향, 즉 상기 광학 필름의 법선 방향에서 도시한 그림과, 상기 굴절률 변화 단위 영역(110)에 해당하는 부분의 확대도 및 상기 광학 필름의 면 방향 위치에 따른 굴절률을 도시한 그래프이다.
본 출원의 도면에서는, 굴절률 변화 단위 영역은 예시적으로 원형으로 표시한다. 상기에서, 광학 필름(100)을 두께 방향에서 관찰하면, 복수의 굴절률 변화 단위 영역(110)들이 관찰될 수도 있다. 상기 굴절률 변화 단위 영역(110)은 적어도 하나의 고굴절 단위 영역(112) 및 적어도 하나의 저굴절 단위 영역(113)을 포함할 수 있고, 상기 고굴절 단위 영역과 저굴절 단위 영역은 상기 굴절률 변화 단위 영역 내에서 교대로 반복되어 존재할 수 있다. 도 1에서, 굴절률 변화 단위 영역의 고굴절 단위 영역와 저굴절 단위 영역를 구분하는 선(111)은 상기 고굴절 단위 영역의 최대 굴절률과 저굴절 단위 영역의 최소 굴절률의 평균 굴절률을 가지는 영역을 의미할 수도 있다. 또한, 해당 선(111)은 상기 고굴절 단위 영역과 상기 저굴절 단위 영역의 계면일 수도 있다. 도 1에 도시한 것처럼, 굴절률 변화 단위 영역(110)에는 그 중심부에 고굴절 단위 영역이 존재하면서, 해당 중심에서 멀어지는 방향에 따라서 저굴절 단위 영역과 고굴절 단위 영역이 교대로 반복되어 존재할 수도 있다. 즉, 어느 하나의 굴절률 변화 단위 영역(110) 내의 도형 중, 어느 하나의 도형은 고굴절 단위 영역(112)에 의하여 형성되고, 상기 도형과 인접하는 다른 도형은 저굴절 단위 영역(113)에 의하여 형성될 수 있다. 이 경우, 어느 하나의 도형과 이와 인접하는 다른 하나의 도형의 경계(111)는 상기 고굴절 단위 영역과 저굴절 단위 영역의 경계, 즉 상기 광학 필름의 평균 굴절률에 해당하는 영역을 의미할 수 있다.
굴절률이 상기한 형태에 따라서 변화하는 광학 필름을 유기 발광 소자에 적용하는 경우, 해당 소자의 유기 발광층으로부터 생성된 광을 소자의 외부로 보다 효과적으로 방출하도록 할 수 있다. 예를 들면, 상기한 광학 필름이 유기 발광 소자에 적용되는 경우, 상기 광학 필름은 모든 시야각에 대해서 상기 소자의 휘도가 항샹되는 광 추출 필름, 또는 특정 시야각에 대해서 상기 소자의 휘도가 향상되는 광 지향 필름으로 기능할 수 있다.
하나의 예시에서, 굴절률 변화 단위 영역에서, 굴절률은 연속적으로 변화할 수 있다. 구체적으로, 굴절률 변화 단위 영역에서의 굴절률의 변화는 광학 필름의 면 방향에 따라서 연속적일 수 있다. 굴절률의 변화가 연속적이라는 점을 도 4를 참조하여 보다 구체적으로 설명한다. 도 4는 본 출원의 광학 필름을 면 방향에서 관찰하였을 때 나타나는 굴절률 변화를 도식화한 것이다. 구체적으로 도 4의 (a)는 굴절률 변화가 불연속인 경우를, 도 4의 (b)는 굴절률 변화가 연속적인 경우를 간략히 도시한 것이다. 도 4는 본 출원의 굴절률의 변화 양상이 연속적임을 설명하기 위하여 연속적으로 도시한 것일 뿐, 본 출원의 굴절률 변화의 양상이 반드시 도 4에 도시된 것과 일치하는 것은 아니다.
일 예시에서, 광학 필름의 굴절률 변화 단위 영역의 굴절률은 상기 광학 필름을 적용하고자 하는 유기 전자 장치의 사양을 고려하여 결정할 수 있다. 예를 들어, 상기 고굴절 단위 영역의 최대 굴절률은, 예를 들면, 1.3 내지 1.7의 범위 내일 수 있다. 상기 최대 굴절률은 1.31 이상, 1.32 이상, 1.33 이상, 1.34 이상, 1.35 이상, 1.36 이상, 1.37 이상, 1.38 이상, 1.39 이상 또는 1.40 이상일 수 있으며, 1.7 이하, 1.69 이하, 1.68 이하, 1.67 이하, 1.66 이하, 1.65 이하, 1.64 이하, 1.63 이하, 1.62 이하, 1.61 이하 또는 1.60 이하일 수 있다. 또한, 상기 저굴절 단위 영역의 최소 굴절률은, 예를 들면, 1.2 내지 1.6의 범위 내일 수 있다. 상기 최소 굴절률은 1.2 이상, 1.21 이상, 1.22 이상, 1.23 이상, 1.24 이상, 1.25 이상, 1.26 이상, 1.27 이상, 1.28 이상, 1.29 이상 또는 1.30 이상일 수 있으며, 1.6 이하, 1.59 이하, 1.58 이하, 1.57 이하, 1.56 이하, 1.55 이하, 1.54 이하, 1.53 이하, 1.52 이하, 1.51 이하, 1.50 이하 또는 1.48 이하일 수 있다. 고굴절 단위 영역에서의 최대 굴절률과, 저굴절 단위 영역에서의 최소 굴절률은, 예를 들어, 상기 광학 필름을 제조할 때 조사되는 레이저의 출력 및/또는 상기 레이저가 조사되는 시간 등에 따라서 조절될 수 있다. 예를 들어, 상기 광학 필름을 제조할 때 사용되는 레이저가 조사되는 영역이 굴절률 변화 단위 영역의 중심이 될 수 있고, 해당 레이저의 출력이 증가함에 따라서 상기 고굴절 단위 영역에서의 최대 굴절률은 증가하고, 상기 저굴절 단위 영역에서의 최소 굴절률은 감소할 수 있다. 또한, 해당 레이저의 조사 시간이 증가함에 따라서 상기 고굴절 단위 영역에서의 최대 굴절률은 증가하다가 소정 시간이 경과한 후에는 감소할 수 있고, 상기 저굴절 단위 영역에서의 최소 굴절률은 감소하다가 소정 시간이 경과한 후에는 증가할 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 광학 필름의 평균 굴절률 또한, 상기 필름의 두께 및/또는 상기 광학 필름을 적용하고자 하는 유기 전자 장치의 사양을 고려하여 결정될 수 있다. 상기 평균 굴절률은 예를 들면, 1.3 내지 1.8의 범위 내일 수 있다. 다른 예시에서, 상기 굴절률은 1.35 이상, 1.4 이상, 1.45 이상 또는 1.5 이상일 수 있고, 1.75 이하, 1.7 이하, 1.65 이하, 1.6 이하 또는 1.55 이하일 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 굴절률 변화 단위 영역은 복수의 고굴절 단위 영역과 복수의 저굴절 단위 영역을 포함할 수 있다. 이 때, 어느 하나의 고굴절 단위 영역의 최대 굴절률과, 다른 고굴절 단위 영역의 최대 굴절률은 서로 같을 수도 있고, 다를 수도 있다. 구체적으로, 굴절률 변화 단위 영역에서 고굴절 단위 영역과 저굴절 단위 영역이 교대로 존재하는 경우, 어느 하나의 고굴절 단위 영역에서의 최대 굴절률과, 해당 고굴절 영역에 인접하는 다른 하나의 고굴절 단위 영역에서의 최대 굴절률은 서로 같을 수도 있고, 다를 수도 있다.
