JP2017502360A - 光学部材及びこれを備える表示装置 - Google Patents
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Abstract
本発明は光学部材及びこれを備える表示装置に関することとして、光学部材は、複数の突出要素を備える凸部と、前記凸部よりも屈折率が小さいカバー剤を備える第1層と、前記第1層の少なくとも一面上に位置して、内部に複数の散乱粒子が分散された第2層と、を含む。したがって、本発明は、表示装置の正面輝度の減少を抑制しながら、全反射を抑制して光抽出の効率を向上させる。また、光抽出の効率の低下なく、ピクセルの重畳を減少させてイメージブラー現象を抑制することができる。
Description
本発明は光学部材及びこれを備える表示装置に関することとして、もっと詳しくは、光抽出の効率を向上させ、カラーシフトを改善させることができる光学部材及びこれを備える表示装置に関するのである。
最近のディスプレー素子として平板表示装置(Flat Panel Display)が脚光を浴びている。このような平板表示装置には、液晶表示装置(Liquid Crystal Display)、プラズマ表示装置(Plasma Display Panel)及び有機発光表示装置(Organic Light Emitting Device)などがある。
その中で、有機発光表示装置は、視野角が広く、迅速な応答速度を持っており、高画質のディスプレー実現が可能である。これらの有機発光表示装置は、基板と、基板上に形成された透光性の第1電極と、第1電極上に形成された有機物層及び有機物層上に形成され、反射率が高い第2電極と、を含んでいる。通常的に基板はガラス基板またはプラスチック基板を使用する。そして、有機物層は正孔注入層、正孔輸送層、光生成層、正孔阻止層及び電子輸送層を含んでいる。すなわち、第1電極と第2電極との間に複数の有機物層が積層されることによって、多層構造の有機発光表示装置が製作される。
一方、有機発光表示装置は、内部反射によって前方ではなく、側方向に進行される光のために、光抽出の効率が低くなる問題がある。このような問題を解決するため、第1電極上にマイクロレンズアレイを形成して、側方向に進行される光を抑制させている。
しかし、マイクロレンズアレイは、大面積の製作が難しく、光がマイクロレンズを通過しながら前方にフォーカシングされて、光が重畳されることによって、出力イメージが鮮明でないイメージブラー(Image Blur)現象が発生する問題がある。このようなイメージブラー(Image Blur)現象は画面の品質を低下させる要因になる。
一方、韓国公開特許第10−2006−0081190号には基板、第1電極、第2電極及び前記第1電極と前記第2電極との間に介在され、少なくとも発光層を含む有機層を備えて、前記第1電極及び前記第2電極の中の少なくとも一つの一面に複数の金属ナノパターンを備えることを特徴とする電界発光素子に関する技術が開示されている。
本発明は光抽出の効率を向上させることができる光学部材及びこれを備える表示装置を提供する。
本発明はイメージブラーを抑制し、カラーシフトを改善することができる光学部材及びこれを備える表示装置を提供する。
本発明の一実施形態による光学部材は、複数の突出要素を備える凸部と、前記凸部よりも屈折率が小さいカバー剤を備える第1層と、前記第1層の少なくとも一面上に位置して、内部に複数の散乱粒子が分散された第2層と、を含む。
ここで、前記第2層は、ベース剤を含み、前記ベース剤に前記散乱粒子が分散されることができ、前記カバー剤及び前記ベース剤の中の少なくともいずれか一つは接着剤を含むことができる。
また、前記第1層と前記第2層との間には、高分子樹脂を含む第3層が配置されることができ、前記凸部と前記カバー剤の屈折率の差が0.01ないし0.4の範囲であることができる。
前記突出要素は、一方向に延びる棒状及び互いに分離されている島状の中の少なくともいずれか一つを含み、前記突出要素は、互いに接触するか離隔して配置されることができる。また、突出要素の断面形状は、多角形、半円形、楕円形の中の少なくともいずれか一つを含むことができる。
構造面において、前記第1層の厚さは前記第2層の厚さと同じか大きいことができ、前記第1層の厚さを100としたとき、前記凸部の高さは60ないし100の範囲であることができ、前記突出要素の頂点から前記第1層の上部面までの高さは0ないし50μmの範囲であることができる。
各構成要素の屈折率の面において、前記ベース剤の屈折率がn1であり、前記凸部の屈折率がn2であり、前記カバー剤の屈折率がn3であり、前記散乱粒子の屈折率がn4であるとき、n2はn1及びn3より大きく、n1とn4は互いに異なる値を持つことができ、前記n1と前記n4の差は約0.01ないし0.7の範囲であることができる。
