KR20130078727A - 코팅형 위상차 필름 및 이를 구비한 유기전계발광 표시소자 - Google Patents

Abstract

본 발명은 별도의 필름없이 단순한 공정에 의해 간단하게 제작될 수 있는 위상차필름에 관한 것으로, 편광체; 상기 편광체 하면 및 상면에 각각 배치된 제1지지체 및 제2지지체; 및 상기 제1지지체의 하면에 도포되어 투과되는 광의 위상을 지연시키는 λ/4 액정위상층으로 구성된다.

Description

코팅형 위상차 필름 및 이를 구비한 유기전계발광 표시소자{COATABLE PHASE RETARDATION FILM AND ELECTROLUMINESCENCE DISPLAY DEVICE HAVING THEREOF}

본 발명은 위상차 필름에 관한 것으로, 특히 λ/4 액정위상층을 직접 필름상에 적층함으로써 제조비용이 절감되고 두께를 대폭 감소시킬 수 있는 코팅형 위상차 필름 및 이를 구비한 유기전계발광 표시소자에 관한 것이다.

최근, 음극선관(Cathode Ray Tube)의 단점인 무게와 부피를 줄일 수 있는 각종 평판표시소자들이 개발되고 있다. 이러한 평판표시소자는 액정표시소자, 전계방출 표시소자, 플라즈마 디스플레이패널 및 유기전계발광 표시소자 등이있다.

이러한 평판표시소자들 중 플라즈마 디스플레이는 구조와 제조공정이 단순하기 때문에 경박 단소하면서도 대화면화에 가장 유리한 표시장치로 주목받고 있지만 발광효율과 휘도가 낮고 소비전력이 큰 단점이 있다. 이에 비하여, 애정표시소자는 반도체 공정을 이용하기 때문에 대화면화에 어렵고 백라이트 유닛으로 인하여 소비전력이 큰 단점이 있다. 또한, 액정표시소자는 편광필터, 프리즘시트, 확산판 등의 광학 소자들에 의해광 손실이 많고 시야각이 좁은 특성이 있다.

이에 비하여, 유기전계발광 표시소자는 발광층의 재료에 따라 무기전계발광 표시소자와 유기전계발광 표시소자로 대별되며 스스로 발광하는 자발광소자로서 응답속도가 빠르고 발광효율, 휘도 및 시야각이 큰 장점이 있다. 무기전계발광 표시소자는 유기전계발광 표시소자에 비하여 전력소모가 크고 고휘도를 얻을 수 없으며 R(Red), G(Green), B(Blue)의 다양한 색을 발광시킬 수 없다. 반면에, 유기전계발광 표시소자는 수십 볼트의 낮은 직류 전압에서 구동됨과 아울러, 빠른 응답속도를 가지고, 고휘도를 얻을 수 있으며 R, G, B의 다양한 색을 발광시킬 수 있어 현재 활발하게 연구되고 있다.

그러나, 이러한 유기발광 표시소자에서는 다음과 같은 문제가 있다. 즉, 유기발광 표시소자는 휴대기기의 표시소자로서 주로 사용되어, 실내에서도 사용되지만 외부에서도 사용된다. 이와 같이, 유기발광 표시소자를 외부에서 사용하는 경우 밝은 외부의 광이 유기발광 표시소자로 입력되어 반사되는 경우 유기발광 표시소자로부터 발광되는 광과 외부로부터 입력되어 반사되는 광이 혼합되어 사용자의 눈에는 유기발광 표시소자로부터 발광되는 광, 즉 유기발광 표시소자에서 구현되는 영상을 잘 인식할 수 없게 된다.

이러한 문제를 해결하기 위해, 유기발광 표시소자에서 반사되는 광을 차단하는 위상차필름은 유기발광 표시소자의 상면에 부착하는 구성이 근래 소개되고 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 위상차필름(40)은 λ/4 위상필름(42)과 그 상부에 배치된 선형 편광판(46)으로 이루어진다. 이때, 상기 선형편광판(46)과 λ/4 위상필름(42)의 광학축방향은 45°의 각도로 이루어져 있다.

이러한 구조의 위상차필름(40)은 유기발광 표시소자(42)에서 발광된 광은 편광되지 않은 광이므로 λ/4 위상필름(42)을 투과하면서 원형편광된 후 선형 편광판(46)을 원형편광된 광이 선형편광된 광으로 편광상태가 변형되어 출력되어 사용자가 유기발광 표시소자(42)에 표시되는 화상을 인식할 수 있게 된다.