다른 예시에서, 상기 어느 하나의 저굴절 단위 영역의 최소 굴절률과, 다른 저굴절 단위 영역의 최소 굴절률은 서로 같을 수도 있고, 다를 수도 있다. 구체적으로, 굴절률 변화 단위 영역에서 고굴절 단위 영역과 저굴절 단위 영역이 교대로 존재하는 경우에는, 어느 하나의 저굴절 단위 영역에서의 최소 굴절률과, 해당 저굴절 단위 영역에 인접하는 다른 하나의 저굴절 단위 영역에서의 최소 굴절률은 서로 같을 수도 있고, 다를 수도 있다.
본 출원의 광학 필름에서의 굴절률 변화의 양상을 도 5에 예시하였다.
도 5의 (a)처럼, 굴절률 변화 단위 영역에서 어느 하나의 고굴절 단위 영역(h)의 최대 굴절률(hmax)과 해당 고굴절 단위 영역에 인접하는 고굴절 단위 영역(h')의 최대 굴절률(hmax')은 동일할 수 있고, 동시에 어느 하나의 저굴절 단위 영역(l)의 최소 굴절률(lmin)과 해당 저굴절 단위 영역에 인접하는 저굴절 단위 영역(l')의 최소 굴절률(lmin')은 동일할 수도 있다.
다른 예시에서, 도 5의 (b)처럼, 굴절률 변화 단위 영역에서 어느 하나의 고굴절 단위 영역(h)의 최대 굴절률(hmax)과 해당 고굴절 단위 영역에 인접하는 고굴절 단위 영역(h')의 최대 굴절률(h'max)은 동일하되, 저굴절 단위 영역(l, l')의 최소 굴절률(lmin, l'min)은 굴절률 변화 단위 영역의 중심에서부터 면 방향을 따라서 멀어지는 방향으로 증가할 수도 있다.
다른 예시에서, 도 5의 (c)와 같이, 굴절률 변화 단위 영역에서 어느 하나의 저굴절 단위 영역(l)의 최소 굴절률(lmin)과 해당 저굴절 단위 영역에 인접하는 저굴절 단위 영역(l')의 최소 굴절률(l'min)은 동일하되, 고굴절 단위 영역(h, h')의 최대 굴절률(hmax, h'max)은 굴절률 변화 단위 영역의 중심에서부터 면 방향을 따라서 멀어지는 방향으로 감소할 수도 있다.
다른 예시에서, 도 5의 (d)와 같이, 굴절률 변화 단위 영역에서 고굴절 단위 영역(h, h')의 최대 굴절률(hmax, h'max)은 굴절률 변화 단위 영역의 중심에서 면 방향을 따라서 멀어지는 방향으로 감소하고, 저굴절 단위 영역(l, l')의 최소 굴절률(lmin, l'min)은 굴절률 변화 단위 영역의 중심에서 면 방향을 따라서 멀어지는 방향으로 증가할 수도 있다.
하나의 예시에서, 해당 굴절률 변화 단위 영역 내의 고굴절 단위 영역과 저굴절 단위 영역 각각이 형성하는 도형의 직경은 서로 다를 수 있다. 이 때, 상기 도형의 직경은, 상기 도형이 원인 경우 해당 원의 직경을 의미할 수 있고, 상기 도형이 타원인 경우에는 해당 타원의 장축의 길이를 의미할 수 있으며, 상기 도형이 다각형인 경우에는 전술한 해당 다각형의 중심이 형성하는 원의 직경을 의미할 수 있다. 이 때, 서로 인접하는 도형 간의 반지름(반경)의 차이는 굴절률 변화 단위 영역의 중심에서부터 멀어지는 방향을 따라서 감소할 수도 있다. 그리고, 서로 인접하는 도형 간의 반지름의 차이가 굴절률 변화 단위 영역의 중심에서부터 멀어지는 방향을 따라서 감소할 때, 상기 광학 필름에는 굴절률 변화 단위 영역이 복수개 존재할 수 있다.
도 6은 본 출원의 광학 필름을 두께 방향에서 관찰하였을 때 나타나는 굴절률 변화 단위 영역의 모식도와 면 방향에서 관찰하였을 때 나타나는 굴절률 변화 단위 영역 내의 굴절률 변화를 도시한 것이다. 도 6의 (a)에서, 음영 처리된 부분은 고굴절 단위 영역을 나타내고, 음영이 처리되지 않은 부분은 저굴절 단위 영역을 나타낸다. 도 6의 (b)에서, 실선 화살표의 상부 영역은 고굴절 단위 영역(h)을 의미하고, 하부 영역은 저굴절 단위 영역(l)을 의미하며, 실선 화살표 부분은 해당 광학 필름의 평균 굴절률을 가지는 영역을 의미한다. 도 6에 도시된 것 처럼, 굴절률 변화 단위 영역 내에서 면 방향을 따라 고굴절 단위 영역과 저굴절 단위 영역이 교대로 존재하고, 해당 고굴절 단위 영역 또는 저굴절 단위 영역이 동심 도형을 형성할 때, 해당 굴절률 변화 단위 영역의 중심에서, 해당 고굴절 단위 영역과 저굴절 단위 영역의 계면 까지의 거리가 해당 동심 도형의 반지름을 의미할 수 있다. 도 6을 참조하면, 굴절률 변화 단위 영역에는 해당 동심 도형들이, 서로 인접하는 동심 도형 간의 반지름의 차이 (R2-R1, R3-R2, R4-R3 등)가 굴절률 변화 단위 영역의 중심에서부터 멀어지는 방향에 따라서 감소하도록 형성되어 있을 수 있다. 상기에서, 굴절률 변화 단위 영역 내에서, 해당 동심 도형 간의 거리는 본 출원의 광학 필름을 제조할 때 조사되는 레이저의 파장, 해당 레이저가 분할되어 형성된 기록광 및 참조광이 해당 광학 필름의 법선과 이루는 각도 및/또는 해당 과정에서 적용된 마스크와 감광성 재료 사이의 간격에 따라서 달라질 수 있다.
예를 들어, 해당 레이저의 파장이 증가할 수록 해당 동심 도형 간의 거리는 증가할 수 있다. 또한, 상기 기록광 및 참조광이 해당 광학 필름의 법선과 이루는 각도가 커질 수록 해당 동심 도형 간의 거리는 감소할 수 있다. 그리고, 상기 마스크과 감광성 재료 사이의 간격이 증가할수록, 해당 동심 도형 간의 거리는 증가하게 된다.
상기와 같이 굴절률 변화 단위 영역의 중심에서부터 멀어지는 방향에 따라서 서로 인접하는 동심 도형 간의 반지름의 차이가 감소하도록 굴절률 변화 단위 영역을 설계함으로 해서, 본 출원의 광학 필름의 광 추출 효율을 추가적으로 개선할 수 있다.
전술한 것 처럼, 굴절률 변화 단위 영역의 중심에서부터 멀어지는 방향에 따라서 서로 인접하는 동심 도형 간의 반지름의 길이가 감소하는 경우에는, 상기 광학 필름에는 복수개의 굴절률 변화 단위 영역이 존재할 수 있다. 이 때 어느 하나의 굴절률 변화 단위 영역 내에 복수의 동심 도형이 존재하고, 서로 인접하는 동심 도형 간의 반지름의 차이가 동심 도형 단위의 중심에서부터 멀어지는 방향을 따라서 감소하다가, 다시 해당 방향에 따라서 증가하기 시작할 때, 상기 동심 도형 간의 반지름 차이가 증가하기 시작하는 지점이 어느 하나의 굴절률 변화 단위 영역과 다른 하나의 굴절률 변화 단위 영역을 구별하는 경계가 될 수 있다.
다른 예시에서, 상기 굴절률 변화 단위 영역의 반지름은, 예를 들면, 0.2 mm 내지 6 mm의 범위 내일 수 있다. 상기 반지름은, 상기 광학 필름에 복수의 굴절률 변화 단위 영역이 존재할 때, 상기 굴절률 변화 단위 영역의 중심에서부터 전술한 굴절률 변화 단위 영역을 구별하는 경계 까지의 거리를 의미할 수 있다. 상기 반지름은 상기 광학 필름을 제조할 때 사용되는 마스크 내의 타공의 크기 등에 따라서 결정될 수 있다. 예를 들어, 상기 반지름은 상기 광학 필름을 제조할 떄 사용되는 마스크 내의 타공의 크기에 따라서 결정될 수 있다. 상기 반지름은 다른 예시에서, 0.25 mm 이상, 0.3 mm 이상, 0.35 mm 이상, 0.4 mm 이상, 0.45 mm 이상, 0.5 mm 이상 또는 0.55 mm 이상일 수 있고, 5 mm 이하, 4 mm 이하, 3 mm 이하, 2 mm 이하, 1 mm 이하, 0.9 mm 이하, 0.8 mm 이하, 0.7 mm 이하, 또는 0.65 mm 이하일 수 있다.