本発明の一実施形態による表示装置は、光が発生する発光層、前記発光層上に形成される円偏光層及び前記発光層と前記円偏光層との間に配置され、複数の突出要素を備える凸部を含む第1層と、前記第1層の少なくとも一面上に位置して内部に複数の散乱粒子が分散された第2層を含むパターン層とを含む。
ここで、前記円偏光層は、位相差フィルム(QWP)及び前記位相差フィルム(QWP)上に形成された偏光フィルムを含み、前記円偏光層の上部あるいは前記発光層と前記パターン層との間にタッチパネルが配置されることができる。
また、前記第1層は、前記位相差フィルムと接触して、前記第2層は、発光層と接触することができ、前記第1層と前記第2層との間には、高分子樹脂を含む第3層が配置されることができる。
前記第1層は、前記凸部の上部にはカバー剤が位置し、前記カバー剤と前記凸部との間の屈折率の差が、前記凸部と空気との間の屈折率の差より小さく、前記第2層は、ベース剤を含み、前記ベース剤に前記散乱粒子が分散されることができる。
屈折率の面において、前記ベース剤の屈折率がn1であり、前記凸部の屈折率がn2であり、前記カバー剤の屈折率がn3であり、前記散乱粒子の屈折率がn4であるとき、n2はn1及びn3より大きく、n1とn4は互いに異なる値を持つことができる。
一方、前記カバー剤及び前記ベース剤の中の少なくともいずれか一つは接着剤を含むことができ、前記散乱粒子は前記第2層の全体重量に対して0.01ないし3重量%範囲に含有されることができる。
また、前記第1層の厚さが100としたとき、前記凸部の高さは60ないし100の範囲であることができ、前記突出要素の頂点から前記第1層の上部面までの高さは0ないし50μmの範囲であることができ、前記カバー剤の高さは0.1ないし100μmの範囲であり、前記突出要素の高さは0.1ないし50μmの範囲であることができる。
本発明の実施例によると、複数の突出要素を備える凸部及び低屈折率のカバー剤を含む第1層と複数の散乱粒子が分散された第2層を一緒に光学部材として使用する。すなわち、このような光学部材を発光層上に形成する。
したがって、本発明の実施例によると、表示装置の正面輝度の減少を抑制しながら、全反射を抑制して光抽出の効率を向上させる。また、光抽出の効率の低下なく、ピクセルの重畳を減少させてイメージブラー現象を抑制することができる。
また、本発明の実施例によると、視野角によって色の変化が急激に発生するカラーシフト(Color Shift)を改善することができる。
また、本発明の実施例は光学部材を表示装置と別途の部材で容易く製造することができ、望む性能によって表示装置の多様な位置に容易く配置して表示装置の光学性能を向上させることができる。
以下、添付された図面を参照して本発明の実施例を詳しく説明する。しかし、本発明は以下で開示される実施例に限定されることではなく、互いに異なる多様な形態で実現されるものであり、ただ、本実施例は本発明の開示を完全にし、通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に知らせるために提供されるのである。図面で複数の層及び各領域を明確に表現するために厚さを誇張したり拡大したりして表現し、図面上で同一符号は等しい要素を指称する。
図1は本発明の実施例による表示装置を概略的に図示する断面図であり、図2は本発明の実施例による光学部材を図示する断面図である。
図1を参照すれば、本発明の実施例による表示装置は、電気信号を受けて光学的にイメージを表示する装置として、光が発生する発光層10、発光層10上に形成される円偏光層30、及び発光層10と円偏光層30との間に配置されて複数の突出要素を備える凸部を含む第1層22と、第1層22の少なくとも一面上に位置して内部に複数の散乱粒子が分散された第2層21を含むパターン層20を含む。
発光層10は有機物で構成されて、自体発光が可能な有機発光層を含む。このような発光層10は、光を発生させる有機物層11、有機物層11の一側に形成される第1電極12及び有機物層11の他側に形成される第2電極13を含む。第1電極12は、陽電極(Anode)の役割をすることで、光が透過されることができる透明伝導性酸化物で形成され、ITO(Indium Tin Oxide)、IZO(Indium Zinc Oxide)、ZnO(Zinc Oxide)及びIn2O3の中のいずれか一つであることができる。第2電極13は、陰電極(Cathode)の役割をすることで、光が反射することができる金属材料で形成され、LiF/Al、Ca/Al、Ca/Ag、Ag、Au及びCuの中のいずれか一つであることができる。光が透過される透明電極である第1電極12は、有機物層11とパターン層20との間に位置し、光が反射する第2電極13は有機物層11の他側面に形成される。
