KR102445775B1 - 편광판 및 이를 이용한 표시 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 편광판의 제조에 있어서, 편광판의 중심 광학층이나 보호층을 형성면으로 이용하여 분할 패턴된 패턴드 리타더를 포함하여, 편광판 자체에 외부광 반사 방지 기능을 겸할 수 있는 편광판 및 이를 이용한 표시 장치에 관한 것으로, 본 발명의 편광판은, 제 1 투과축을 갖는 편광 광학층과, 상기 편광 광학층의 하면에, 각각 λ/4의 위상지연을 가지며, 서로 교차된 광축을 갖는 제 1 영역 및 제 2 영역을 교번하여 갖는 패턴드 리타더를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

편광판 및 이를 이용한 표시 장치 {Polarizer Plate and Display Device Using the Same}

본 발명은 편광판의 제조에 있어서, 편광판의 중심 광학층이나 보호층을 형성면으로 이용하여 분할 패턴된 패턴드 리타더를 포함하여, 편광판 자체에 외부광 반사 방지 기능을 겸할 수 있는 편광판 및 이를 이용한 표시 장치에 관한 것이다.

다양한 정보를 화면으로 구현하는 영상 표시 장치는 정보 통신 시대의 핵심 기술로 더 얇고 더 가볍고 휴대가 가능하면서도 고성능의 방향으로 발전하고 있다. 공간성, 편리성의 추구로 구부릴 수 있는 플렉시블(Flexible) 디스플레이가 요구되면서 평판 표시 장치로 유기 발광층의 발광량을 제어하는 유기 발광 장치가 근래에 각광받고 있다.

유기 발광 표시 장치는 상, 하부 기판 사이에 제 1 전극, 유기 발광층 및 제 2 전극이 차례로 적층된 유기 발광 표시 패널을 포함한다. 유기 발광 표시 패널은 유기 발광층 양단의 제 1, 제 2 전극에 전계가 형성되어, 유기 발광층 내에 전자와 정공을 주입 및 전달시켜 서로 결합할 때의 결합 에너지에 의해 발광되는 전계 발광 현상을 이용한다.

상기와 같은 유기 발광 표시 장치는 액정 표시 장치와 달리 별도의 광원을 필요로 하지 않으므로 액정 표시 장치에 비해 가볍고 두께가 얇다. 또한, 낮은 소비 전력, 높은 휘도 및 높은 반응 속도 등의 고품위 특성을 가져, 휴대용 전자 기기의 차세대 표시 장치로 주목받고 있다.

한편, 유기 발광 표시 장치는 투과 방향에 따라 상부 발광형(Top Emission Type)과 하부 발광형(Bottom Emission Type)으로 나뉜다. 하부 발광형은 안정성 및 공정의 자유도가 높은 반면 개구율의 제한이 있어 고해상도 제품이 적용하기 어려우므로, 최근에는 고개구율 및 고해상도를 갖는 상부 발광형에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다.

그런데, 유기 발광 표시 장치는 외부광의 세기에 따라 콘트라스트가 크게 감소한다. 따라서, 유기 발광 표시 장치는 유기 발광 표시 패널 상에 반사방지부를 구비하여 외부광에 의한 콘트라스트의 저하를 방지함으로써 시인성을 향상시킬 수 있다.

이하, 도면을 참조하여 일반적인 유기 발광 표시 장치를 살펴본다.

도 1은 일반적인 유기 발광 표시 장치의 단면도이며, 도 2는 도 1의 구조 적용시 위상차 필름에서의 파장 분산 특성을 나타낸 그래프이다.

도 1과 같이, 일반적인 유기 발광 표시 장치는 외부에서 들어오는 자연광이 시청자에게 시인되지 않도록, 유기 발광 표시 패널(10) 상에 위상차 필름(20) 및 편광판(30)을 적층시켜 배치한다.

여기서, 상기 위상차 필름(20)은 QWP(Quarter Wave Plate) 필름으로, 광의 편광상태를 바꾸는 기능을 갖는 것으로, 특정 투과축으로 들어온 선형 광을 원 편광시켜 전달시키고, 유기 발광 표시 패널(10)에서 반사되어 들어온 역전된 원편광의 광을 다시 특정 투과축과 교차된 방향의 선편광으로 변화하여 전달한다.

상기 편광판(30)은 일반적으로 중심의 편광 광학층으로 갖고, 그 표면 보호를 위해, 상하에 보호층을 구비한 적층 구성의 필름이다.

이 구성에 따라 외부광의 반사 경로를 살펴보면, 상기 위상차 필름(20)은 편광판(30)의 투과축에서 투과광에 대해 λ/4의 위상차를 갖는 것으로, 외부광이 편광판(30)을 거쳐 위상차 필름(20)을 통과시, 원편광되어 입사되고, 상기 유기 발광 표시 패널(10)의 반사 전극에서 반사가 일어나 반대 반향으로 원편광된 광이 다시 위상차 필름(20)으로 들어와 편광판(30)의 투과축과 90° 교차된 방향으로 선편광되어 출사되어, 이는 편광판(30)의 흡수축에 일치하여, 편광판(30)에서 반사광이 차단되어, 외부광의 시인을 방지할 수 있는 것이다.

그런데, 일반적인 유기 발광 표시 장치는 상기 위상차필름(20)으로 COP(Cyclo Olefin Polymer) 필름을 사용하는데, 그 두께가 약 50㎛ 정도로 두껍고, 상기 위상차 필름(20)과 편광판(30)은 사이에 접착층(미도시) 등을 개재하여 부착하여, 유기 발광 표시 패널(10) 상부의 광학 구성이 두꺼워져 유기 발광 표시 장치의 박형화를 달성하기 어렵다.