또한, 복수의 굴절률 변화 단위 영역의 간격(피치, pitch)은 예를 들어, 0.2 mm 내지 12 mm의 범위 내일 수 있다. 상기 간격은, 예를 들어, 어느 하나의 굴절률 변화 단위 영역의 중심에서 상기 영역에 인접하는 다른 굴절률 변화 단위 영역의 중심까지의 직선 거리를 의미할 수 있다. 상기 간격 또한, 광학 필름 자체의 두께, 광학 소자로부터 추출하고자 하는 광의 파장, 및/또는 상기 광학 필름을 제조할 때 사용되는 마스크 내의 타공 간의 간격 등에 따라서 결정될 수 있다. 예를 들어, 상기 동심 도형의 간격은 상기 광학 필름을 제조할 때 사용되는 마스크 내의 타공 간의 간격에 따라 결정될 수 있다. 상기 간격은, 다른 예시에서 약 0.40 mm 이상 또는 약 0.80 mm 이상일 수 있으며, 약 12 mm 이하, 약 11.8 mm 이하, 약 11.6 mm 이하, 약 11.4 mm 이하, 약 11.2mm 이하 또는 약 11.0 mm 이하일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 출원의 광학 필름에서, 굴절률 변화 단위 영역 배열의 양상은, 해당 광학 필름이 적용되는 용도 또는 해당 광학 필름이 유기 발광 소자에 적용되었을 때 상기 소자에서 추출되는 빛이 지향하는 각도 등에 따라서 달라질 수 있다. 일 예시에서, 상기한 복수의 굴절률 변화 단위 영역들은 서로 규칙적으로 배열되어 있을 수 있다. 상기에서, 굴절률 변화 단위 영역들이 규칙적으로 배열되어 있다고 함은, 어느 하나의 굴절률 변화 단위 영역의 중심점에서 다른 하나의 영역의 중심점을 연결하였을 때 일정한 길이의 선분이 형성되는 등, 복수의 굴절률 변화 단위 영역들이 소정의 규칙에 따라서 배열되어 있음을 의미할 수 있다.
예를 들어, 상기 광학 필름에 3개 이상의 굴절률 변화 단위 영역들이 존재하고, 해당 영역들이 규칙적으로 배열되어 있다면, 어느 하나의 굴절률 변화 단위 영역에 인접하는 굴절률 변화 단위 영역 각각의 중심점들을 연결하였을 때 다각형이 형성될 수도 있다. 도 2는 어느 하나의 굴절률 변화 단위 영역에 인접한 굴절률 변화 단위 영역들의 중심을 연결하였을 때, 그 형상이 사각형인 형태를 도시한 그림이다. 또한, 도 3은 어느 하나의 굴절률 변화 단위 영역에 인접한 굴절률 변화 단위 영역들의 중심을 연결하였을 때, 그 형상이 육각형인 형태를 도시한 것이다. 상기한 형태로 배치되는 굴절률 변화 단위 영역들을 포함함으로 해서, 본 출원의 광학 필름은 유기 발광 소자 등에 적용되었을 때, 상기 소자의 발광층에서 발생하는 광을 보다 효과적으로 외부로 추출할 수 있다.
하나의 예시에서, 본 출원의 광학 필름이 적용되는 소자 내에 공극(pore)이 존재하지 않도록 하거나, 고압 처리 등을 통하여 소자를 제조할 때 해당 광학 필름이 손상되지 않도록 하기 위해서, 상기 광학 필름이 편평한 구조를 가지도록 설계될 수 있다. 예를 들면, 본 출원의 광학 필름에는 내부 및/또는 외부에 물리적인 요철(凹凸)이 존재하지 않을 수 있다. 상기에서, 광학 필름이 내부에 물리적 요철이 존재한다는 것은, 광학 필름의 내부로 함입된 구조(내부 광추출 구조)가 존재한다는 것을 의미할 수 있다. 또한, 광학 필름이 외부에 물리적 요철이 존재한다는 것은 광학 필름의 외부로 돌출된 구조(외부 광추출 구조, 예를 들어, 마이크로 렌즈 어레이(MLA: micro lens array) 등)가 존재한다는 것을 의미할 수 있다. 본 출원의 광학 필름을 내부 및/또는 외부에 물리적인 요철이 존재하지 않도록 설계함으로써, 상기 광학 필름이 외부 광추출 구조에 비해 강한 내마모성을 나타내도록 할 수 있고, 상기 광학 필름을 내부 광추출 구조를 적용하기 어려운 고압 공정 등에도 적용되도록 할 수 있다.
상기와 같이 내부 및/또는 외부에 물리적인 요철이 실질적으로 존재하지 않는 경우, 본 출원의 광학 필름의 표면 조도(표면 거칠기, surface roughness)는 약 1 ㎛ 미만일 수 있고, 다른 예시에서는 약 0.1 ㎛ 미만, 0.09 ㎛ 미만 또는 0.08 ㎛ 미만일 수도 있다. 또한, 상기에서 표면 조도는, 공지의 평균 표면 거칠기 측정 방식에 의하여 측정된 값으로서, 예를 들면 Bruker社의 Multimode AFM 기기, 또는 Keyence사의 VK-X200 형상 분석 장치를 사용하여 측정된 값일 수 있다.
상기 광학 필름의 두께는 특별히 제한되는 것은 아니며, 광학 필름이 적용되는 유기 발광 소자의 사양을 고려하여 결정할 수 있다. 광학 필름의 두께는, 예를 들면, 3㎛ 내지 300 ㎛의 범위 내일 수 있다. 상기 광학 필름의 두께는 3 ㎛ 이상, 6 ㎛ 이상, 10 ㎛ 이상 또는 20 ㎛ 이상일 수 있으며, 300 ㎛ 이하, 150 ㎛ 이하, 90 ㎛ 이하 또는 45 ㎛ 이하일 수도 있다. 상기 광학 필름의 두께는 Kobelco Research Institute, Inc. 사의 Bow/Warp 측정 장비인 SBW-331ML/d로 측정할 수 있다.
하나의 예시에서, 본 출원의 광학 필름은 굴절률 변화 패턴이 기록된 홀로그래픽 광학 소자일 수 있다. 상기에서 홀로그래피란, 홀로그램이라 지칭되는 3차원의 상을 재생하기 위하여 감광성 재료에 간섭 패턴을 형성하는 기술을 통칭한다. 또한, 홀로그래픽 광학 소자(Holographic optical element, HOE)란, 상기와 같이 간섭 패턴이 형성된 감광성 재료로 형성된 광학 소자를 의미할 수 있다. 구체적으로, 홀로그래픽 소자는 감광성(photosensitive) 물질을 포함하는 필름에 기록광을 조사함으로 해서 상기 필름에 간섭 패턴을 기록한 소자를 의미할 수 있다. 상기에서, 간섭 패턴은 홀로그래픽 소자에 조사된 재생광을 회절시키는 회절 격자의 역할을 할 수 있고, 해당 간섭 패턴은 주기적으로 반복되는 형태를 나타낼 수 있다.