有機物層11は、正孔注入層(Hole Injection Layer;HIL)、正孔輸送層(Hole Transport Layer;HTL)、光発生層(Emitting Layer)、正孔阻止層(Hole Block Layer;HBL)及び電子輸送層(Electron Transport Layer;ETL)などを含む。このとき、第1電極12から第2電極13が位している方向に正孔注入層(HIL)、正孔輸送層(HTL)、光発生層(EML)、正孔阻止層(HBL)及び電子輸送層(ETL)の順に積層することができる。もちろん、製造しようとする発光層10の構造及び特性によって正孔注入層(HIL)、正孔輸送層(HTL)、正孔阻止層(HBL)及び電子輸送層(ETL)の中の少なくともいずれか一つを形成していないか、または、さらに他の層を形成することもできる。
前記では、透光性の材料で陽電極用の第1電極12を形成し、反射率が高い材料で陰電極用の第2電極13を形成して、有機物層11で発生した光が陽電極(第1電極12)の方向に放出される下部発光方式(Bottom Emission type)を説明している。しかし、これに限定されず、有機物層11で発生した光が陰電極(第2電極13)が位している方向に放出される上部発光方式(Top Emission type)であることもできる。ここで、上部発光方式の発光層10は、反射率が高い材料、例えばNiのような金属を用いて陽電極用の第1電極12を形成して、金属材料を薄い厚さに形成して光が透過できるように陰電極用の第2電極13を形成する構造である。このような上部発光方式の場合、第2電極13の下側方向(図1で第2電極の下側方向)にパターン層20及び円偏光層30が積層される。また、他の例として、有機物層11で発生した光が陽電極(第1電極12)及び陰電極(第2電極13)の両側に放出される両面発光方式(Transparent Emission type)であることもできる。両面発光方式で、発光層10は第1電極12と第2電極13の両方が透光性の特性を有するように形成し、第1電極12の上部及び第2電極13の下部のそれぞれにパターン層20及び偏光フィルム32が積層される。
円偏光層30は、外部光が表示パネル内で再反射することを防止して、外光反射が遮られて輝度及び色純度を向上させる層である。また、円偏光層30は、位相差フィルム(QWP)と偏光フィルム(Pol)を含むことができる。
偏光フィルム32は、位相差フィルム31上に形成され、外部から入射される光(以下、外部入射光)の中で特定方向の偏光、例えばY軸線の偏光を吸収させて、残りの他の方向の偏光、例えばX軸線の偏光については透過させる機能をする。
位相差フィルム(QWP)31は、パターン層20と偏光フィルム32との間に配置される。偏光フィルム32を通過した旋偏光状態である光の位相を引き延ばせて円偏光状態に変換させる役割をする。使用される位相差フィルム31は通常のディスプレー装置で使用されていることと類似または等しいので、これに対する詳細な説明は略する。
このとき、偏光フィルム32に吸収されず、透過する外部入射光はパターン層20で散乱された後、発光層10に入射される。偏光フィルム32は、PVA(Polyvinyl Alcohol)とヨード系染料が混合された材料を用いて形成することができる。例えば、PVA(Polyvinyl Alcohol)とヨード系染料が混合された材料をフィルム(film)形態で製作した後、前記フィルムを位相差フィルム31上に付着する方法で形成することができる。ここで偏光フィルム32は、前記で提示している材料で形成された偏光フィルムに限定されず、通常の表示装置で使用される多様な偏光フィルムを適用することができる。
パターン層20は、発光層10と円偏光層30との間に配置されて、表示装置の光学的性能を向上させるために使用される一種の光学部材である。
図1及び2を参照すれば、本発明の実施例による光学部材は複数の突出要素221bを備える凸部221及び凸部221より屈折率が小さいカバー剤222を備える第1層22、及び第1層22の少なくとも一面上に位置して、内部に複数の散乱粒子211が分散された第2層21を含む。
第1層22は、発光層10で放出される光を集光させて正面輝度を向上させる層で、凸部221と凸部221の上部を被覆するカバー剤222を含む。このとき、第1層22は、位相差フィルム31と接触するように配置されることができる。凸部221は、上部方向に突出形成された複数の突出要素221bと突出要素221bとの間をつなぎ、第2層21の上部面を被覆する残留層221aを含む。