외부로부터 입사되는 외부광은 우선 선형편광판(46)을 투과하게 되며, 이 선형편광판(46)을 투과하면서 자연광이 수평방향으로 선평광된다. 이후, 이 선편광된 광이 λ/4 위상필름(42)을 투과하게 되면 좌원편광으로 편광상태가 변한 후, 이 좌원편광된 광이 유기발광 표시소자(1)에 의해 반사되어 우원편광된 광으로 편광상태가 변하게 된다. 우원편광된 광은 λ/4 위상필름(42)을 투과하면서 선편광되는데, 이때의 선편광의 방향은 수직방향이므로, 이 수직방향으로 선편광된 광이 수평방향의 선형편광판(46)에 의해 차단되어 외부로 출력되지 않게 되므로, 사용자가 반사된 외부광을 인식할 수 없게 된다.

일반적으로 상기 λ/4 위상필름(42)은 트리아세틸셀룰로오스(TAC) 등과 같은 필름을 일방향으로 연신하여 형성하며 선형 편광판(46) 역시 트리아세틸셀룰로오스(TAC) 등과 같은 필름을 일방향으로 연신하여 형성한다. 이때, λ/4 위상필름(42)과 선형 편광판(46)의 광학축방향은 필름이 연신방향으로 형성된다.

λ/4 위상필름(42)과 선형 편광판(46)은 합지되어 유기전계발광 표시소자에 부착되는데, 상기 λ/4 위상필름(42)과 선형 편광판(46)의 합지방법으로는 여러가지가 있지만, 현재는 주로 'roll to roll'방식을 사용한다.

'roll to roll'방식은 2개의 롤에 각각 λ/4 위상필름(42)과 선형 편광판(46)을 감은 후, 각각의 롤에서 풀려나오는 λ/4 위상필름(42)과 선형 편광판(46)을 합지하는 방식이다. 이때, λ/4 위상필름(42)과 선형 편광판(46)의 광학축방향을 평행하게 된다.

그러나, 앞서 언급한 바와 같이 λ/4 위상필름(42)과 선형편광판(46)의 광학축방향은 45°의 각도로 이루어져 있기 때문에, 'roll to roll'방식을 사용할 수 없게 되어 'roll to sheet' 방식을 사용하게 된다. 'roll to sheet' 방식은 λ/4 위상필름(42)과 선형 편광판(46)중 하나를 롤에 감고 다른 하나는 시트형태로 위치시킨 후 롤에서 풀려 나오는 필름을 시트형태의 필름에 부착함으로써 합지하는 것으로, λ/4 위상필름(42)과 선형편광판(46)의 광학축 방향을 맞춰서 합지한다.

그러나, 상기와 같은 'roll to sheet' 방식을 사용하는 경우에도 λ/4 위상필름(42)을 제작할 때 원단의 소모가 증가하게 된다.

즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 'roll to sheet' 방식에 의해 제작되는 필름원단(42a)은 원단(42a)의 길이방향으로 연신이 이루어져 광학축방향이 길이방향으로 형성되지만, λ/4 위상필름(42)과 선형편광판의 광학축방향은 45°의 각도로 이루어져 있기 때문에, 필름원단(42a)을 재단하여 λ/4 위상필름(42)을 형성하기 위해서는 광학축방향이 사각형상의 λ/4 위상필름(42)의 대각선방향으로 형성되어야만 한다. 따라서, 필름원단(42a)을 길이방향으로 재단하거나 폭방향으로 재단하는 것이 아니라 45°의 각도로 재단하기 때문에, 필름원단(42a)의 많은 영역이 폐기되어 제조비용이 증가하게 된다.

더욱이, λ/4 위상필름(42)의 두께는 수십㎛ 정도이기 때문에, 이 λ/4 위상필름(42)으로 위상차필름(40)을 제작하는 경우 두께가 너무 두껍게 되어, 유기전계 발광표시소자의 두께가 증가하는 문제도 있었다.

본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로, 별도의 위상필름이 아닌 액정성 물질을 도포하여 위상층을 형성함으로써 제조비용을 절감하고 두께를 감소시킬 수 있는 위상차필름을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 상기와 같은 위상차필름을 구비한 유기전계발광 표시소자를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 위상차필름은 편광체; 상기 편광체 하면 및 상면에 각각 배치된 제1지지체 및 제2지지체; 및 상기 제1지지체의 하면에 도포되어 투과되는 광의 위상을 지연시키는 λ/4 액정위상층으로 구성된다.

상기 λ/4 액정위상층은 반응성 액정단량체로 이루어지며, 이때 제1지지체와 λ/4 액정위상층 사이에는 반응성 액정단량체를 배향하는 배향막이 추가로 형성된다.

또한, 상기 λ/4 액정위상층은 폴리메타크릴레이트(polymethacrylate)계의 메인체인와 상기 액정성물질 및 광반응물질로 이루어진 사이드체인으로 이루어진 것을 광반응성 폴리머로 형성된다.