홀로그래픽 소자는, 기록 매질로서, 감광성 재료를 포함할 수 있다. 감광성 재료는 물체광의 조사에 따라서 해당 재료 내의 성분 중 고굴절률의 성분은 해당 성분들끼리 응집하고, 저굴절률의 성분은 해당 성분들끼리 응집함으로써 굴절률 차이에 따른 간섭 패턴이 기록될 수 있는 재료이기만 하면, 그 종류는 특별히 제한되지 않는다. 상기 감광성 재료로는, 예를 들어, 포토폴리머(photopolymer), 포토레지스트(photoresist), 실버 할라이드 에멀젼(silver halide emulsion), 중크롬산 젤라틴(dichromated gelatin), 포토그래픽 에멀젼(photographic emulsion), 포토써모플라스틱(photothermoplastic) 또는 광회절(photorefractive) 재료 등의 재료를 사용할 수 있다.
상기 홀로그래픽 광학 소자는, 예를 들면, 감광성 재료(예를 들어, 포토폴리머)로만 이루어진 필름 형태일 수도 있고, 또는 기재와 포토폴리머를 합지한 형태 등의 중층 구조의 필름 형태일 수 있다.
상기 홀로그래픽 광학 소자는, 마이크로 렌즈 어레이(MLA: micro lens array) 필름이나, 요철 구조에서 구현하기 어려운 구조의 배열 형태 및/또는 피치를 가질 수 있다. 또한, 상기 홀로그래픽 광학 소자는 마이크로 렌즈 어레이(MLA: micro lens array) 또는 요철 구조를 가지는 광 추출 소자 등에 비해, 구조, 형태, 광 지향 방향 등이 제한되지 않고, 특히, 파장이나 입사각 및/또는 출사각 등의 광의 특성을 자유롭게 조절할 수 있다. 상기 홀로그래픽 광학 소자를 적용함으로 해서 우수한 효율의 광 추출이 가능함과 동시에, 목적하는 광의 특성에 따라 추출되는 광의 특성의 자유로운 조절이 가능할 수 있다.
본 출원의 광학 필름으로서, 상술한 것과 같은 굴절률 변화 패턴이 존재하고, 표면에 굴곡 및 미세 요철 구조가 형성되지 않은, 비교적 편평한 홀로그래픽 광학 소자는 내마모성 등이 요구되는 장치에 적용될 수 있다. 또한, 상기 홀로그래픽 광학 소자를 사용하는 경우에는 유기 발광 소자 등의 제작 과정에서 고압이 가해지면 파괴되는 통상의 광추출 필름과는 다르게 고압 공정에서 파괴되지 않으면서 동시에, 광추출 특성이 저하되지 않을 수 있다.
본 출원의 광학 필름을 제조하는 방법은 전술한 굴절률 변화 단위 영역을 형성할 수 있는 방식이기만 하면, 특별히 제한되지는 않는다. 예를 들어, 상기 광학 필름은 전술한 감광성 재료에 광을 조사하는 방식을 사용하되 해당 광의 각도를 제어하는 방식으로 제조될 수 있다. 또한, 상기 광학 필름은 전술한 감광성 재료 상에 굴절률 변화 단위 영역을 형성할 수 있는 마스크를 위치시킨 후, 광을 조사하는 방식으로도 제조될 수 있다. 상기 광의 각도를 제어하는 방식의 예시로서, 복수의 광의 각도를 연속적으로 변화시키는 방식을 사용할 수도 있다. 또한, 상기 마스크를 이용하는 방식의 예시로서, 복수의 타공이 형성된 마스크를 위치시킨 다음 조사광의 회절 및 간섭을 일으키며 굴절률 변화 단위 영역을 형성하는 방식이 사용될 수 있다.
상기 홀로그래픽 광학 소자의 형태는 특별히 제한되지는 않으며, 해당 유기 발광 소자에 광 추출 또는 광 지향 기능을 부여할 수 있는 홀로그래픽 광학 소자가 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 홀로그래픽 광학 소자는 투과형 홀로그래픽 광학 소자일 수 있다. 상기에서, 투과형 홀로그래픽 광학 소자란, 소정의 입사각으로 입사된 광을 투과시키는 광학 소자를 의미할 수 있다. 본 출원의 광학 필름으로서, 투과형 홀로그래픽 광학 소자가 유기 발광 소자에 적용되는 경우에는, 유기 발광층에서 생성되는 광의 출사 각도 등을 조절함으로 해서, 해당 광이 투명 전극과 기판의 계면 또는 기판과 공기층의 계면에서 전반사되지 않도록 기능할 수 있다.
상기에서, 어떤 홀로그래픽 광학 소자가 투과형 홀로그래픽 광학 소자인지 여부는, 동일한 조성을 가지는 감광성 재료에 레이저를 노광하여 홀로그래픽 광학 소자를 제조할 때, 해당 레이저의 조사 방식에 따라서 결정될 수 있다. 구체적으로, 어느 감광성 재료에 레이저를 노광하며 간섭 패턴을 형성하며 홀로그래픽 광학 소자를 제조하는 과정에서, 물체광과 참조광이 입사되는 방향에 따라서 해당 소자가 투과형인지 여부가 결정될 수 있다. 예를 들어, 홀로그래픽 광학 소자 제조 시에 조사되는 물체광과 참조광이 모두 감광성 재료의 동일한 면에 조사되면, 투과형 홀로그래픽 소자가 제조될 수 있다. 여기에서, 물체광은 홀로그래픽 광학 소자를 제조할 때, 피사체 표면에서 난반사되어서 감광성 재료에 도달하는 기록광을 의미하고, 참조광은 피사체를 거치지 않고 직접 감광성 재료에 도달하는 기록광을 의미한다.
본 출원의 광학 필름은 기재층을 추가로 포함할 수 있다. 상기 기재층은, 예를 들면, 유리, 결정성 또는 비결정성 실리콘 필름, 석영 또는 ITO(Indium Tin Oxide) 필름 등의 무기계 필름이나 플라스틱 필름을 사용할 수 있다. 상기 플라스틱 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 포함하는 필름을 사용할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 출원은 또한, 상기 광학 필름의 용도에 관한 것이다. 본 출원은, 예를 들어, 상기 광학 필름을 포함하는 유기 발광 소자에 관한 것이다. 상기 유기 발광 소자는 상기 광학 필름과 유기 발광 패널을 포함할 수 있다. 상기 유기 발광 패널은 예를 들어, 기판; 및 상기 기판의 일면 상에 순차로 제공되는 투명 전극층; 유기 발광층; 및 반사 전극층을 포함할 수 있다. 또한, 상기 유기 발광 소자에서, 상기 광학 필름은 상기 기판과 투명 전극층 사이의 면(기판과 투명 전극층의 계면) 및 상기 기판을 기준으로 투명 전극층의 반대 면 중 적어도 한 면에 위치할 수 있다. 즉, 상기 광학 필름은 상기 기판과 투명 전극층 사이의 면 또는 상기 기판을 기준으로 투명 전극층의 반대측 면에 위치할 수 있고, 상기 면 모두에 위치할 수도 있다.
기판으로는, 유리 기판 또는 플라스틱 기판을 사용할 수 있다. 유리 기판으로는, 예를 들면, 소다석회 유리, 바륨/스트론튬 함유 유리, 납 유리, 알루미노 규산 유리, 붕규산 유리, 바륨 붕규산 유리 또는 석영 등을 포함하는 기판이 사용될 수 있다. 플라스틱 기판으로는, 플라스틱 기판으로는 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 포함하는 기판이 사용될 수 있다. 기판은, 예를 들어, 투명한 기판일 수 있다. 또한, 상기 유기 발광 소자가 상부 발광형 소자, 즉 유기 발광층에서 생성된 빛이 반사 전극층 측에서 추출되는 소자인 경우에는, 상기 기판은 불투명할 수도 있다.
상기 유기 발광 소자는 하부 발광형 소자일 수 있다. 예를 들어, 상기 유기 발광 소자는 상기 유기 발광층에서 생성된 빛이 상기 반사 전극층에서는 반사되고, 상기 투명 전극층에서는 투과하게 되어서, 상기 투명 전극층 측으로 추출되는 소자일 수 있다.