突出要素221bは、一方向に延びる棒状に形成されることもでき、互いに分離されている島状に形成されることもでき、これらが混合して形成されることもできる。すなわち、突出要素221bは第1層22の一辺から対向する他辺まで延びる棒状、例えば断面が曲面である棒、プリズムパターン、レンチキュラーパターンであることができる。また、それぞれの突出要素221bが島状に孤立して配置される構造、例えばピラミッド、三角錐、円錐が配置された構造であることもできる。このような突出要素221bは互いに接触されることもでき、離隔して配置されることもできる。また、突出要素221bは垂直方向に切断して、本断面の形状が多角形、半円形、楕円形の中の少なくともいずれか一つを含むことができる。例えば、突出要素221bの断面が三角形、台形、四角形、あるいは半円形、円弧形、楕円形などであることができる。また、突出要素221bは等しい大きさに形成されることもでき、様々なサイズで、例えばランダムな大きさに形成されることもできる。突出要素221bは規則的に配置されることもでき、ランダムで不規則に配置されることもできる。突出要素221bは第1層22の全体面積に対して20ないし100%範囲の面積を占めることができる。図面の図示のように、突出要素221bが凸な凸レンズ形状に製造される場合、レンズの断面で縦横比は0.01:1ないし2:1の範囲であることができる。また突出要素221bが三角形の断面を有するプリズムパターンで製造される場合、各プリズムの頂点の角度は40ないし170度の範囲であることができ、プリズムの断面で縦横比は0.08:1ないし2:1の範囲であることができる。
残留部221aは、突出要素221bの製造時に形成されるパターンの残留層として製造方法に応じて多様な厚さで生成されることができる。残留部221aは、第2層21の上部面に形成され、凸部221と第2層21との結合力を増加させる。また、突出要素221b及び残留部221aを含む凸部221は光硬化性組成物あるいは熱硬化性組成物で製造されることができ、屈折率は、例えば1.51ないし1.7の範囲であることができる。
カバー剤222は、前記凸部221の上部に形成される層として、凸部221を平坦化してこれらの上部に積層される層との結合力を向上させる。また、カバー剤222は、第1層22を平坦にし、複数の層が積層される積層構造物の中間に第1層22が容易に挿入されるようにする。カバー剤222は、前記凸部221より屈折率が小さい材質で構成されることができ、カバー剤222の屈折率は、例えば1.3ないし1.5の範囲であることができ、凸部221の屈折率との差は0.01ないし0.4の範囲であることができる。また、カバー剤222は光硬化性組成物あるいは熱硬化性組成物で製造されることができ、接着剤で製造されることもできる。カバー剤222が接着剤に形成される場合、上部に積層される層との結合力をさらに向上させることができる。
従来の表示素子でマイクロレンズを使用する場合は、一般的にマイクロレンズ構造物を表示素子の最外殻に使用した。このときは、マイクロレンズ構造物と空気(屈折率約1)の屈折率の差が大きく、出力イメージが鮮明でないイメージブラー現象が発生した。一方、本発明の実施例は、低屈折率を有するカバー剤222を備える第1層22を発光層10と円偏光層30との間に配置する。したがって、凸部221と空気との間の屈折率の差よりカバー剤222と凸部221との間の屈折率の差が小さくなって、凸部と界面での屈折率の差を低下させ、第1層22が発光層10の近くに配置されて放出光の焦点距離が短くなって、イメージブラーが改善される。また、凸部221で光を集光させて正面輝度を上昇させる。
第2層21はカラーシフトを改善し、全反射を除去する層で、一面が前記第1層22の一面に接触して結合される。例えば、第1層22の下部面に第2層21の上部面が接触して二つの層が結合される。また、第2層21の他面は発光層10と接触して結合されることができる。第2層21はベース剤212及びベース剤212の内部に分散された複数の散乱粒子211を備える。
ベース剤212は、第2層21の形態を維持する薄いシート形状であることができ、熱硬化性組成物や光硬化性組成物など高分子樹脂を用いて製造されることができる。また、ベース剤212は、接着剤を用いて製造されることができる。接着剤を使用する場合は、上下部に積層されている層との結合力を向上させることができる。熱硬化性組成物は、熱硬化性樹脂と硬化剤を含むことができ、熱硬化性樹脂としては、アクリル系樹脂、シリコン系樹脂またはエポキシ系樹脂の中の少なくともいずれか一つを使用することができ、硬化剤としては、イソシアネート化合物、アミン系化合物、有機酸無水物系化合物、アミド系化合物、ジアルデヒド系化合物、アジリジン系化合物、金属キレート化合物、金属アルコキシド化合物または金属塩などを使用することができる。光硬化性組成物は、光硬化性化合物と光開始剤(Photo−Initiator)を含むことができ、光硬化性化合物は、ポリマーまたはオリゴマー、モノマーであることができ、また、光硬化性化合物は、ポリマー、オリゴマー及びモノマーの中の2以上を組み合わせて使用することもできる。このとき、ポリマーまたはオリゴマーの例としては、アクリル系化合物、シリコン系化合物、エポキシ系化合物などを使用することができ、これらはそれぞれ単独でまたは2以上を組み合わせて使用することができる。