그리고, 본 발명에 따른 유기전계발광 표시소자는 유기발광층을 구비하여 광을 발광하여 화상을 구현하는 유기전계발광 표시패널; 상기 유기전계발광 표시패널의 광출력측에 형성되어 입력되는 유기발광층으로부터 발광되는 광을 투과하고 외부로부터 입사되어 반사되는 광을 차단하며,투과되는 광의 위상을 지연시키는 λ/4 액정위상층과 상기 λ/4 액정위상층을 투과하는 광을 그 편광상태에 따라 투과하거나 차단하는 편광판으로 이루어진 위상차필름으로 구성된다.

본 발명에서는 별도의 위상필름 없이 반응성 액정단량체나 광반응성 폴리머를 도포하여 위상층을 형성하므로, 종래 위상차 필름을 사용할 때 많은 영역의 필름원단을 계기함으로써 발생하는 제조비용을 상승을 방지하고 제조공정을 단순화할 수 있으며 위상차필름의 폭을 대폭 감소시킬 수 있게 되어 박형 유기전계발광 표시소자의 제작이 가능하게 된다.

도 1은 일반적인 위상차필름의 기능을 나타내는 도면.
도 2는 연신된 원단으로부터 위상필름을 가공하는 것을 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 위상차필름의 구조를 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 위상차필름의 구조를 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 위상차필름의 구조를 나타내는 도면.
도 6은 본 발명의 제4실시예에 따른 위상차필름의 구조를 나타내는 도면.
도 7은 본 발명의 제5실시예에 따른 위상차필름의 구조를 나타내는 도면.
도 8a-도 8c는 위상차필름이 구비된 유기전계발광 표시소자의 구조를 나타내는 도면.

이하, 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

본 발명에서는 도포가능한 위상차필름을 제공한다. 즉, 본 발명에는 위상차필름이 별도의 필름형상으로 이루어져 유기전계발광 표시소자에 부착되는 것이 아니라 편광판에 단순히 도포함으로써 위상차필름을 형성할 수 있게 된다. 따라서, 'roll to roll'이나 'roll to sheet'와 같은 필름 합지방법이 필요없게 되어 제조공정이 단순화되며, 편광판과 광학축방향이 다른 위상차필름을 합지하기 위해 필름의 원단을 소모할 필요가 없기 때문에 제조비용을 절감할 수 있게 된다.

본 발명의 위상차필름으로는 다양한 물질이 사용될 수 있다. 즉, 메조겐(mseogen)이 포함된 반응성 액정단량체나 광배향성 또는 광반응성 폴리머를 사용할 수 있다. 이러한 액정단량체나 광반응성 폴리머는 고분자가 특정방향으로 배열되어 입사되는 광을 위상지연시켜 유기전계발광 표시소자의 발광부에서 발광되는 광은 투과하고 외부로부터 입사되어 반사되는 광은 차단시켜 외부광의 반사에 의한 화질저하를 방지할 수 있으묘, 가공성이 좋아 편광판에 용이하게 도포할 수 있게 된다.

물론, 본 발명이 상기한 바와 같은 물질에 한정되는 것은 아니다. 본 발명은 도포가 가능한 물질로 이루어져 도포된 후 입사되는 광을 위상지연시킬 수만 있다면 어떠한 물질도 적용할 수 있을 것이다. 따라서, 이후에 설명되는 특정 물질은 단지 본 발명의 하나의 예로써, 본 발명의 설명의 편의를 위한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다.

도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 위상차 필름을 나타내는 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 위상차필름(100)은 편광체(150), 상기 편광체(150) 상하면에 배치되는 제1지지체(151) 및 제2지지체(152), 상기 제1지지체(151) 위에 형성된 배향막(120)과, 상기 배향막(120) 위에 형성된 λ/4 액정위상층(140)으로 구성된다.

상기 편광체(150)는 자연광을 임의의 편광된 광으로 변환될 수 있는 필름이다. 이때, 상기 편광체(150)는 입사되는 빛을 직교하는 2개의 편광성분으로 나누었을 때, 2개의 편광성분중 하나의 편광성분은 통과시키고 다른 편광성분은 흡수, 반사 또는 산란시키는 기능을 갖는 것이 사용될 수 있다. 상기 편광체(150)에 사용되는 광학필름으로는 특별히 제한은 없지만, 예를 들어 요오드 또는 2색성 염료를 함유하는 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol;PVA)계 수지를 주성분으로 하는 고분자필름, 2색성물질과 액정성 화합물을 함유하는 액정성 조성물을 일정 방향으로 배향시킨 O형 편광체 및 리오트로픽(lyotropic) 액정을 일정 방향으로 배향시킨 E형 편광체 등을 사용할 수 있다.