상기 투명 전극층은, 애노드(anode)이고, 상기 반사 전극층은 캐소드(cathode)일 수 있다. 애노드는 정공(hole)dl 주입되는 전극으로서, 일 함수(work function)가 높은 도전성 물질로 제조할 수 있다. 캐소드는 전자(electron)이 주입되는 전극으로서, 일 함수가 낮은 도전성 물질로 제조할 수 있다. 상기 애노드는 투명한 금속 산화물, 예를 들어, ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), AZO(aluminium-doped zinc oxide), GZO(gallium-doped zinc oxide), ATO(antimony tin oxide) 또는 SnO2 등을 포함할 수 있다. 상기 캐소드는 금속, 예를 들어, Ag, Au, 또는 Al 등을 포함할 수 있다.
상기 유기 발광층은 상기 투명 전극층과 반사 전극층에 전원이 인가되었을 때 빛을 생성할 수 있는 유기 물질을 포함할 수 있다. 상기 투명 전극층과 반사 전극층에서 주입된 전자와 정공이 유기 발광층에서 재결합(recombination)함으로 해서, 광이 생성될 수 있다.
상기 유기 발광층은 적색 발광층, 녹색 발광층 및 청색 발광층을 포함할 수 있다. 상기 발광층은 적색, 녹색 및 청색의 광을 각각 발광할 수 있는 공지의 유기물을 포함할 수 있다. 상기 유기 발광 소자는 3원색의 발광층이 각각 다른 색을 내면서 하나의 픽셀(pixel, 점, 화소)을 구성하는 방식(RGB 방식)으로 구동될 수도 있다. 또한, 상기 유기 발광 소자는 상기 3원색의 발광층을 적층하여 백색을 발광하도록 구성하여 하나의 픽셀을 구성한 다음, 상기 백색 발광층의 전면에 컬러필터층을 배치함으로 해서 다양한 색상을 구현하는 방식(White OLED) 방식으로도 구동될 수 있다.
상기 유기 발광 패널은 투명 전극층과 유기 발광층 사이 및/또는 반사 전극층과 유기 발광층 사이에 부대층을 추가로 포함할 수 있다. 부대층은, 전자와 정공의 균형을 조절하기 위한 정공 전달층(hole transporting layer), 정공 주입층(hole injecting layer), 전자 주입층(electron injecting layer) 및 전자 전달층(electron transporting layer)을 포함할 수도 있다.
전자 주입층 또는 전자 수송층은, 예를 들면, 전자 수용성 유기 화합물(electron accepting organic compound)을 사용하여 형성할 수 있다. 상기에서 전자 수용성 유기 화합물로는, 특별한 제한 없이 공지된 임의의 화합물이 사용될 수 있다. 이러한 유기 화합물로는, p-테르페닐(p-terphenyl) 또는 쿠아테르페닐(quaterphenyl) 등과 같은 다환 화합물 또는 그 유도체, 나프탈렌(naphthalene), 테트라센(tetracene), 피렌(pyrene), 코로넨(coronene), 크리센(chrysene), 안트라센(anthracene), 디페닐안트라센(diphenylanthracene), 나프타센(naphthacene) 또는 페난트렌(phenanthrene) 등과 같은 다환 탄화수소 화합물 또는 그 유도체, 페난트롤린(phenanthroline), 바소페난트롤린(bathophenanthroline), 페난트리딘(phenanthridine), 아크리딘(acridine), 퀴놀린(quinoline), 키노사린(quinoxaline) 또는 페나진(phenazine) 등의 복소환화합물 또는 그 유도체 등이 예시될 수 있다. 또한, 플루오르세인(fluoroceine), 페리렌(perylene), 프타로페리렌(phthaloperylene), 나프타로페리렌(naphthaloperylene), 페리논(perynone), 프타로페리논, 나프타로페리논, 디페닐부타디엔(diphenylbutadiene), 테트라페닐부타디엔(tetraphenylbutadiene), 옥사디아졸(oxadiazole), 아르다진(aldazine), 비스벤조옥사조린(bisbenzoxazoline), 비스스티릴(bisstyryl), 피라진(pyrazine), 사이크로펜타디엔(cyclopentadiene), 옥신(oxine), 아미노퀴놀린(aminoquinoline), 이민(imine), 디페닐에틸렌, 비닐안트라센, 디아미노카르바졸(diaminocarbazole), 피란(pyrane), 티오피란(thiopyrane), 폴리메틴(polymethine), 메로시아닌(merocyanine), 퀴나크리돈(quinacridone) 또는 루부렌(rubrene) 등이나 그 유도체, 금속 킬레이트 착체 화합물, 예를 들면, 금속 킬레이트화 옥사노이드화합물인 트리스(8-퀴놀리노라토)알루미늄[tris(8-quinolinolato)aluminium], 비스(8-퀴놀리노라토)마그네슘, 비스[벤조(에프)-8-퀴놀뤼노라토]아연{bis[benzo(f)-8-quinolinolato]zinc}, 비스(2-메틸-8-퀴놀리노라토)알루미늄, 트리스(8-퀴놀리노라토)인디엄[tris(8-quinolinolato)indium], 트리스(5-메틸-8-퀴놀리노라토)알루미늄, 8-퀴놀리노라토리튬, 트리스(5-클로로-8-퀴놀리노라토)갈륨, 비스(5-클로로-8-퀴놀리노라토)칼슘 등의 8-퀴놀리노라토 또는 그 유도체를 배립자로 하나 이상 가지는 금속 착체, 옥사디아졸(oxadiazole) 화합물, 트리아진(triazine) 화합물, 스틸벤(stilbene) 유도체나, 디스티릴아릴렌(distyrylarylene) 유도체, 스티릴 유도체, 디올레핀 유도체; 벤조옥사졸(benzooxazole) 화합물, 벤조티아졸(benzothiazole) 화합물 또는 벤조이미다졸(benzoimidazole) 화합물 등의 형광 증백제; 1,4-비스(2-메틸스티릴)벤젠, 1,4-비스(3-메틸스티릴)벤젠, 1,4-비스(4-메틸스티릴)벤젠, 디스티릴벤젠, 1,4-비스(2-에틸스티릴)벤질, 1,4-비스(3-에틸스티릴)벤젠, 1,4-비스(2-메틸스티릴)-2-메틸벤젠 또는 1,4-비스(2-메틸스티릴)-2-에틸벤젠 등과 같은 디스티릴벤젠(distyrylbenzene) 화합물; 2,5-비스(4-메틸스티릴)피라진, 2,5-비스(4-에틸스티릴)피라진, 2,5-비스[2-(1-나프틸)비닐]피라진, 2,5-비스(4-메톡시스티릴)피라진, 2,5-비스[2-(4-비페닐)비닐]피라진 또는 2,5-비스[2-(1-피레닐)비닐]피라진 등의 디스티릴피라진(distyrylpyrazine) 화합물, 1,4-페닐렌디메틸리딘, 4,4'-페닐렌디메틸리딘, 2,5-크실렌디메틸리딘, 2,6-나프틸렌디메틸리딘, 1,4-비페닐렌디메틸리딘, 1,4-파라-테레페닐렌디메텔리딘, 9,10-안트라센디일디메틸리딘(9,10-anthracenediyldimethylidine) 또는 4,4'-(2,2-디-티-부틸페닐비닐)비페닐, 4,4 -(2,2-디페닐비닐)비페닐 등과 같은 디메틸리딘(dimethylidine) 화합물 또는 그 유도체, 실라나민(silanamine) 유도체, 다관능 스티릴 화합물, 옥사디아졸 유도체, 안트라센 화합물, 옥시네이트(oxynate) 유도체, 테트라페닐부타디엔 화합물, 유기 삼관능 화합물, 쿠마린(coumarin)유도체, 페리렌(perylene) 유도체, 나프탈렌 유도체, 프탈로페리논(phthaloperynone) 유도체 또는 스티릴아민 유도체 등도 저굴절층에 포함되는 전자 수용성 유기 화합물로서 사용될 수 있다. 또한, 상기에서 전자 주입층은, 예를 들면, LiF 또는 CsF 등과 같은 재료를 사용하여 형성할 수도 있다.