또한, 유기 발광 표시 장치로 입사되는 외부광은 단일 파장이 아니고 가시광선 파장 영역 전체에 걸쳐 입사되기 때문에, 파장대별로 위상차필름(20)의 투과율이 상이하여 선편광에서 원편광 또는 원편광에서 선편광으로 변환될 때 불완전하다. 더욱이, 도 2와 같이, 구체적으로 레드 파장대와 블루 파장대의 투과율이 상대적으로 그린 파장대의 투과율보다 높아 유기 발광 표시 장치의 블랙 모드에서 레드와 블루가 투과됨으로써 블랙이 아닌 바이올렛 컬러가 구현되는 문제가 있다. 즉, 일반적인 유기 발광 표시장치에서는 외부광 반사 방지를 위한 위상차 필름을 구비하는 경우, 컬러 쉬프트가 발생되는 문제가 있다.

도 3은 도 1의 위상차 필름 형성 방법을 나타낸 도면이다.

한편, 도 3과 같이, COP 원장 필름(40)은 롤의 진행 방향으로 광축을 가진 상태로 감겨져 구비되는데, 유기 발광 표시 장치에 이용되기 위해서는, 편광판의 투과축과 45° 틀어진 광축을 가져야 하므로, COP 원장 필름의 광축이 편광판의 광축과 45°과 틀어진 상태로 유기 발광 표시 장치의 유기 발광 패널 크기에 상당한 크기로 갖는 형태로 재단한다. 이 경우, COP 원장 필름에서 실제 위상차 필름으로 유효하게 이용되는 부분이 전체 면적에 50% 가 되지 않아, 그 효율성이 떨어지며, 또한, 이는 비용 상승을 초래하는 원인이 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 편광판의 제조에 있어서, 편광판의 중심 광학층이나 보호층을 형성면으로 이용하여 분할 패턴된 패턴드 리타더를 포함하여, 편광판 자체에 외부광 반사 방지 기능을 겸할 수 있는 편광판 및 이를 이용한 표시 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 편광판은, 제 1 투과축을 갖는 편광 광학층과, 상기 편광 광학층의 하면에, 각각 λ/4의 위상지연을 가지며, 서로 교차된 광축을 갖는 제 1 영역 및 제 2 영역을 교번하여 갖는 패턴드 리타더를 포함하여 이루어진 것에 그 특징이 있다.

상기 편광판은 상기 편광 광학층 상면에 위치한 제 1 보호층 및 상기 패턴드 리타더 하측에 위치한 점착층을 더 포함할 수 있다.

또한, 동일한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 표시 장치는, 복수개의 픽셀을 갖는 표시 패널; 및 상기 표시 패널 상부에, 제 1 투과축을 갖는 편광 광학층과, 상기 편광 광학층의 하면에, 각각 λ/4의 위상지연을 가지며, 서로 교차된 광축을 갖는 제 1 영역 및 제 2 영역을 교번하여 갖는 패턴드 리타더를 갖는 편광판을 포함하여 이루어짐에 또 다른 특징이 있다.

이 때, 상기 제 1 보호층 상에 하드 코팅층을 더 갖는 것이 바람직할 수 있다.

또한, 상기 제 1 영역 및 제 2 영역은 각각 상기 픽셀을 단위로 배치되거나 상기 제 1 영역 및 제 2 영역은 세로로 반분된 픽셀을 단위로 배치되는 것이 바람직할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 편광판 및 이를 이용한 표시 장치는 다음과 같은 효과가 있다.

본 발명의 편광판은 선형 편광층과 위상 지연층을 함께 갖되, 상기 위상 지연층을 픽셀별로 또는 1/2 서브 픽셀별로 위상 지연축을 달리하여 형성하여, 표시 패널 상의 반사 방지 기능을 컬러 쉬프트 없이 가질 수 있다.

또한, 위상 지연층을 선형 편광층(편광 광학층)의 일면에 직접 코팅하여, 이에 광배향으로 위상 지연축을 영역별로 달리 정의함으로써, 별도의 필름으로 위상 지연필름을 갖는 구조 대비 그 두께를 현저히 줄일 수 있다.

그리고, 편광판 내부에 반사 방지 기능을 갖게 하고, 또한 3D 리타더 등을 편광판 내에 더 포함시켜 편광판이 가질 수 있는 여러 기능을 혼합하여 편광판의 기능을 여러 용도로 확장시킬 수 있다.

또한, 상기 편광판은 유기 발광 표시 패널 상부를 덮어 인캡슐레이션 기능을 겸할 수 있다.

도 1은 일반적인 유기 발광 표시 장치의 단면도
도 2는 도 1의 구조 적용시 위상차 필름에서의 파장 분산 특성을 나타낸 그래프
도 3은 도 1의 위상차 필름 형성 방법을 나타낸 도면
도 4는 본 발명의 제 1 실시예의 편광판 제조 방법에 따라 제조된 편광판의 중심부를 나타낸 단면도
도 5는 2도메인의 패턴드 리타더의 광축과 편광광학층의 흡수축 관계를 나타낸 도면
도 6은 본 발명의 제 2 실시예의 편광판 제조 방법에 따라 제조된 편광판의 중심부를 나타낸 단면도
도 7a 내지 도 7f는 본 발명의 편광판의 여러 실시 형태를 나타낸 단면도
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 편광판의 패턴드 리타더와 픽셀 대응 관계를 나타낸 평면도
도 9는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 표시 장치를 나타낸 단면도
도 10은 도 9의 표시 장치에 이용된 일 형태의 표시 패널을 나타낸 단면도
도 11은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 표시 장치를 나타낸 단면도
도 12는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 표시 장치를 나타낸 단면도
도 13a 및 도 13b는 일반적인 위상차 필름을 적용시와, 본 발명의 패턴드 리타더를 적용한 편광판 적용시 전방위 시야각에서 컬러 쉬프트 발생 여부를 나타낸 시뮬레이션도

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 편광판 및 이를 이용한 표시 장치를 상세히 설명하면 다음과 같다.