散乱粒子211は、ベース剤212と屈折率が異なる粒子を使用する。すなわち、散乱粒子211はベース剤212よりも屈折率が大きい材料、あるいはベース剤212よりも屈折率が小さい材料を使用することができる。散乱粒子211の屈折率は1.5ないし2.7の範囲であることができ、ベース剤212との屈折率の差が0.01ないし0.7の範囲であることができる。このとき、屈折率の差が0.01よりも小さければ、入射光が散乱粒子を認知することが難しく散乱効果がほとんどなく、屈折率の差が0.7を超過すれば、ヘイズがひどく変わる問題が発生し、輝度が減少して製品の量産効率が低下する。散乱粒子211としては、ZrO2、TiO2、Al2O3、MgO、及びSiO2の中の少なくともいずれか一つに製造されることができ、粒子の形状は球形または様々な多角形の形状であることができる。散乱粒子211の大きさは0.1ないし1μmの範囲であることができる。このとき、大きさは粒子の平均直径を意味する。前記範囲の大きさの散乱粒子211を使用すれば、可視光領域帯の波長と似たような大きさの散乱粒子を使用することになるので、ミー散乱(Mie Scattering)効果を極大化して前方に散乱させることができ、これによって、特定の波長の光直進性を減少させることができて表示装置を見る角度によって色相が歪曲されて見えるカラーシフト現象を減少させることができる。また、散乱粒子211の充填率、すなわち、第2層21の全体の重量に対する散乱粒子211の含有量は0.01ないし3重量%範囲であることができる。含有量が0.01重量%未満で小さい場合には、カラーシフトを改善する効果が微々たるし、含有量が3重量%を超過して大きい場合には、輝度が低下してブラック視認性改善効果が微々たるものである。
一般的に、表示装置の上部に散乱粒子が分散されたフィルムを付着して使用する場合、全反射を除去してカラーシフトを多少改善することができるが、全反射を起こさない角度の光も散乱させることになって正面輝度を低下させ、表示装置がオフのとき、黒く見えるべき画面(ブラック視認性)が明るく見える問題がある。一方、本発明の実施例では、散乱粒子が分散された層及び凸部が具備された層を備える光学部材を用意して、これを位相差フィルム下部に位置させるので、正面輝度の低下が抑制されてカラーシフトを効率的に改善してブラック視認性を著しく向上させることができる。
次に、図2を参照して、光学部材の構造及び要素間屈折率の関係をより詳しく説明する。
光学部材は第1層22の厚さeが第2層21の厚さfと同じか、これより大きいことができる。例えば、第1層22の厚さeは0.2ないし130μmの範囲であることができ、第2層21の厚さfは0.1ないし130μmの範囲であることができる。第1層22の厚さeを100とすると、凸部221の高さc+dは60ないし100の範囲であることができる。また、凸部221の高さc+dは0.2〜80μmの範囲であることができ、凸部221の中の突出要素221bの高さcは0.1〜50μmの範囲であることができ、凸部221の中の残留部221aの高さdは0.1〜30μmの範囲であることができる。また、突出要素221bの頂点で第1層22の上部面までの高さbは0ないし50μmの範囲であることができる。すなわち、高さbが0の場合は、突出要素221bの頂点に合わせて第1層22の上部面が平坦化されるようにしたものである。
このとき、高さbが0よりも小さければ、カバー剤222が突出要素221bの高さより低い高さで被覆されて第1層の上部が平坦面に形成されなくて、第2層の上に結合される層との結合力を低下させるようになる。また、高さbが50μmよりも大きくなると、光学部材の透過度が低下し、これによって輝度を減少させるようになる。一方、凸部221の残留層221aで第1層22の上部面までの高さ、すなわち、カバー剤222の高さaは凸部221の突出要素221bの高さcよりも大きい。これは高さaが突出要素221bの高さcよりも小さければ、カバー剤222が突出要素221bの高さより低い高さbで被覆されて第1層22の上部が平坦面に形成されなくて、第1層22の上に結合される層との結合力を低下させるからである。また、カバー剤222の高さaは0.1ないし100μmの範囲であることができる。カバー剤222の高さaが低すぎると、凸部221を適切に被覆することができないし、カバー剤222の高さaが高すぎると、光の透過度が減少するようになる。