정공 주입층 또는 정공 수송층은, 예를 들면, 전자 공여성 유기 화합물(electron donating organic compound)을 포함할 수 있다. 전자 공여성 유기 화합물로는, N,N',N'-테트라페닐-4,4'-디아미노페닐, N,N'-디페닐-N,N'-디(3-메틸페닐)-4,4'-디아미노비페닐, 2,2-비스(4-디-p-톨릴아미노페닐)프로판, N,N,N',N'-테트라-p-톨릴-4,4'-디아미노비페닐, 비스(4-디-p-톨릴아미노페닐)페닐메탄, N,N'-디페닐-N,N'-디(4-메톡시페닐)-4,4'-디아미노비페닐, N,N,N',N'-테트라페닐-4,4'-디아미노디페닐에테르, 4,4'-비스(디페닐아미노)쿠아드리페닐[4,4'-bis(diphenylamino)quadriphenyl], 4-N,N-디페닐아미노-(2-디페닐비닐)벤젠, 3-메톡시-4'-N,N-디페닐아미노스틸벤젠, N-페닐카르바졸, 1,1-비스(4-디-p-트리아미노페닐)시크로헥산, 1,1-비스(4-디-p-트리아미노페닐)-4-페닐시크로헥산, 비스(4-디메틸아미노-2-메틸페닐)페닐메탄, N,N,N-트리(p-톨릴)아민, 4-(디-p-톨릴아미노)-4'-[4-(디-p-톨릴아미노)스티릴]스틸벤, N,N,N',N'-테트라페닐-4,4'-디아미노비페닐 N-페닐카르바졸, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐-아미노]비페닐, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]p-테르페닐, 4,4'-비스[N-(2-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐, 4,4'-비스[N-(3-아세나프테닐)-N-페닐아미노]비페닐, 1,5-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]나프탈렌, 4,4'-비스[N-(9-안트릴)-N-페닐아미노]비페닐페닐아미노]비페닐, 4,4'-비스[N-(1-안트릴)-N-페닐아미노]-p-테르페닐, 4,4'-비스[N-(2-페난트릴)-N-페닐아미노]비페닐, 4,4'-비스[N-(8-플루오란테닐)-N-페닐아미노]비페닐, 4,4'-비스[N-(2-피레닐)-N-페닐아미노]비페닐, 4,4'-비스[N-(2-페릴레닐)-N-페닐아미노]비페닐, 4,4'-비스[N-(1-코로네닐)-N-페닐아미노]비페닐(4,4'-bis[N-(1-coronenyl)-N-phenylamino]biphenyl), 2,6-비스(디-p-톨릴아미노)나프탈렌, 2,6-비스[디-(1-나프틸)아미노]나프탈렌, 2,6-비스[N-(1-나프틸)-N-(2-나프틸)아미노]나프탈렌, 4,4'-비스[N,N-디(2-나프틸)아미노]테르페닐, 4,4'-비스{N-페닐-N-[4-(1-나프틸)페닐]아미노}비페닐, 4,4'-비스[N-페닐-N-(2-피레닐)아미노]비페닐, 2,6-비스[N,N-디-(2-나프틸)아미노]플루오렌 또는 4,4'-비스(N,N-디-p-톨릴아미노)테르페닐, 및 비스(N-1-나프틸)(N-2-나프틸)아민 등과 같은 아릴 아민 화합물이 대표적으로 예시될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
정공 주입층이나 정공 수송층은, 유기화합물을 고분자 중에 분산시키거나, 상기 유기 화합물로부터 유래한 고분자를 사용하여 형성할 수도 있다. 또한, 폴리파라페닐렌비닐렌 및 그 유도체 등과 같이 소위 π-공역 고분자(π-conjugated polymers), 폴리(N-비닐카르바졸) 등의 정공 수송성 비공역 고분자 또는 폴리실란의 π-공역 고분자 등도 사용될 수 있다.
정공 주입층은, 구리프탈로시아닌과 같은 금속 프탈로시아닌이나 비금속 프탈로시아닌, 카본막 및 폴리아닐린 등의 전기적으로 전도성인 고분자 들을 사용하여 형성하거나, 상기 아릴 아민 화합물을 산화제로 하여 루이스산(Lewis acid)과 반응시켜서 형성할 수도 있다.
상기 유기 발광층은 적어도 1층의 발광층을 포함할 수 있다. 유기층은 2층 이상의 복수의 발광층을 포함할 수도 있다. 2층 이상의 발광층을 포함하는 경우에는, 발광층들은 전하 발생 특성을 가지는 중간 전극층이나 전하 발생층(CGL; Charge Generating Layer) 등에 의해 분할되어 있는 구조를 가질 수도 있다.
상기 유기 발광층은 예를 들면, 램버시안 형태의 빛을 출사할 수 있다. 구체적으로, 상기 유기 발광층에 포함되는 발광층은 램버시안(Lambertian) 광원을 포함할 수 있다. 램버시안 광원은 하기 일반식 1을 만족하는 광원을 의미한다:
[일반식 1]
Iθ = I0cosθ
상기 일반식 1에서, Iθ 는 광원으로부터 법선과 θ의 각도로 출사되는 광의 광도이고, Io는 광원으로부터 출사되는 광의 광도이다. 본 출원의 유기 발광 소자는 상기 램버시안 광원으로부터 발산된 빛을 추출할 수 있는 광학 필름을 포함함으로써, 우수한 광추출 효율을 나타낼 수 있다.
발광층은, 예를 들면, 이 분야에 공지된 다양한 형광 또는 인광 유기 재료를 사용하여 형성할 수 있다. 발광층의 재료로는, 트리스(4-메틸-8-퀴놀리놀레이트)알루미늄(III)(tris(4-methyl-8-quinolinolate)aluminum(III)) (Alg3), 4-MAlq3 또는 Gaq3 등의 Alq 계열의 재료, C-545T(C26H26N2O2S), DSA-아민, TBSA, BTP, PAP-NPA, 스피로-FPA, Ph3Si(PhTDAOXD), PPCP(1,2,3,4,5-pentaphenyl-1,3-cyclopentadiene) 등과 같은 시클로페나디엔(cyclopenadiene) 유도체, DPVBi(4,4'-bis(2,2'-diphenylyinyl)-1,1'-biphenyl), 디스티릴 벤젠 또는 그 유도체 또는 DCJTB(4-(Dicyanomethylene)-2-tert-butyl-6-(1,1,7,7,-tetramethyljulolidyl-9-enyl)-4H-pyran), DDP, AAAP, NPAMLI, ; 또는 Firpic, m-Firpic, N-Firpic, bon2Ir(acac), (C6)2Ir(acac), bt2Ir(acac), dp2Ir(acac), bzq2Ir(acac), bo2Ir(acac), F2Ir(bpy), F2Ir(acac), op2Ir(acac), ppy2Ir(acac), tpy2Ir(acac), FIrppy(fac-tris[2-(4,5 -difluorophenyl)pyridine-C'2,N] iridium(III)) 또는 Btp2Ir(acac)(bis(2-(2'-benzo[4,5-a]thienyl)pyridinato-N,C3')iridium(acetylactonate)) 등과 같은 인광 재료 등이 예시될 수 있다. 발광층은, 상기 재료를 호스트(host)로 포함하고, 페릴렌(perylene), 디스티릴비페닐(distyrylbiphenyl), DPT, 퀴나크리돈(quinacridone), 루브렌(rubrene), BTX, ABTX 또는 DCJTB 등을 도펀트로 포함하는 호스트-도펀트 시스템(Host-Dopant system)일 수도 있다.
발광층은 또한 후술하는 전자 수용성 유기 화합물 또는 전자 공여성 유기 화합물 중에서 발광 특성을 나타내는 종류를 적절히 채용하여 형성할 수 있다.
본 출원의 기술 분야에서는 정공 또는 전자 주입 전극층과 유기 발광층 등을 형성하기 위한 다양한 소재 및 그 형성 방법이 공지되어 있으며, 상기 유기 발광 소자의 제조에는 상기와 같은 방식이 모두 적용될 수 있다.