<편광판>

도 4는 본 발명의 제 1 실시예의 편광판 제조 방법에 따라 제조된 편광판의 중심부를 나타낸 단면도이다.

도 4와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 편광판 제조 방법은, 제 1 투과축을 갖는 편광 광학층(105)의 일면에, 각각 λ/4의 위상지연(550nm 파장에서, 약 137.5nm의 위상 지연)을 가지며, 서로 교차된 광축(위상 지연축)을 갖는 제 1 영역(120a) 및 제 2 영역(120b)을 교번하여 갖는 패턴드 리타더(120)를 형성하는 것이다.

상기 편광 광학층(105)은 폴리 비닐 알코올(Poly Vinyl Alcohol; PVA)로 이루어지며, 제 1 투과축과 일치하는 외부광은 통과시키고 제 1 투과축과 일치하지 않는 외부광은 흡수한다. 상기 편광 광학층(105)은 제 1 투과축을 정의하도록 편광자인 요오드를 흡수한 PVA(Poly Vinyl Alcohol)을 연신하여 제작된다.

여기서, 상기 편광 광학층(105)의 일면은 도 4에 도시된 바와 같이, 표시 패널(미도시, 도면의 패턴드 리타더 하부에 위치함)에 보다 인접한 하면으로, 이는 상측에서 들어오는 외부광의 광이 먼저 선편광되어 들어온 후, 원편광 기능을 갖는 패턴드 리타더로 전달되게 하기 위함이다.

상술한 본 발명의 제 1 실시예에 따른 편광판 제조 방법은, 편광판의 코어층인 편광 광학층(105)을 패턴드 리타더(120)의 형성면으로 이용하여, 외부광 반사 방지를 위해, 종래 별도의 위상차 필름과 편광판을 부착하던 방식과 대비하여, 편광판 제조 과정 중에, 위상차 기능을 갖는 패턴드 리타더를 코팅 방식으로 형성한 것이다.

종래에는, 상기 위상차 기능을 위해 별도의 위상차 필름을 이용하였는데, 이의 두께는 50㎛로 표시 장치의 전체 두께를 늘리는 주요 원인이 되었고, 재단에서의 비효율로 인해 위상차 필름 배치에 고가의 비용이 요구되었었다. 이에 반해, 본 발명의 편광판은 그 제조 과정 중 편광 광학층의 일면에, 반응성 액정층을 코팅한 후, 이를 광배향하여 영역별로 광축(위상 지연축)을 달리하는 제 1, 제 2 영역(120a, 120b)을 정의하여 패턴드 리타더(120)를 형성하여, 상기 패턴드 리타더(120)의 총 두께를 0.5 내지 3㎛로 줄일 수 있어, 두께를 18배 내지 100배 수준으로 줄일 수 있으며, 또한, 별도 편광판의 투과축과 대비된 광축 배열을 위해, 재단의 필요없이, 코팅된 반응성 액정층에, UV 편광을 달리하여, 그 광축을 정의할 수 있다. 즉, 반응성 액정층은 상기 편광 광학층(105)의 크기 정도만 요구되는 것으로, 재단 과정에서 버려지는 재료가 없어, 비용 절감과 두께 절감의 큰 이점이 있다.

상기 제 1 영역(120a)은 상기 제 1 투과축에 대해, +30° 내지 +60°의 광축을 가지며, 상기 제 2 영역(120b)은 상기 제 1 투과축에 대해 +120° 내지 +150°의 광축을 가질 수 있다. 이와 같이, 제 1 영역(120a)과 제 2 영역(120b)에서 교차된 광축 배치로, 상기 편광 광학층(105)에서, 서로 상기 패턴드 영역의 제 1 영역과 제 2 영역으로 들어오는 광이 제 1 투과축을 따른 선평광일 때, 각각 좌원 편광/우원 편광의 서로 반대 방향으로 원편광하여, 하부의 표시 패널(미도시)로 입사되었다가, 표시 패널에 구비된 반사성 물질에 의해 재반사되어 상기 패턴드 리타더(120)의 각 제 1, 제 2 영역에 원래 입사된 원편광에 대해 각각 역전된 원편광으로 들어오게 되며, 각 영역에서는 상기 제 1 투과축에 교차하는 방향(흡수축)을 따른 선편광으로 출사된다.

여기서, 제 1 영역(120a)과 제 2 영역(120b)에서 정의된 광축은 각각 위상 지연축이며, 이러한 광축 분배로 상기 패턴드 리타더는 2 도메인을 갖는 형태로 배향될 수 있는 것이다.

도 5는 2도메인의 패턴드 리타더의 광축과 편광광학층의 흡수축 관계를 나타낸 도면이다.