상기 제1지지체(151) 및 제2지지체(152)는 상기 편광체(150)를 보호하기 위한 것으로, 주로 위상지연(retardation)이 없는 일반적인 보호필름(protection film)으로 이루어진다. 이러한 보호필름은 어떠한 것도 사용가능하지만, 주로 트리아세틸셀룰로오스(triacetylcellulose;TAC)를 사용한다. 이때, 상기 제2지지체(152)는 표면처리된 트리아세틸셀룰로오스를 사용하여 외부로부터 입사되는 광이 상기 제2지지체(152)에서 반사되는 것을 방지하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제1지지체(151) 및 제2지지체(152)로는 유리, 플라스틱과 같은 연성물질, PET, 시크로 올레핀 폴리머(Cyclo Olefin Polymer) 등과 같은 다양한 물질을 사용할 수 있다.

배향막(120)은 폴리이미드(polymide)나 폴리아미드(polyamide)과 같은 배향물질로 이루어지며, 폴리이미드나 폴리아미드 등을 도포하고 소성한 후 러빙롤 등에 의해 러빙하여 배향방향을 형성함으로써 완성된다.

λ/4 액정위상층(140)은 반응성 액정단량체(reactive mesogens)를 사용한다. 상기 반응성 액정단량체는 중합이 가능한 말단기를 포함한 액정물질로서, 액정성을 발현하는 메조겐(mesogen)과 중합이 가능한 단말기를 포함하여 액정상을 갖게 되는 단량체 분자이다.

일반적으로 액정은 결정의 배향성과 액체의 유동성을 동시에 갖고 있기 때문에, 대면적 기판위에 균일하게 도포할 수 있고 분자들이 쉽게 정렬되는 장점을 갖는다. 액정상에서 배향되어 있는 반응성 액정단량체를 중합하게 되면, 액정의 배열된 상을 유지하면서 가교된 고분자네트워크를 얻을 수 있게 된다.

본 발명에서는 메조겐으로서, 네마틱(nematic) 액정상을 발현하는 막대형(calamitic) 메조겐을 사용할 수 있다. 또한, 중합가능한 단말기로는 라디칼 중합이 가능한 아크릴기나 메타크릴기를 사용할수 있다. 그러나, 중합이 가능한 어떠한 작용기도 단말기로서 사용할 수 있을 것이다.

상기와 같이, 반응성 액정단량체가 배향막(120) 위에 도포되면, 반응성 액정단량체가 상기 배향막(120)에 형성된 배향방향을 따라 배열하게 되어 반응성 액정단량체가 일정 방향을 따라 배열된다. 이때, 상기 배향막(120)의 배향방향은 편광체(150)의 광학축과 45°의 각도로 형성되므로, 반응성 액정단량체도 편광체(150)의 광학축과 45°의 각도로 배열되어 입력되는 광을 편광시킨다.

이러한 구조의 위상차 필름에서는 위상차필름(100)의 하부에서부터 입사되는 광은 액정위상층(140)을 투과하면서 λ/4 위상지연된 후, 편광체(150)를 통해 선형편광된 광이 출력되어 광이 위상차필름(100)을 투과하게 된다. 반면에, 위상차필름(100)의 상부로부터 입사되는 광은 편광체(150)를 투과하면서 선형편광된 광으로 편광상태가 변형된 후(이때, 선형편광된 광의 편광방향은 편광체(150)의 편광방향과 평행하다), 액정위상층(140)을 투과하면서 선형편광상태가 좌원편광상태로 변형된다. 이후, 좌원편광된 광은 위상차필름(100)이 배치되는 유기전계발광 표시패널(도면표시하지 않음)로부터 반사되어 우원편광된 광으로 변형되며, 이 우원편광된 광이 액정위상층(140)을 투과하면서 다시 선형편광된 광으로 변형된다. 그러나, 이때 편광방향은 편광체(150)의 편광방향과 수직이므로, 상기 선형편광된 광은 편광체(150)를 완전히 투과하지 않게 되어, 결국 외부로부터 입사되는 외부광이 위상차필름(100)에 의해 차단된다.

이와 같이, 본 발명에서는 별도의 λ/4 위상필름을 편광체에 부착하지 않고 반응성 액정단량체를 편광체의 지지체에 도포하기 때문에, 위상차필름의 제조가 간단하게 되고 제조비용을 절감할 수 있게 된다. 또한, 종래 λ/4 위상필름의 경우 두께가 수십 ㎛인데 반해, 도포된 액정위상필름은 약 1㎛의 두께로 형성할 수 있기 때문에, 위상차필름의 두께를 대폭 감소할 수 있게 되며, 그 결과 완성된 유기전계발광 표시소자의 두께로 박형화할 수 있게 된다.