유기 발광 소자는, 봉지 구조를 추가로 포함할 수 있다. 상기 봉지 구조는, 유기 발광 소자의 유기 발광층에 수분이나 산소 등과 같은 외래 물질이 유입되지 않도록 하는 보호 구조일 수 있다. 봉지 구조는, 예를 들면, 글라스캔 또는 금속캔 등과 같은 캔 구조이거나, 상기 유기 발광층의 전면을 덮고 있는 필름 구조일 수 있다. 필름 형태의 봉지 구조는, 예를 들면, 에폭시 수지 등과 같이 열 또는 자외선(UV)의 조사 등에 의해 경화되는 액상의 재료를 도포하고, 경화시켜서 형성하고나, 혹은 상기 에폭시 수지 등을 사용하여 미리 필름 형태로 제조된 접착 시트 등을 사용하여 기판과 상부 기판을 라미네이트하는 방식으로 형성할 수 있다.
도 6 내지 9는 본 출원의 광학 필름(100a, 100b)을 포함하는 유기 발광 소자를 예시적으로 나타낸다. 예시적인 유기 발광 소자는 도 6 내지 9에 나타낸 것과 같이, 기판(401), 투명 전극층(402), 유기 발광층(403) 및 반사 전극층(404)이 차례로 적층된 구조를 포함하고, 광학 필름(100a, 100b, 100c)은 기판(401)을 기준으로 투명 전극층(402)의 반대면(100a), 기판(401)과 투명 전극층(402)의 계면(100b) 및/또는 반사 전극층(404)의 일면(100c)에 위치함으로 해서 광 추출층으로서의 기능을 수행할 수 있다.
본 출원은 광추출 효율이 우수하면서 내마모성 및 내압력성이 뛰어난 광학 필름을 제공하며, 상기 광학 필름은 광추출용으로 사용될 수 있다.
도 1은 굴절률 변화 패턴을 설명하기 위한 모식도이다.
도 2 및 3은 굴절률 변화 패턴을 설명하기 위한 모식도이다.
도 4는 굴절률 변화 패턴 내에서 굴절률이 연속적인 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 굴절률 변화 패턴의 양상을 예시한 것이다.
도 6은 본 출원의 예시적인 동심 도형 단위를 설명하기 위한 모식도이다.
도 7 내지 10은 예시적인 유기 전자 장치를 설명하기 위한 그림이다.
도 11 및 도 12은 실시예 1의 광학 필름 제조 과정의 모식도이다.
도 13은 실시예 2의 광학 필름 제조 과정의 모식도이다.
도 14는 실시예 1 및 2에서 제조한 광학 필름 표면의 광학 현미경 사진이다.
도 15는 실시예 1에서 제조한 광학 필름의 표면의 형상 분석 결과를 도시한 그래프이다.
도 16은 실시예 1에서 제조한 광학 필름의 표면 조도 측정 결과를 도시한 것이다.
도 18은 실시예 1의 유기 발광 소자와 비교예의 유기 발광 소자의 시야각에 따른 광도를 나타낸 그래프이다.
도 19는 실시예 2의 유기 발광 소자와 비교예의 유기 발광 소자의 시야각에 따른 광도를 나타낸 그래프이다.
이하 본 출원의 내용을 실시예를 통하여 설명한다. 그렇지만, 본 출원의 내용이 하기 실시예로 제한되는 것은 아니다.
실시예 1
광학 필름
실시예 1의 광학 필름의 제조 과정을 도 11을 참조하여 설명한다. 두께가 약 300 ㎛인 유리 기판 상에 알루미늄 패턴을 형성하여 마스크(5)를 제작하였다. 구체적으로, 상기 알루미늄 패턴에는 반경이 약 0.1 mm이고, 그 중심 간의 거리가 약 1.2 mm인 복수의 타공이 형성되어 있었다(도 12 참조). 상기 마스크를 두께가 약 30 ㎛이고 크기가 4 cm X 4 cm(가로 X 세로)이며, 532 nm 파장 광에 대한 평균 굴절률이 약 1.5인 포토폴리머 필름(7)(코베스트사, Bayfol HX) 상에, 이격 거리가 약 50 cm가 되도록 위치시켰다. 상기 포토폴리머 필름(7)에 레이저를 약 250 초간 조사하여 홀로그래픽 광학 소자를 제조하였다. 구체적으로, 광원(1)에서 조사된, 파장이 약 532 nm이고, 세기가 약 700 ㎼인 레이저 광을 빔 스플리터(2)를 이용하여 물체광(3)과 참조광(4)으로 분할하였다. 이어서, 상기 물체광(3)은 상기 마스크(5)를 매개로 상기 포토폴리머 필름(7)에 조사되도록 하되, 상기 포토폴리머 필름(7)의 법선과 평행한 방향으로 조사되도록 하였다. 그리고 상기 참조광(4)은 거울(6)을 통하여 상기 포토폴리머 필름에 직접 조사되도록 하되, 상기 포토폴리머 필름의 법선과 약 3도를 이루게 조사되도록 하였다. 이 때 물체광과 참조광을 상기 포토폴리머 필름의 동일 면 상에 조사함으로써 상기 홀로그래픽 광학 소자가 투과형 홀로그래픽 광학 소자가 되도록 하였다.
상기 홀로그래픽 소자를 두께가 약 50 ㎛인 트리아세틸 셀룰로오스(TAC, triacetyl cellulose) 기재층 상에 부착하여 광학 필름을 제조 하였다.
유기 발광 소자
상기 광학 필름을 도 6에 도시한 것 처럼 기판(401), 투명 전극층(402), 유기 발광층(403) 및 반사 전극층(404)이 차례로 적층된 유기 발광 패널의 기판 측에 부착하여서 유기 발광 소자를 제조하였다. 상기 유기 발광 패널로는 시판중인 제품(LG 디스플레이社 제조)을 사용하였다.
실시예 2
빔 스플리터를 통하여 분할된 물체광은 마스크를 매개로 상기 포토폴리머 필름에 조사되도록 하되, 상기 포토폴리머 필름의 법선과 약 30 도를 이루도록 하고, 참조광은 거울을 통하여 포토폴리머 필름에 직접 조사되도록 하되, 상기 포토폴리머 필름의 법선과 약 33 도를 이루게 조사되도록 함으로써 투과형 홀로그래픽 광학 소자를 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 광학 필름 및 유기 발광 소자를 제조하였다. 실시예 2의 광학 필름의 제조 과정을 도 13에 간략하게 도시하였다.
비교예.
광학 필름을 적층하지 않은 유기 발광 소자를 준비하였다.
시험예.
실시예 1 및 2에서 제조한 홀로그래픽 소자에 대해서, 복수의 광원(632 nm 및 532 nm 파장)과 포토다이오드 디텍터를 이용하여 상기 소자의 회절 효율을 측정하였다. 상기한 회절 효율을 통하여 계산된 상기 홀로그래픽 소자의 고굴절 영역의 최대 굴절률은 약 1.52이었고, 최소 굴절률은 약 1.48이었다(실시예 1 및 2 모두 동일함). 또한, 홀로그래픽 광학 소자 제조시 적용된 마스크 내의 타공의 크기가 약 1.2 mm 인 점에서, 상기 소자 내에서의 굴절률 변화 영역의 직경 및 굴절률 변화 영역의 중심점 사이의 거리가 모두 1.2 mm 임을 유추할 수 있었다(실시예 1 및 2 모두 동일함).
실시예 1 및 2에서 제조한 홀로그래픽 광학 소자의 표면 형상을 Keyence社의 VK-X200 장비를 사용하여 분석하였다. 이 때 상기 홀로그래픽 광학 소자를 가로 길이가 약 282.9 ㎛이고, 세로 길이가 약 200 ㎛인 영역에 대하여 상기 분석을 수행하였다.