한편, 2 도메인의 패턴드 리타더는, 반응성 액정층으로 이루어진 패턴드 리타더의 제 1 영역과 제 2 영역이 광 배향시 각각 제 1 영역의 액정은 제 1 방향으로 광배향되고, 제 2 영역의 액정은 제 2 방향으로 광배향되는데, 도 5는, 일예로, 제 1 방향이 상기 편광 광학층의 흡수축에 대해 +45° 틀어진 상태를, 제 2 방향이 상기 편광 광학층의 흡수축에 대해 +135° 틀어진 상태를 나타낸다. 도시된 예는 일예로, 상기 제 1 영역(120a)은 상기 제 1 투과축에 대해, +30° 내지 +60° 범위의 광축을 가질 수 있으며, 상기 제 2 영역(120b)은 상기 제 1 투과축에 대해 +120° 내지 +150° 범위의 광축을 가질 수 있다.

단일 방향으로 패턴드 리타더의 액정이 배향된다면, 시야각에 따라 액정의 장축과 단축에서의 굴절률 차를 심하게 느끼겠지만, 본 발명의 패턴드 리타더는, 상기 제 1, 제 2 영역의 액정들은 서로 다른 방향으로 배향되어, 전방위 시야각에서 굴절률 차를 서로 보상하는 관계를 가져 컬러 쉬프트없이 정상 이미지를 시감할 수 있게 된다.

도 6은 본 발명의 제 2 실시예의 편광판 제조 방법에 따라 제조된 편광판의 중심부를 나타낸 단면도이다.

도 6과 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 편광판 제조 방법은, 상술한 제 1 실시예와 비교하여, 패턴드 리타더(120)의 형성면으로, 보호층(125)을 이용한 것으로, 상기 보호층(125)은 트리-아세테이트셀룰로오즈 필름(tri-acetate cellulose film)이나 아크릴(acryl) 등으로 이루어진다.

즉, 미리 일면에 보호층(125)이 마련된 편광 광학층(105)을 준비한 후, 상기 노출된 보호층(125)에 상술한 방식으로 서로 교차하는 광축(위상 지연축)을 갖는 제 1, 제 2 영역(120a, 120b)을 갖는 패턴드 리타더(120)를 형성한다.

편광판은 상기 편광 광학층(105)을 보호하기 위해, 보호층을 상하로 구비하여야 하는데, 상술한 제 1 실시예에 따른, 편광판 제조 방법에 있어서는, 패턴드 리타더(120)를 형성한 후, 그 표면에 하부 보호층을 형성할 수 있으며, 제 2 실시예에 있어서는, 미리 하부 보호층을 형성 후에, 상기 하부 보호층을 형성면으로 하여 패턴드 리타더를 코팅하여 형성하는 것이다.

이어, 본 발명의 편광판의 구체적인 단면 형태를 여러 실시예를 통해 살펴본다.

도 7a 내지 도 7f는 본 발명의 편광판의 여러 실시 형태를 나타낸 단면도이다.

도 7a 내지 도 7c는 3D 표시용의 편광판이며, 도 7d 내지 도 7f는 2D 표시용의 편광판이다. 3D 표시용의 편광판의 경우, 별도의 3D 리타더를 편광판 내부에 더 구비하였다. 또한, 도 7a 내지 도 7f는 편광 기능과 함께, 외부광에 대한 반사 방지 기능을 함께 갖는 것이다.

도 7a의 편광판(100a)은 위에서부터 차례로, 제 1 보호층(115), 3D 리타더(140), 편광 광학층(105), 서로 다른 위상 지연축을 갖는 제 1, 제 2 영역을 갖는 패턴드 리타더(120) 및 점착층(130)이 적층되어 있다.

여기서, 상기 3D 리타더(140)은, 열별 또는 행별 편광축이 서로 교차하여 배열되어 있다. 그리고, 이러한 서로 다른 편광축 배열은 좌안과 우안에 대한 선택적 영상 투과를 위한 것으로, 경우에 따라 하부의 패턴드 리타더(120)의 제 1, 제 2 영역(120a, 120b)의 배열과 동일하게 배치시킬 수 있으나, 반드시 패턴드 리타더(120)의 제 1, 제 2 영역(120a, 120b)의 배열과 동일할 필요는 없다.

그리고, 도 7a에 도시된 패턴드 리타더(120)는 상기 편광 광학층(105)의 하면에 바로 코팅된 것으로, 상기 패턴드 리타더(120)는 광배향으로 그 위상 지연축이 정의된 후에는, 일종의 보호층의 기능을 겸할 수도 있다.

상기 점착층(130)은 일종의 감압 접착체(PSA: Pressure Sensitive Adhesive)이며, 이는 상기 편광판을 표시 패널이나, 특정 플레이트에 부착시키기 위해 구비되는 것이다. 그리고, 그 성분으로는 아크릴계, 우레탄계, 폴리이소부틸렌계, SBR(Styrenebutadienerubber)계, 고무계, 폴리비닐에테르계, 에폭시계, 멜라민계, 폴리에스테르계, 페놀계 또는 실리콘계 수지 또는 이들의 공정합체 등이 사용될 수 있다. 특히, 점착층(130)은 유기 발광 표시 패널(300)로 수분이 침투하는 것을 방지할 수 있는 물질로 형성되는 것이 바람직하며, 내열성이 우수한 아크릴계 수지 또는 실리콘계 수지로 형성되는 것이 바람직하다.

실제 편광판의 부착 공정은, 도 7a의 적층체 구조를 갖는 편광판과, 상기 편광판의 가장 하면의 점착층(130)을 덮는 박리 필름이 이층 구조로 롤 상으로 감겨져, 표시 패널의 면적에 대응하여 박리 필름은 벗겨지고, 상기 편광판의 점착층(130) 면에 상기 표시 패널이 부착되어 표시 패널의 크기로 재단되어 이용된다.