도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 위상차필름의 구조를 나타내는 도면이다. 이때, 이 실시예의 위상차필름은 제1실시예의 위상차필름과는 액정위상층만이 다르고 다른 구조는 동일하다. 따라서, 동일한 구성에 대해서는 설명을 간략하게 하고 다른 구성에 대해서만 상세히 설명한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 위상차필름(200)은 편광체(250), 상기 편광체(250) 상하면에 배치되는 제1지지체(251) 및 제2지지체(252), 상기 제1지지체(251) 위에 형성된 λ/4 자기배열 액정위상층(240)으로 구성된다. 이때, 상기 편광체(250)와 제1지지체(251) 및 제2지지체(252)는 제1실시예의 구성과 동일하다.

λ/4 자기배열 액정위상층(240)은 광배향성 또는 광반응성 폴리머를 사용한다. 구체적으로 이 실시예의 광반응성 폴리머는 선편광된 광이 조사됨에 따라 광학적 이방성을 나타내는 감광성기와 특정 온도구간에서 액정성을 나타내는 메조겐(mesogen) 형성기를 갖는 액정성 고분자나 액정성 저분자 또는 올리고머가 사용될 수 있으며, 이들의 혼합물도 사용될 수 있다.

이러한 광반응성 폴리머는 폴리메타크릴레이트(polymethacrylate)계의 메인체인(main chain)과 상기 메인체인에 연결된 하나 또는 복수의 사이드체인(side chain)으로 이루어지며, 각각의 사이드체인에는 하나 또는 두개의 액정성 물질이 구비되고 사이드체인의 단말기로서 광반응물질이 구비되어 광-이성질화(photo-isomerization) 반응이나 광-이합(photo-dimerization) 반응이 발생하게 된다. 또한, 단말기로서 수소결합기가 구비될 수도 있다.

액정성물질로는 아조벤젠(Azobenzene)기가 사용될 수 있으며, 광반응물질은 시너메이트(cinnamate)기, 쿠마린(coumarin)기, benzylidenephthalimidine(벤질리데니프탈리미딘)기 등이 사용될 수 있다.

다음의 화학식1은 아조벤젠기가 포함된 광반응성 폴리머의 화학구조식이다. 이때, 아조벤젠기는 액정성기로서 폴리메타크릴레이트로 이루어진 메인체인에 사이드체인으로서 결합된다.

시너메이트기가 광반응성기로서 광반응물질에 포함되는 경우, 폴리메타크릴레이트로 이루어진 메인체인에 액정성기를 갖는 호머폴리머(homopolymer) 및 시너메이트로 이루어진 광반응기가 사이드체인으로서 결합될 수도 있으며 폴리메타크릴레이트로 이루어진 메인체인에 신너메이트기를 함유하여 인접하는 사이드체인과는 수소결합을 통해 액정성을 나타내는 호모폴리머가 결합될 수도 있다. 또한, 폴리메타크릴레이트로 이루어진 메인체인에 신너메이트기와 액정성기를 보유함과 동시에 추가적인 액정성기를 갖는 헤테로폴리머 또는 코폴리머가 결합될 수도 있다.

상기와 같은 광반응성 폴리머는 약 0.08-0.20의 굴절율이방성(△n)을 가지며, 도포되는 두께를 조절하여 위상차값을 조절할 수 있다.

이러한 광반응성 폴리머에 선편광된 광이 조사되면, 광반응성 폴리머에 광-이성질화 반응과 광-이합 반응이 발생하게 되어 광반응성 폴리머에 이방성이 발생하게 되며, 이를 열처리함에 따라 광학적 이방성을 증가시킬 수 있게 되어 광반응성 폴리머를 일정 방향으로 배열시킬 수 있게 되는데, 이를 좀더 자세히 설명하면 다음과 같다.

광반응성 폴리머에 광이 조사되면, 광반응성 폴리머의 사이드체인에 부착된 단말기가 광-이성질화 반응 및 광-이합반응을 일으킨다. 즉, 광학적 이방성을 가진 광반응성 폴리머에 선편광된 광이 조사되면, 광의 편광방향, 즉 광이 전계방향과 평행한 광고분자의 사이드체인의 분자들이 조사된 광의 에너지를 흡수하여 광- 이성질화 반응이 일어난다. 이에 따라 광이 편광 방향, 즉 전계의 방향과 평행한 사이드체인은 Z-isomer를 형성하고, 전계의 방향과 수직한 사이드 체인은 E-isomer로 남아있게 되어, 남아있는 E-isomer 방향으로 약한 이방성을 갖게 되므로 전체 호스트물질의 사이드체인의 방향은 광의 편광방향과 수직으로 결정된다.