상기 장치를 이용하여 실시예에서 제조한 홀로그래픽 광학 소자 표면의 광학 현미경 사진을 도 14((a)는 실시예 1, (b)는 실시예 2)에, 그리고 해당 소자의 표면 형상 분석 결과를 도 15((a)는 실시예 1 및 (b)는 실시예 2)에 나타내었다. 도 16은 상기 장비를 이용하여 측정한 실시예 1의 광학 소자의 표면 거칠기 곡선을 도시한 것이다. 구체적으로 도 16의 (a)는 해당 광학 소자의 표면 거칠기 곡선의 기준면(화살표로 도시함)을 나타내는 것이고, 도 16의 (b)는 해당 기준면에 대해서 얻은 거칠기 곡선을 나타내는 것이다. 상기 거칠기 곡선에 대한 분석 결과, 실시예 1의 광학 소자의 표면 조도는 0.076 ㎛이었다.
도 17은 상기 장비를 이용하여 측정한 실시예 2의 광학 소자의 표면 거칠기 곡선을 도시한 것이다. 구체적으로 도 17의 (a)는 해당 광학 소자의 표면 거칠기 곡선의 기준선(흰 선으로 도시함)을 나타내는 것이고, 도 17의 (b)는 해당 기준면에 대해서 얻은 거칠기 곡선을 나타내는 것이다. 상기 거칠기 곡선에 대한 분석 결과, 실시예 2의 광학 소자의 표면 조도는 0.070 ㎛이었다.
실시예 1, 2 또는 비교예에서 제조한 유기 발광 소자로부터 방출되는 광의 각도에 따른 세기를 Radiant Imaging社의 측정 장비 IS-SA-13-1-220V를 사용하여 측정하였다.
1. 광 추출율 계산
광 추출율은 하기 수식 1에 의해 계산하였다.
[수식 1]
광 추출율(%) = (광학 필름의 총 광도 - 유기 발광 장치의 총 광도) X 100 / 유기 발광 장치의 총 광도
상기에서, 총 광도는 유기 발광 소자 또는 광학 필름의 법선 방향을 기준으로 -82.5도 내지 82.5도 범위 내의 광도의 총 합이다.
2. 정면 광도 상승률 계산
정면 광도 상승률은 하기 수식 2에 의해 계산하였다.
[수식 2]
정면 광도 상승률 = (광학 필름 정면 광도 - 유기 발광 장치의 정면 광도) X 100 /유기 발광 장치의 정면 광도
상기에서, 정면 광도는 유기 발광 소자 또는 광학 필름의 법선 방향을 기준으로 0도의 각도에서의 광도이다.
상기 실시예 1 및 2 그리고 비교예의 유기 발광 소자의 시야각에 따른 광도를 도 18 및 도 19에 도시하였다. 도 18 및 도 19에 나타나듯이, 본 출원의 광학 필름을 적용한 실시예 1 및 2의 유기 발광 소자는, -82.5도 내지 82.5도의 시야각 범위 내에서 비교예에 비해 우수한 광도를 나타냄을 확인할 수 있다. 특히 실시예 1은 정면 광도 상승률이 특히 높고, 실시예 2는 약 30 도의 시야각 및 약 -30 도의 시야각에서 광도 상승률이 특히 높은 것을 알 수 있다. 이를 통하여, 해당 소자의 법선을 기준으로 실시예 1의 홀로그래픽 광학 소자에서의 굴절률 변화 단위 영역은 이에 평행하게 형성되어 있고, 실시예 2의 홀로그래픽 광학 소자에서의 굴절률 변화 단위 영역은 약 30도 기울어진 형태임을 유추할 수 있었다.
실시예 1의 광 추출율은 비교예에 비해 약 16.4% 향상된 결과를 확인하였으며, 정면 광도 상승률은 비교예에 비해 약 14.1% 향상된 결과를 확인하였다. 실시예 2의 광 추출율은 비교예에 비해 약 4% 향상된 결과를 확인하였으며, 정면 광도 상승률은 비교예에 비해 약 9% 향상된 결과를 확인하였다. 상기 실시예 및 비교예를 통해 본 출원의 광학 필름이 내외부 굴곡이 없는 필름임에도, 우수한 광추출율 및 정면 광도 상승률을 가짐을 확인할 수 있다.

Claims (20)

  1. 면 방향을 따라서 굴절률이 달라지는 굴절률 변화 단위 영역을 포함하고, 상기 굴절률 변화 단위 영역은, 적어도 하나의 고굴절 단위 영역과 적어도 하나의 저굴절 단위 영역을 포함하는 광학 필름.
  2. 제 1 항에 있어서, 고굴절 단위 영역과 저굴절 단위 영역은 서로 같은 중심점을 공유하는 광학 필름.
  3. 제 1 항에 있어서, 굴절률 변화 단위 영역에는 상기 굴절률 변화 단위 영역의 중심에서부터 면 방향을 따라서 멀어지는 방향으로 고굴절 단위 영역과 저굴절 단위 영역이 교대로 반복되어 존재하는 광학 필름.
  4. 제 1 항에 있어서, 굴절률 변화 단위 영역에서 굴절률은 연속적으로 변화하는 광학 필름.
  5. 제 4 항에 있어서, 굴절률 변화 단위 영역은 복수의 고굴절 단위 영역과 복수의 저굴절 단위 영역을 포함하고, 상기 고굴절 단위 영역의 최대 굴절률은 굴절률 변화 단위 영역의 중심에서부터 면 방향을 따라서 멀어지는 방향으로 감소하는 광학 필름.
  6. 제 4 항에 있어서, 굴절률 변화 단위 영역은 복수의 고굴절 단위 영역과 복수의 저굴절 단위 영역을 포함하고, 상기 저굴절 단위 영역의 최소 굴절률은 굴절률 변화 단위 영역의 중심에서부터 면 방향을 따라서 멀어지는 방향으로 증가하는 광학 필름.
  7. 제 1 항에 있어서, 고굴절 단위 영역의 최대 굴절률은 1.3 내지 1.7의 범위 내인 광학 필름.
  8. 제 1 항에 있어서, 저굴절 단위 영역의 최소 굴절률은 1.2 내지 1.6의 범위 내인 광학 필름.
  9. 제 1 항에 있어서, 평균 굴절률이 1.3 내지 1.8의 범위 내인 광학 필름.
  10. 제 3 항에 있어서, 서로 인접하는 고굴절 단위 영역의 반지름과 저굴절 단위 영역의 반지름의 차이가 굴절률 변화 단위 영역의 중심에서부터 면 방향 축을 따라서 멀어지는 방향으로 감소하는 광학 필름.
  11. 제 10 항에 있어서, 복수의 굴절률 변화 단위 영역을 포함하는 광학 필름.
  12. 제 11 항에 있어서, 적어도 3개의 굴절률 변화 단위 영역을 포함하고, 서로 인접하는 굴절률 변화 단위 영역 각각의 중심점을 연결하였을 때 다각형이 형성되는 광학 필름.
  13. 제 11 항에 있어서, 굴절률 변화 단위 영역의 반지름은 0.2 mm 내지 6 mm의 범위 내인 광학 필름.
  14. 제 1 항에 있어서, 표면 조도가 1 ㎛ 미만인 광학 필름.
  15. 제 1 항에 있어서, 두께가 3 ㎛ 내지 300 ㎛의 범위 내인 광학 필름.
  16. 제 1 항에 있어서, 광학 필름은 굴절률 변화 패턴이 기록된 홀로그래픽 광학 소자인 광학 필름.
  17. 제 16 항에 있어서, 홀로그래픽 광학 소자는 투과형 홀로그래픽 광학 소자인 광학 필름.
  18. 제 1 항의 광학 필름 및 유기 발광 패널을 포함하는 유기 발광 소자.
  19. 제 18 항에 있어서, 유기 발광 패널은 기판; 및 상기 기판의 일면 상에 순차로 제공되는 투명 전극층; 유기 발광층; 및 반사 전극층을 포함하고, 상기 광학 필름은 상기 기판과 투명 전극층 사이의 면 및 상기 기판을 기준으로 투명 전극층의 반대 면 중 적어도 한 면에 위치하는 유기 발광 소자.
  20. 제 19 항에 있어서, 유기 발광층은 램버시안 형태의 빛을 출사하는 유기 발광 소자.
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