도 7b의 편광판(100b)은 도 7a의 편광판(100a)에 대비하여, 상기 패턴드 리타더(120)와 점착층(130) 사이에 추가로, 제 2 보호층(125)을 더 구비한 것을 차이점으로 한다. 이 경우, 도 7a에 대비하여, 상기 패턴드 리타더(120)의 배향 안정성을 꾀할 수 있다.

도 7c의 편광판(100c)은, 도 7a의 편광판(100a)에 대비하여, 상기 편광 광학층(105)의 하면과 패턴드 리타더(120) 사이에 제 2 보호층(125)을 형성한 것이다. 이는 먼저 제 2보호층(125)을 상기 편광 광학층(105)의 하면에 형성한 후, 상기 제 2 보호층(125)을 베이스 기재로 이용하여, 그 표면에 반응성 액정층을 코팅하고, 이에 광 배향하여, 제 1, 제 2 영역을 갖는 패턴드 리타더(120)를 형성한 것이다. 이러한 구조는 상기 편광 광학층(105)의 안정성을 더 고려한 것이다.

또한, 도 7d의 편광판(100d)은, 위에서부터 차례로, 제 1 보호층(115), 편광 광학층(105), 서로 다른 위상 지연축을 갖는 제 1, 제 2 영역을 갖는 패턴드 리타더(120) 및 점착층(130)이 적층되어 있다.

도 7d에 도시된 패턴드 리타더(120)는 상기 편광 광학층(105)의 하면에 바로 코팅된 것으로, 상기 패턴드 리타더(120)는 광배향으로 그 위상 지연축이 정의된 후에는, 일종의 보호층의 기능을 겸할 수도 있다.

상기 점착층(130)은 일종의 감압 접착체(PSA: Pressure Senstive Adhesive)이며, 이는 상기 편광판을 표시 패널이나, 특정 플레이트에 부착시키기 위해 구비되는 것이다.

도 7e의 편광판(100e)은, 도 7d의 편광판(100d)에 대비하여, 상기 패턴드 리타더(120)와 점착층(130) 사이에 추가로, 제 2 보호층(125)을 더 구비한 것을 차이점으로 한다. 이 경우, 도 7d에 대비하여, 상기 패턴드 리타더(120)의 배향 안정성을 꾀할 수 있다.

도 7f의 편광판(100f)은, 도 7d의 편광판(100d)에 대비하여, 상기 편광 광학층(105)의 하면과 패턴드 리타더(120) 사이에 제 2 보호층(125)을 형성한 것이다. 이는 먼저 제 2보호층(125)을 상기 편광 광학층(105)의 하면에 형성한 후, 상기 제 2 보호층(125)을 베이스 기재로 이용하여, 그 표면에 반응성 액정층을 코팅하고, 이에 광 배향하여, 제 1, 제 2 영역을 갖는 패턴드 리타더(120)를 형성한 것이다. 이러한 구조는 상기 편광 광학층(105)의 안정성을 더 고려한 것이다.

한편, 상술한 편광판은 가장 최상층에 표면을 보호할 수 있는, 하드 코팅층을 별도로 더 구비할 수도 있다.

한편, 본 발명의 편광판에서 패턴드 리타더의 표시 패널에 정의되는 픽셀의 크기를 고려하여 제 1, 제 2 영역이 정의된다.

도 8a 및 도 8b는 본 발명의 편광판의 패턴드 리타더와 픽셀 대응 관계를 나타낸 평면도이다.

표시 장치가 R, G, B 서브 픽셀(310a, 310b, 310c)을 매트릭스 형태로 구비한다고 할 때, 하나의 R, G, B, 서브 픽셀의 한 세트가 한 픽셀(310)을 이룬다. 그리고, 이러한 픽셀들이 표시 패널에 복수개의 배치되어 있다.

이러한 R, G, B 서브 픽셀의 배치는 일 예이며, 경우에 따라 R, G, B, W의 배치를 가질 수도 있고, 혹은 색상을 달리하여 광 혼합시 백색 광이 출사될 수 있는 복수개의 색조합의 서브 픽셀로 배치될 수도 있다.

도 8a의 경우는, 한 픽셀에 대응되는 크기로, 패턴드 리타더(120)의 제 1 영역(120a)과 제 2 영역(120b)을 갖는 것으로, 제 1 영역(120a)과 제 2 영역(120b)은 서로 다른 인접한 픽셀에 배치된 것이다.

즉, 상기 패턴드 리타더(120)의 각 영역은 각 픽셀의 피치(p-가로 폭) 및 세로 길이(s)의 사이즈에 대응되어 배치된다.

도 8b의 경우는, 한 픽셀의 세로 길이(S)를 반분한 크기로, 제 1 영역(120a)과 제 2 영역(120b)을 갖는 것으로, 이 경우에는, 제 1 영역(120a)과 제 2 영역(120b)이 한 픽셀의 상반부, 하반부를 차지하여 대응된다.

어느 경우이던 본 발명의 패턴드 리타더는 서로 위상 지연축을 달리하는 제 1 영역(120a)과 제 2 영역(120b)을 교번 배치하여 2 도메인 효과를 갖는 것으로, 패턴드 리타더를 이루는 반응성 액정층의 다른 배향 특성으로 컬러 쉬프트를 방지하기 위함이다.

이하, 상술한 편광판을 이용한 표시 장치에 대해 설명한다.

<표시 장치>

도 9는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 표시 장치를 나타낸 단면도이며, 도 10은 도 9의 표시 장치에 이용된 일 형태의 표시 패널을 나타낸 단면도이다.

또한, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 표시 장치는, 복수개의 픽셀을 갖는 표시 패널(300) 및 상술한 도 7a 내지 도 7f 중 어느 하나의 구조로 이루어진 편광판을 포함하여 이루어진다.