이 실시예에서는 상기와 같은 광반응성 폴리머를 제1지지체(251)에 도포하고 약 30-80도의 온도에서 건조한 후, 선형 편광된 자외선과 같은 광을 도포된 광반응성 폴리머에 조사하고 80-150도의 온도에서 약 10분간 소성함으로써 λ/4 자기배열 액정위상층(240)을 형성할 수 있게 된다. 이때, 광반응성 폴리머에 조사되는 자외선은 250-400nm의 파장을 가지며 약 10-500mJ의 에너지가 조사된다. λ/4 자기배열 액정위상층(240)의 광학축 방향은 광(즉, 자외선)의 편광방향과 수직으로 형성되므로, 자외선의 편광방향을 조절함으로써 상기 액정위상층(240)의 광학축 방향을 조절할 수 있다.

이와 같은 구성의 위상차필름에서도 위상차필름(200)의 하부에서부터 입사되는 광은 자기배열 액정위상층(240)을 투과하면서 λ/4 위상지연된 후, 편광체(250)를 통해 선형편광된 광이 출력되어 광이 위상차필름(200)을 투과하게 된다. 반면에, 위상차필름(200)의 상부로부터 입사되는 광은 편광체(250)를 투과하면서 선형편광된 광으로 편광상태가 변형된 후(이때, 선형편광된 광의 편광방향은 편광체(250)의 편광방향과 평행하다), 자기배열 액정위상층(240)을 투과하면서 선형편광상태가 좌원편광상태로 변형된다. 이후, 좌원편광된 광은 위상차필름(200)이 배치되는 유기전계발광 표시소자(도면표시하지 않음)로부터 반사되어 우원편광된 광으로 변형되며, 이 우원편광된 광이 액정위상층(240)을 투과하면서 다시 선형편광된 광으로 변형된다. 그러나, 이때 편광방향은 편광체(250)의 편광방향과 수직이므로, 상기 선형편광된 광은 편광체(250)를 완전히 투과하지 않게 되어, 결국 외부로부터 입사되는 외부광이 위상차필름(200)에 의해 차단된다.

이와 같이, 본 발명에서는 액정위상층(240)의 광반응물질이 광이 조사됨에 따라 자기배열하므로, 제1실시예와는 달리 별도의 배향막없이 액정위상층(240)을 형성할 수 있게 되며, 그 결과 제조비용을 더욱 절감할 수 있게 되고 위상차필름의 두께를 더욱 감소시킬 수 있게 된다.

도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 위상차필름의 구조를 나타내는 도면이다. 이 실시예에 따른 위상차필름(300)은 편광체(350), 상기 편광체(350) 상하면에 배치되는 제1지지체(351) 및 제2지지체(352), 상기 제1지지체(351)에 형성된 λ/2 자기배열 액정위상층(342)과, 상기 λ/2 자기배열 액정위상층(342)에 형성되는 λ/4 자기배열 액정위상층(340)으로 구성된다. 이때, 상기 편광체(350)와 제1지지체(351) 및 제2지지체(352)는 제1실시예의 구성과 동일하다.

이때, 상기 λ/2 자기배열 액정위상층(342)과 λ/4 자기배열 액정위상층(340)은 입력되는 광의 위상을 각각 λ/2 및 λ/4 지연시키는 것으로, 광반응성 폴리머로 형성한다. 즉, 실시예 4에서 설명한 바와 같은 광반응성 폴리머를 도포한 후 선형 편광된 자외선과 같은 광을 조사함으로써 광반응성 폴리머를 원하는 방향으로 배열한다.

도 4에 도시된 제2실시예와 본 실시예의 차이는 제1지지체(351)와 λ/4 자기배열 액정위상층(340) 사이에 λ/2 자기배열 액정위상층(342)이 구비된다는 것이다. 따라서, 본 실시예의 광의 입력 및 출력은 제2실시예와 동일하여 위상차필름의 하부로부터 입사되는 광은 투과시키고 상부로부터 입사되어 반사되는 광은 차단한다. 이때, 상기 λ/2 자기배열 액정위상층(342)은 투과되는 광의 대역폭을 확장시킨다. 즉, λ/4 자기배열 액정위상층(340)만이 형성된 경우에는 특정 파장의 광(예를 들면 550nm 파장의 광)만이 위상차필름을 투과하는데 반해, λ/2 자기배열 액정위상층(342)을 구비한 경우 넓은 파장의 광이 투과될 수 있게 된다.

도 6은 본 발명의 제4실시예에 따른 위상차필름(400)을 나타내는 도면이다. 이 실시예의 위상차필름(400)은 편광체(450), 상기 편광체(450) 상하면에 배치되는 제1지지체(451) 및 제2지지체(452), 상기 제1지지체(451)의 하면에 형성되어 배향처리된 배향막(420)과, 상기 배향막(420)의 하면과 접촉하도록 형성된 λ/2 액정위상층(442)과, 상기 λ/2 액정위상층(442)의 하면에 형성되는 λ/4 자기배열 액정위상층(440)으로 구성된다. 이때, 상기 편광체(450)와 제1지지체(451) 및 제2지지체(452)는 제1실시예의 구성과 동일하다.