一方、光学部材の各要素は、適正な屈折率の関係を有する。例えば、ベース剤212の屈折率がn1であり、凸部221の屈折率がn2であり、カバー剤222の屈折率がn3であり、散乱粒子211の屈折率がn4であるとき、n2はn1及びn3より大きく、n1とn4は互いに異なる値を持つことができる。すなわち、n1<n2、n3<n2、n1≠n4の関係を有することができ、n1とn4の差は0.01ないし0.7の範囲であることができる。ここで、ベース剤212の屈折率n1が凸部221の屈折率n2よりも大きい場合には、界面で全反射で光抽出の効率が低下されて、カバー剤222の屈折率n3が凸部221の屈折率n2よりも大きい場合には、凸部221の集光効率が低下される。また、ベース剤212の屈折率n1と散乱粒子211の屈折率n4が同じ場合には、光散乱効果がほとんど消えるようになる。
次に、図3を参照して、光放出経路を詳しく説明する。図3は本発明の実施例による表示装置で光放出経路を概念的に図示する断面図である。
本発明の実施例の表示装置は、発光層10と位相差フィルム31との間に第1層22及び第2層21を備える光学部材が配置される。このことから、発光層10から発生する光を散乱及び屈折させることで、光抽出の効率を向上させ、イメージブラー現象を減少させて、カラーシフト現象を改善する。
発光層10から発生した光は、分散している散乱粒子211にぶつかって散乱される。すなわち、光が散乱粒子211によって散乱されて、複数の光に分散されながら前方に向かう。続いて、凸部221とカバー剤22の屈折率の差によって、前記光が境界面で屈折されて前方に向かう。すなわち、表示装置の側方向に向かわないで、偏光フィルム32の上面部に向かうように進行する。このように、散乱粒子211によって複数の光に散乱されて前方に向かうので、従来のようなイメージブラー現象を抑制して、カラーシフトを改善することができる。また、第1層22は、発光層10で発生した光が全反射して放出されることを抑制して、正面部に抽出されるようにすることで、光抽出の効率を向上させる。
次に、本発明の光学部材の多様な変形例を図4を参照して説明する。図4は本発明のいくつかの変形例による光学部材を図示する断面図である。
光学部材は第1層22の下部に第2層21を直接結合する(図4の(a))のほか多様な方式を有することができる。例えば、第1層22と第2層21との間に別途の第3層23を配置することもでき(図4の(b))、第1層22の上部に第2層21を配置することもできる(図4の(c))。ここで、第3層23は高分子樹脂を含むことができ、第3層23の挿入で第1層22と第2層21との結合を向上させることができ、光学部材を製造する工程を容易に遂行することができるようにする。また、第1層22と第2層21の順序を変更した場合には、光の経路が変更される。すなわち、図4の(a)の光学部材を表示装置に配置すると、前述したように、発光層から放出される光が散乱して屈折する。図4の(c)の光学部材を表示装置に配置すると、発光層から放出される光が屈折して散乱する。もちろん、この場合も光抽出の効率を向上させ、イメージブラー現象を減少させて、カラーシフト現象を改善することができる。また、光学部材で凸部221の形状を多様に変更することができる。これと関しては前述していて、例えば突出要素を三角プリズム要素として製造することができる(図4の(d))。
次に、本発明の表示装置の多様な変形例を図5を参照して説明する。図5は本発明のいくつかの変形例による表示装置を概略的に図示する断面図である。
表示装置で光学部材が発光層10の上部に配置されるほかに多様な変更を有することができる。例えば、円偏光層30の上部に透過窓(Cover glass)40が配置されることができ(図5の(a))、円偏光層30の上部にタッチパネル50が配置されることができ(図5の(b))、タッチパネル50が発光層10とパターン層20との間に配置されることもできる(図5の(c))。もちろん、以外にも様々な変更が可能である。
(実験例及び従来例)
以下では、本発明の具体的な実験例及び従来例を説明する。
以下では、本発明の具体的な実験例及び従来例を説明する。