이 경우, 상기 편광판(도 9a의 100a, 도 7b 내지 도 7f의 편광판 중 하나로 대체될 수 있다)은 외부광 반사 방지 기능을 갖는 것으로, 이러한 용도를 위해 상기 편광판 하부의 표시 패널은 내부 반사 금속을 포함한 표시 패널일 수 있으며, 일 예로, 유기 발광 표시 패널일 수 있다.

도 10은, 유기 발광 표시 패널을 나타낸 것으로, 제 1 기판(301) 상에, 각 서브 픽셀별로 구비된 박막 트랜지스터(305)와, 상기 박막 트랜지스터(305)와 접속된 제 1 전극(302)과, 인접한 서브 픽셀들의 경계를 구분하는 뱅크(304)와, 뱅크(304) 사이에 대응되어 각 서브 픽셀들에 구비된 R, G, B 유기 발광층(303: 303a, 303b, 303c) 및 상기 R, G, B 유기 발광층(303a, 303b, 303c)을 전면 덮는 제 2 전극(306)을 포함하여 이루어진다. 또한, 상기 제 2 전극(306) 상부에는 보호막 또는 보호 필름(307)이 더 구비된다.

상술한 유기 발광 표시 패널의 예는, 각 서브 픽셀별로 서로 다른 색상의 광을 발광하는 유기 발광층을 구비하는 예를 나타낸 것이고, 이와 달리, 뱅크를 구비하지 않고, 전면 백색 발광층을 구비하고, 별도의 컬러 필터층으로 서브 픽셀별 색상을 구분할 수도 있을 것이다.

상기 유기 발광층은 제 1 전극과 제 2 전극에서 각각 주입된 정공과 전자가 결합하여 형성된 엑시톤(Exciton)이 기저상태로 떨어지면서 광이 발광되는 층이다. 제 1 전극과 유기 발광층 사이에 형성된 정공 수송층은 유기 발광층으로 정공이 잘 주입되도록 하기 위한 것으로 정공 주입층을 더 포함할 수 있다. 또한, 유기 발광층과 제 2 전극 사이에 형성된 전자 수송층은 유기 발광층으로 전자가 잘 주입되도록 하기 위한 것으로 전자 주입층을 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 제 1 전극, 유기 발광층 및 제 2 전극과 이들 사이의 층간의 유기막들을 포함하여 유기 발광 다이오드라 하며, 상기 박막 트랜지스터와 상기 유기 발광 다이오드는 어레이 형태로 형성된다.

그런데, 유기 발광 표시 장치는 외부광의 세기에 따라 콘트라스트가 크게 감소한다. 따라서, 유기 발광 표시 장치는 외부광에 의한 콘트라스트의 저하를 방지하여 시인성을 향상시키기 위해 유기 발광 표시 패널(300) 상에 상기 편광판(100a)을 구비하는 것이다.

도 9는 제 1 실시예에 따른 표시 장치로, 상기 표시 패널(300) 상부에, 아래에서부터 차례로, 점착층(130), 패턴드 리타더(120), 편광 광학층(105), 3D 리타더(140) 및 제 1 보호층(115)의 적층 구조를 갖는 편광판(100a)을 갖는 것이다.

이 경우, 상기 편광판(100a)은 상기 표시 패널(300)에 대하여, 상기 패턴드 리타더(120) 및 편광 광학층(105)의 광학 기능에 의해 외부광 반사 기능을 가지며, 상술한 적층 구조 및 하부의 점착층(130)에 의해 표시 패널(300)을 인캡슐레이션하며, 투습 등을 방지하는 기능을 할 수 있다.

또한, 상기 패턴드 리타더(120)는 상기 편광 광학층(105)의 하부면을 형성면으로 하여, 반응성 액정층을 코팅하고, 이를 광배향하여, 픽셀별로 다른 위상 지연축(인접한 서브 픽셀 중 하나의 서브 픽셀의 위상 지연축이 표시 패널(300)의 길이 방향에 대해 +45° 틀어진 상태를, 나머지 서브 픽셀의 위상 지연축이 표시 패널의 길이 방향에 대해 +135° 틀어진 상태임, 이 경우, 상기 표시 패널의 길이 방향을 따라 편광 광학층의 흡수축이 정해짐. 또한, 상기 위상 지연축의 각도는 상술한 예의 ±15°내의 범위에서 조절될 수 있다)을 정의한 것이다. 이 경우, 패턴드 리타더(120)는 별도의 위상차 필름(총 50㎛ 의 두께) 구성이 아닌 편광판(100a)의 내부 구성으로 용액성 물질을 편광 광학층(105)의 하부면에 코팅하고, 광배향하여 이루어진 것으로, 그 두께를 0.5㎛ 내지 3㎛ 의 수준으로 현저히 줄일 수 있다. 그리고, 상기 반응성 액정층의 재료는 반응성 메소겐(reactive mesogen)일 수 있다.

또한, 상기 위상 지연축이 픽셀별 혹은 1/2 픽셀별로 나뉘어져 패턴드 리타더는 2도메인을 갖게 되며, 패턴드 리타더(120) 내부에 광배향으로 그 배향 방향이 2 방향으로 정의되어 2개의 위상 지연축을 갖게 되어, 시청자가 바라보는 시야각에 대해 다른 위상 지연축이 보상 작용을 하여 종래 문제시 되던 컬러 쉬프트를 방지할 수 있다.