상기 λ/2 액정위상층(442)은 반응성 액정단량체로 이루어져 배향막(420)의 배향방향을 따라 반응성 액정단량체가 배열되며, λ/4 자기배열 액정위상층(440)은 광반응성 폴리머로 이루어져 선형 편광된 자외선이 조사됨에 따라 자기배열하게 된다.

도 7은 본 발명의 제5실시예에 따른 따른 위상차필름(500)을 나타내는 도면이다. 이 실시예의 위상차필름(500)은 편광체(550), 상기 편광체(550) 상하면에 배치되는 제1지지체(551) 및 제2지지체(552), 상기 제1지지체(551)의 형성된 형성된 λ/2 자기배열 액정위상층(542)과, 상기 λ/2 자기배열 액정위상층(542)의 하면에 형성되어 배향방향이 결정된 배향막(520)과, 상기 배향막(520) 하부에 형성된 λ/4 액정위상층(540)으로 구성된다. 이때, 상기 편광체(550)와 제1지지체(551) 및 제2지지체(552)는 제1실시예의 구성과 동일하다.

상기 λ/4 액정위상층(540)은 반응성 액정단량체로 이루어져 배향막(520)의 배향방향을 따라 반응성 액정단량체가 배열되며, λ/2 자기배열 액정위상층(542)은 광반응성 폴리머로 이루어져 선형 편광된 자외선이 조사됨에 따라 자기배열하게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에서는 별도의 λ/4 위상필름을 편광체의 지지체에 부착하는 대신에, 반응성 액정단량체나 광반응성 폴리머 등의 코팅형 물질을 직접 지지체에 도포함으로써 위상차 필름을 제작하기 때문에, 제작비용을 감소할 수 있을 뿐만 아니라 위상차필름의 두께를 대폭 감소할 수 있게 된다. 또한, 본 발명과 같은 코팅형 물질에 의해 위상차필름을 형성하는 경우, 별도의 λ/4 위상필름을 부착하는 경우와 거의 동일한 광학적 특성을 갖기 때문에, 본 발명에 의해 효과를 저하 없이 원하는 장점만을 취할 수 있게 된다.

표 1은 종래 λ/4 위상필름이 부착된 위상차필름과 본 발명의 제1실시예에 따른 λ/4 액정위상층이 도포된 위상차필름이 적용된 유기전계발광 표시소자에서의 광학특성을 나타낸다.

샘플	λ/4 위상필름이 부착된 위상차필름			λ/4 액정위상층이 도포된 위상차필름
휘도 (Lx)	Luim.(cd/m2)			Luim.(cd/m2)
	W	B	외광 CR	W	B	외광 CR
0	274.4	0.013	21636	257.9	0.013	20482
200	283.5	8.867	32.0	284.6	8.863	32.8
1000	319.4	44.77	7.13	320.0	44.02	7.27
2000	365.1	89.53	4.08	361.6	87.27	4.14
10000	733.9	459.4	1.60	724.7	449.7	1.61
20000	1221	946.6	1.29	1201	926.3	1.30
30000	1668	1399	1.19	1641	1359	1.21

표 1에 도시된 바와 같이, 휘도가 0-3000Lu인 외부광이 입사될 때, λ/4 위상필름이 부착된 위상차필름이 적용된 경우 화이트(W)(즉, 유기전계발광 표시소자가 풀(full)로 켜진 경우)의 휘도는 274.4-1668Lx가 되고 블랙(B)(즉, 유기전계발광 표시소자가 오프된 경우)의 휘도는 0.013-1399가 된다. 또한, 외광에 대한 콘트라스트비(CR)는 21638-1.19가 된다.

한편, 휘도가 0-3000Lu인 외부광이 입사될 때, λ/4 액정위상층이 도포된 위상차필름이 적용된 경우 화이트(W)의 휘도는 257.9-1641Lx가 되고 블랙(B)의 휘도는 0.013-1359가 된다. 또한, 외광에 대한 콘트라스트비(CR)는 20482-1.21가 된다.

이와 같이, λ/4 위상필름이 부착된 위상차필름이 적용된 경우나 λ/4 액정위상층이 도포된 위상차필름이 적용된 경우, 화이트(W)의 휘도와 블랙(B)의 휘도의 휘도가 거의 동일함을 알 수 있으며, 외광에 대한 콘트라스트비(CR) 역시 거의 동일하다. 이것은 λ/4 위상필름이 부착된 위상차필름과 λ/4 액정위상층이 도포된 위상차필름을 각각 사용할 때 거의 동일한 효과를 얻을 수 있음을 나타낸다.