実験例の光学部材は、ベース剤に散乱粒子を分散させた第1層と凸部を含む第2層を結合して製造した。まず、屈折率が1.5であるOCA(Optical Clear adhesive)のベース剤49.47重量%に屈折率が1.77であるアルミナ(Al2O3)散乱粒子0.5重量%と酢酸エチル(Ethyl acetate)50重量%、硬化剤0.03重量%を混合する。このような混合物、すなわち、散乱粒子の分散液を約200μmの厚さでコーティングし、100℃のオーブンで乾燥して約30μm厚さの第2層に製造した。以後、紫外線(UV)硬化性レジン(n=1.58)を第2層の一面上に塗布してインプリンティング(Imprinting)工程を介して成形してUV硬化器を介して硬化して突出要素を含む凸部を製造した。このとき、凸部の高さは約8μmであり、突出要素の間のピッチ(Pitch)は約30μmであった。そして、凸部上面に屈折率が1.47である低屈折率の光硬化性レジンをコーティングしてUV硬化器を介して硬化して第1層を製造した。
従来例は光学部材を使用していないか、マイクロレンズを光学部材として使用している。すなわち、従来例1は光学部材を使用していない場合であり、従来例2は光学部材にマイクロレンズが形成された層を使用した。従来例2の光学部材では、屈折率が1.58であるUV硬化性レジン(n=1.58)をPETフィルムの一面上に塗布してインプリンティング工程を介して成形し、UV硬化器を介して硬化して複数のマイクロレンズを製造した。このとき、マイクロレンズの高さは8μmであり、マイクロレンズの間のピッチは30μmであった。
前記ように製造された各光学部材を表示装置に配置し、光学性能を観察した。一般的に供給される商用化された有機発光表示パネル(OLEDパネル)を光源として活用して円偏光層として商用化された円偏光フィルムを活用し、その上部に前記各例の光学部材を設置し、EZコントラスト(Contrast)装備(Eldim社、フランス)を用いて視野角による輝度及び色度座標を測定し、VK−9500(キーエンス社、日本)装備を用いてピクセルのイメージを測定した。
すなわち、まず、別途の光学部材を設置していない場合(従来例1)の光学性能を観察するために、光源(OLEDパネル)の上部(光が外部に放出される面)に円偏光層を積層した。これをEZコントラスト装備を用いて、視野角による輝度及び色度座標を測定した。そして、イメージブラー現象を確認するために円偏光層を除去した後、VK−9500装備を用いてピクセルのイメージを測定した。
また、従来例2の光学性能を評価するために前記のような方法で、光源と円偏光層を積層した後、円偏光層の上部に従来例2の光学部材を積層し、EZコントラスト装備を用いて視野角による輝度及び色度座標を測定した。そしてイメージブラー現象を確認するために円偏光層を除去した後、VK−9500装備を用いてピクセルのイメージを測定した。
また、実験例の光学性能を評価するために前記のような方法で、光源と円偏光層を積層しながらその間に実験例の光学部材を配置し、EZコントラスト装備を用いて視野角による輝度及び色度座標を測定した。そして、イメージブラー現象を確認するために円偏光層を除去した後、VK−9500装備を用いてピクセルのイメージを測定した。
表1には前記の輝度及び色度座標の数値を示し、図6は本発明の実験例及び従来例の視野角による色度座標グラフであり、図7は本発明の実験例及び従来例のピクセルのイメージ写真である。
表1は前記の輝度及び色度座標を示したものとして、輝度は表示装置上に配置された光学部材の上部の領域の中の9個の地点でそれぞれ測定された輝度値の平均値を意味する。色度座標(u’,v’)は測定されたCIE 1931(x,y)の値に基づいて、下記数式(1)を通じてCIE 1976 UCS(u’,v’)の値に変換した後、0度を1の値に標準化(Normalization)して比較した。
表1及び図6に示すように、実験例は従来例1及び2に比べて輝度が増加したことが分かる。また、実験例は従来例1及び2に比べてカラーシフト現象が改善したことを分かる。すなわち、従来例1の光学部材を使用していない表示装置の場合及び従来例2のマイクロレンズを光学部材として使用する場合には、視野角が増加するによってカラーシフト現象がひどく現れることが分かる。特に、60度以上で色の変化が急激に起こることが分かる。一方、実験例、すなわち表示装置の位相差フィルムの下部に本発明の実施例の光学部材を適用する場合には、視野角が増加しても色の変化が緩やかに現れていて、このことからカラーシフト現象が改善されることが分かる。
また、図7に示すように、有機発光表示パネルは別途の光学部材を設置していない従来例1の場合、図7の(a)のようなピクセルのイメージを得ることができる。しかし、従来例2の場合、すなわち、表示パネルの最外殻にマイクロレンズが形成された層を適用する場合には、各ピクセルが重なって鮮明な像を得ることができず、画面が歪曲される現象が観察された(図7の(b))。一方、実験例の場合、すなわち、表示パネルの位相差フィルムの下部に本発明の実施例の光学部材を適用する場合には、ピクセルが重畳される現象が改善されて明確なイメージを得ることができた(図7の(c))。