한편, 제 1 실시예에 따른 표시 장치는, 제 1 보호층(115)과 편광 광학층(105) 사이에 3D 리타더(140)를 포함하는데, 상기 3D 리타더(140)는 열별 또는 행별 편광축이 서로 교차하여 배열되어 있다. 도시된 바는, 픽셀의 열별 편광축을 달리한 것인데, 이 경우, 하측에 구비된 패턴드 리타더(120)와 같은 주기로 편광축을 달리할 수 있지만, 반드시 이에 한하지는 않고, 픽셀의 행별로도 편광축을 달리할 수 있고, 혹은 수개의 픽셀을 단위로 하여 편광축을 달리할 수 있다. 서로 다른 편광축 배열은 좌안과 우안에 대한 선택적 영상 투과를 위한 것으로, 3D 설계 조건에 따라, 상기 3D 리타더(140)의 편광축을 배치하는 주기는 변경될 수 있는 것이다.

상기 제 1 보호층(115)는 트리아세틸셀룰로오스(TAC)와 같은 아세테이트계(Acetate) 수지, 폴리에스테르계(Polyester) 수지, 폴리카보네이트계(Polycarbonate) 수지, 폴리아미드계(Polyamide) 수지, 폴리이미드계(Polyimide) 수지, 폴리올레핀계(polyolefin) 수지, 아크릴계(Acrylic) 수지 등으로 형성된다.

특히, 편광 광학층(105)은 두께가 얇고 강도가 낮으므로, 투명하고 강도가 높은 물질로 제 1 보호층(115)을 형성하는 것이 바람직하며, 제 1 보호층(115)은 편광 특성이나 내구성 등을 고려하여 표면을 알칼리 등으로 비누화 처리한 트리아세틸셀룰로오스(TAC) 필름이나, 커버력이 좋은 아크릴막인 것이 바람직하다.

한편, 상술한 표시 장치의 예는, 3D 표시에 이용되는 예로, 상기 패턴드 리타더(120)는 도시된 바와 같이, 상기 편광 광학층(105)의 하면에 직접 형성될 수도 있고, 혹은 상기 편광 광학층(105) 하면에 제 2 보호층(미도시, 도 7c 참조)를 더 구비한 편광판(100c)의 형태로 대체되거나, 제 2 보호층의 하면에 형성될 수도 있고, 혹은 편광 광학층(105) 하면에 형성 후, 패턴드 리타더와, 제 2 보호층을 차례로 형성 후, 그 하면에 점착층(130)을 도포하여, 도 7b의 편광판(100b)으로 대체될 수도 있다.

이하, 2D 표시에 이용될 수 있는 편광판을 적용한 표시 장치에 대해 살펴본다.

도 11은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 표시 장치를 나타낸 단면도이다.

도 11과 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 표시 장치는, 표시 패널(300) 상에, 아래에서부터 차례로, 점착층(130), 패턴드 리타더(120), 편광 광학층(105), 제 1 보호층(115)의 적층의 편광판(도 7d의 100d 참조)을 구비하고, 표면 처리되어 반사 방지 또는 표면 보호 기능을 갖는 하드 커버층(150)을 상기 편광판(100d) 상부에 더 포함한 형태를 나타낸다. 여기서, 상기 하드 커버층(150)은 상기 편광판(100d)과 일체로 구비될 수 있다.

그리고, 도시된 제 2 실시예에 따른 표시 장치는, 도 7e에 도시된 편광판(100e)과 같이, 상기 패턴드 리타더(120)와 상기 점착층(130) 사이에 제 2 보호층(125)을 더하여, 편광 광학층(105) 및 패턴드 리타더(120)의 안정성을 더 꾀할 수도 있다.

도 12는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 표시 장치를 나타낸 단면도이다.

도 12와 같이, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 표시 장치는, 표시 패널(300) 상에, 아래에서부터, 차례로, 점착층(130), 패턴드 리타더(120), 제 2 보호층(125), 편광 광학층(105) 및 제 1 보호층(115)의 적층의 편광판(도 7f의 100f 참조)을 구비하고, 상기 편광판(100e) 상부에 하드 커버층(150)을 구비하여 이루어져 있다.

상술한 제 1 내지 제 3 실시예에 있어서, 설명되지 않은, 편광 광학층(105), 패턴드 리타더(120), 점착층(130) 및 제 1, 제 2 보호층(115, 125)은 앞서 편광판에서 설명한 재료와 동일 재료로 이루어지며, 동일 번호에 대하여는 그 설명을 생략한다. 이에 따라, 각 실시예들이 패턴드 리타더(120)는 인접한 픽셀(혹은 1/2 픽셀)별로 나뉘어 위상 지연축이 다르게 정의되어 있어, 패턴드 리타더의 2도메인 효과를 가져 컬러 쉬프트를 방지하는 효과를 갖게 된다.

이하, 하기 시뮬레이션을 참조하여, 본 발명의 편광판의 효과를 살펴본다.

도 13a 및 도 13b는 일반적인 위상차 필름을 적용시와, 본 발명의 패턴드 리타더를 적용한 편광판 적용시 전방위 시야각에서 컬러 쉬프트 발생 여부를 나타낸 시뮬레이션도이다.

도 13a의 일반적인 위상차 필름은, 일반적으로, 상측의 특정 투과축을 갖는 선형 편광판의 투과축 대비, λ/4의 단일 위상 지연 효과를 갖는 기능을 가질 뿐으로, 이 경우, 특정 0° 내지 90° 및 180°내지 270°의 시야각 범위에서 컬러 쉬프트가 발생됨을 확인할 수 있다.

이에 반해, 도 13b와 같이, 본 발명의 편광판은, 편광판 내에 구비된 편광 광학층의 흡수축 대비, 각 픽셀(혹은 1/2 픽셀에 대응하여), 각각 λ/4의 위상지연을 가지며, 서로 교차된 제 1, 제 2 광축(위상지연축)을 갖는 제 1 영역 및 제 2 영역을 교번하여 갖는 형태로 패턴드 리타더를 갖기 때문에, 서로 다른 광축(위상지연축)의 배향의 제 1 영역 및 제 2 영역에 의해 컬러 쉬프트를 보상 방지하는 기능을 갖는다. 즉, 편광판 내의 패턴드 리타더가 2도메인을 갖게 되며, 도메인별 다른 배향 특성으로 인해 일반적인 위상차 필름 적용시 굴절률 차를 크게 느끼는 시야각 영역에 대해, 서로 다른 제 1, 제 2 영역의 배향으로, 액정의 장축과 단축의 굴절률을 함께 받게 되어 장단축을 바라볼 때 굴절률 편차가 보상되어 컬러 쉬프트를 방지할 수 있게 된다.

한편, 이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

100a~100f: 편광판 101: 편광 광학층
115: 제 1 보호층 120: 패턴드 리타더
120a: 제 1 영역 120b: 제 2 영역
125: 제 2 보호층 130: 점착층
140: 3D 리타더 300: 표시 패널
303a, 303b, 303c: 유기 발광층 303: 유기 발광층
300: 기판 302: 제 1 전극
304: 뱅크 305: 박막 트랜지스터
306: 제 2 전극 307: 보호 필름

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12. 내부 반사 전극을 포함하며, 복수개의 픽셀을 갖는 표시 패널; 및
    상기 표시 패널 상부에, 차례로 점착층, 패턴드 리타더, 편광 광학층, 3D 리타더 및 제 1 보호층을 갖는 편광판을 포함하고,
    상기 복수개의 픽셀 각각은 적색 서브 픽셀, 녹색 서브 픽셀 및 청색 서브 픽셀을 포함하고,
    상기 편광 광학층은 폴리 비닐 알코올에 흡수된 편광자를 통해 제 1 투과축이 정의되고,
    상기 패턴드 리타더는, 상기 편광 광학층의 하면에 직접 형성된 반응성 액정을 포함하며, 각각 λ/4의 위상지연을 가지며, 서로 교차된 광축을 갖는 제 1 영역 및 제 2 영역을 교번하여 갖고 상기 제 1 영역에서 상기 반응성 액정의 장축은 상기 제 1 투과축에 대해 +30° 내지 +60°로 배향되고, 상기 제 2 영역에서 상기 반응성 액정의 장축은 상기 제 1 투과축에 대해 +120° 내지 +150°로 배향되고, 상기 제 1 영역 및 제 2 영역은 세로로 반분된 픽셀을 단위로 배치되되, 상기 적색 서브 픽셀, 상기 녹색 서브 픽셀 및 상기 청색 서브 픽셀의 장변을 각각 반분하여 배치되고,
    상기 3D 리타더는 상기 표시 패널로부터 나오는 광에 대해 열별 또는 행별로 상기 3D리타더를 투과하는 광의 편광축이 서로 교차하고,
    상기 패턴드 리타더의 상기 제 1, 제 2 영역에서 배향된 상기 반응성 액정은 상기 편광 광학층의 하면의 보호층으로 기능하며,
    상기 3D 리타더는 상기 편광 광학층에 하면이 접하고, 상기 제 1 보호층에 상면이 접한 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시 장치.
13. 내부 반사 전극을 포함하며, 복수개의 픽셀을 갖는 표시 패널; 및
    상기 표시 패널 상부에, 폴리 비닐 알코올에 흡수된 편광자를 통해 제 1 투과축이 정의된 편광 광학층과, 상기 편광 광학층의 하면에, 각각 λ/4의 위상지연을 가지며, 서로 교차된 광축을 갖는 제 1 영역 및 제 2 영역을 교번하여 갖는 패턴드 리타더를 포함한 편광판을 포함하고,
    상기 복수개의 픽셀 각각은 적색 서브 픽셀, 녹색 서브 픽셀 및 청색 서브 픽셀을 포함하고,
    상기 패턴드 리타더는 상기 편광 광학층의 하면에 직접 형성된 반응성 액정을 포함하며,
    상기 제 1 영역에서 상기 반응성 액정의 장축은 상기 제 1 투과축에 대해 +30° 내지 +60°로 배향되고,
    상기 제 2 영역에서 상기 반응성 액정의 장축은 상기 제 1 투과축에 대해 +120° 내지 +150°로 배향되고,
    상기 패턴드 리타더의 상기 제 1 영역 및 상기 제 2 영역에서 배향된 상기 반응성 액정은 상기 편광 광학층의 하면의 보호층으로 기능하며,
    상기 제 1 영역 및 제 2 영역은 세로로 반분된 픽셀을 단위로 배치되되, 상기 적색 서브 픽셀, 상기 녹색 서브 픽셀 및 상기 청색 서브 픽셀의 장변을 각각 반분하여 배치된 유기 발광 표시 장치.
14. 제 13 항에 있어서,
    상기 편광 광학층 상면에 위치한 제 1 보호층을 더 포함한 유기 발광 표시 장치.
15. 제 13항에 있어서,
    상기 패턴드 리타더 하측에 위치한 점착층을 더 포함한 유기 발광 표시 장치.
16. 제 14항에 있어서,
    상기 제 1 보호층 상에 하드 코팅층을 더 갖는 유기 발광 표시 장치.
17. 삭제
18. 삭제
19. 제 15항에 있어서,
    상기 패턴드 리타더와 상기 점착층 사이에 제 2 보호층을 더 갖는 유기 발광 표시 장치.

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