前記では、有機発光表示装置を例えて説明したが、これに限定されず、光抽出の効率を向上させ、イメージブラー及びカラーシフトの現象を改善しようとする様々な発光装置またはディスプレー装置に適用することができる。
本発明の技術的思想は、前記実施例に基づいて具体的に記述されたが、前記実施例はその説明のためのものであり、その制限のためではないことを周知しなければならない。また、本発明の技術分野で当業者は本発明の技術思想の範囲内で多様な実施例が可能であることを理解できるだろう。
10 発光層
20 パターン層
21 第2層
22 第1層
30 円偏光層
20 パターン層
21 第2層
22 第1層
30 円偏光層
Claims (24)
- 複数の突出要素を備える凸部と、前記凸部よりも屈折率が小さいカバー剤を備える第1層と、
前記第1層の少なくとも一面上に位置して、内部に複数の散乱粒子が分散された第2層と、を含む光学部材。 - 前記第2層は、ベース剤を含み、前記ベース剤に前記散乱粒子が分散される請求項1に記載の光学部材。
- 前記カバー剤及び前記ベース剤の中の少なくともいずれか一つは接着剤を含む請求項2に記載の光学部材。
- 前記第1層と前記第2層との間には、高分子樹脂を含む第3層が配置される請求項1に記載の光学部材。
- 前記凸部と前記カバー剤の屈折率の差が0.01ないし0.4の範囲である請求項1に記載の光学部材。
- 前記突出要素は、一方向に延びる棒状及び互いに分離されている島状の中の少なくともいずれか一つを含み、前記突出要素は、互いに接触するか離隔して配置される請求項1に記載の光学部材。
- 前記突出要素の断面形状は多角形、半円形、楕円形の中の少なくともいずれか一つを含む請求項6に記載の光学部材。
- 前記第1層の厚さは前記第2層の厚さと同じか大きい請求項1ないし請求項7のいずれか一項に記載の光学部材。
- 前記第1層の厚さを100としたとき、前記凸部の高さは60ないし100の範囲である請求項1ないし請求項7のいずれか一項に記載の光学部材。
- 前記突出要素の頂点から前記第1層の上部面までの高さは0ないし50μmの範囲である請求項1ないし請求項7のいずれか一項に記載の光学部材。
- 前記ベース剤の屈折率がn1であり、前記凸部の屈折率がn2であり、前記カバー剤の屈折率がn3であり、前記散乱粒子の屈折率がn4であるとき、n2はn1及びn3より大きく、n1とn4は互いに異なる値を持つ請求項2または請求項3に記載の光学部材。
- 前記n1と前記n4の差は0.01ないし0.7の範囲である請求項11に記載の光学部材。
- 光が発生する発光層と、
前記発光層上に形成される円偏光層と、
前記発光層と前記円偏光層との間に配置され、複数の突出要素を備える凸部を含む第1層と、前記第1層の少なくとも一面上に位置して内部に複数の散乱粒子が分散された第2層を含むパターン層と、を含む表示装置。 - 前記円偏光層は、位相差フィルム(QWP)及び前記位相差フィルム(QWP)上に形成された偏光フィルムを含む請求項13に記載の表示装置。
- 前記円偏光層の上部あるいは前記発光層と前記パターン層との間にタッチパネルが配置される請求項13に記載の表示装置。
- 前記第1層は、前記位相差フィルムと接触して、前記第2層は、発光層と接触する請求項14に記載の表示装置。
- 前記第1層と前記第2層との間には、高分子樹脂を含む第3層が配置される請求項16に記載の表示装置。
- 前記第1層は、前記凸部の上部にはカバー剤が位置し、前記カバー剤と前記凸部との間の屈折率の差が、前記凸部と空気との間の屈折率の差より小さく、
前記第2層はベース剤を含み、前記ベース剤に前記散乱粒子が分散される請求項13に記載の表示装置。 - 前記ベース剤の屈折率がn1であり、前記凸部の屈折率がn2であり、前記カバー剤の屈折率がn3であり、前記散乱粒子の屈折率がn4であるとき、n2はn1及びn3より大きく、n1とn4は互いに異なる値を持つ請求項18に記載の表示装置。
- 前記カバー剤及び前記ベース剤の中の少なくともいずれか一つは接着剤を含む請求項18に記載の表示装置。
- 前記第1層の厚さを100としたとき、前記凸部の高さは60ないし100の範囲である請求項13ないし請求項20のいずれか一項に記載の表示装置。
- 前記突出要素の頂点から前記第1層の上部面までの高さは0ないし50μmの範囲である請求項13ないし請求項20のいずれか一項に記載の表示装置。
- 前記カバー剤の高さは0.1ないし100μmの範囲であり、前記突出要素の高さは0.1ないし50μmの範囲である請求項18ないし請求項20のいずれか一項に記載の表示装置。
- 前記散乱粒子は前記第2層の全体重量に対して0.01ないし3重量%範囲に含有される請求項13ないし請求項20のいずれか一項に記載の表示装置。
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