또한, 본 발명의 λ/4 위상필름이 부착된 위상차필름이 적용된 경우의 유기전계발광 표시소자의 반사율이 6.2%인 반면에 본 발명의 λ/4 액정위상층이 도포된 위상차필름이 적용된 경우는 반사율이 5.7%로 감소하였다.

이와 같이, 본 발명에서는 종래의 λ/4 위상필름이 부착된 위상차필름과 동등한 효능을 발휘하면서 제조비용을 절감하고 두께를 감축할 수 있게 되는 것이다.

이하에서는 상기와 같은 위상차필름이 실제 유기전계발광 표시소자에 적용된 구조에 대해 설명한다.

도 8a-도 8c는 각각 본 발명에 따른 위상차필름이 부착된 유기전계 액정표시소자의 구조를 나타내는 도면이다. 이때, 도 8a 및 도 8b는 상부 발광형 유기전계발광 표시소자이고 도 8c는 하부 발광형 유기전계발광 표시소자이다.

도 8a에 도시된 바와 같이, 박막트랜지스터기판(610) 위에는 금속으로 이루어진 애노드전극(612)이 형성되며, 그 위에 각각 적색광, 녹색광, 청색광을 발광하는 R-유기발광층(614R), G-유기발광층(614G), B-유기발광층(614B)가 형성된다.

도면에는 도시하지 않았지만, 상기 박막트랜지스터기판(610)에는 복수의 게이트라인 및 데이터라인이 배치되어 복수의 화소가 형성되며, 각각의 화소에는 게이트전극, 반도체층, 소스전극 및 드레인전극으로 이루어진 박막트랜지서터가 형성되어 상기 애노드전극(612)에 신호를 인가한다.

상기 R-유기발광층(614R), G-유기발광층(614G), B-유기발광층(614B) 위에는 투명한 도전물질로 이루어진 캐소드전극(616)이 형성되며, 그 위에 보호층(618)이 형성된다.

한편, 유리와 같은 투명한 물질로 이루어진 상부기판(622)의 전면에는 λ/4 액정위상층(640)이 형성되고 후면에는 편광판(650)이 부착된다. 이때, 상기 λ/4 액정위상층(640)은 반응성 액정단량체로 형성될 수도 있고 광반응성 폴리머로 형성될 수도 있다. λ/4 액정위상층(640)이 반응성 액정단량체로 형성되는 경우 상부기판(622)의 전면에 배향막이 형성되고 그 위에 λ/4 액정위상층(640)이 형성되며 λ/4 액정위상층(640)이 광반응성 폴리머로 형성되는 경우 λ/4 액정위상층(640)이 직접 상부기판(622)에 도포되어 형성된다. 상기 편광판(650)은 도 3에 도시된 제1,2지지체 및 편광체를 포함한다.

도면에는 도시하지 않았지만, 상기 상부기판(622)과 λ/4 액정위상층(640) 사이에는 λ/2 액정위상층이 형성될 수도 있다. 이때, 상기 λ/2 액정위상층 역시 반응성 액정단량체나 광반응성 폴리머로 형성할 수 있다.

이와 같이, 본 발명에서는 지지체 및 액정위상층으로 이루어진 위상차필름이 서로 부착되어 형성되지 않고 유기전계발광 표시소자의 투명기판의 상하면에 형성될 수도 있다. 이 경우에도 상기 유기전계발광 표시소자의 투명기판의 투과되는 광의 편광특성에 전혀 변화를 일으키지 않기 때문에, 위상차필름에 의해 원하는 특성을 얻을 수 있게 된다.

상기와 같이 상하면에 각각 편광판(650)과 λ/4 액정위상층(640)이 형성된 상부기판(622)을 접착제(620)에 의해 박막트랜지스터기판(610)의 보호층(618)에 부착하여 유기전계발광 표시소자를 완성한다.

이러한 구조의 유기전계발광 표시소자에서는 R-유기발광층(614R), G-유기발광층(614G), B-유기발광층(614B)에서 발광된 단색광은 λ/4 액정위상층(640)과 편광판(650)을 거쳐 상부로 출력하여 화상을 구현한다.

외부로부터 입사되는 외부광은 우선 편광판(650)의 광학축 방향과 평행한 성분으로 선편광된 후 λ/4 액정위상층(640)에 의해 좌원편광(또는 우원편광)된 광으로 편광상태가 변화된다. 좌원편광(또는 우원편광)된 광은 금속으로 이루어진 애노드(612)에 의해 반사되어 우원편광(또는 좌원편광)으로 편광상태가 변경되며, 이 광이 λ/4 액정위상층(640)을 투과하면서 선편광된 광으로 된다. 이때, λ/4 액정위상층(640)을 투과한 광의 편광방향은 편광판(650)의 광학축 방향과 수직한 방향을 갖게 되므로, 이 광이 편광판(650)을 투과하지 못하게 되어, 결국 외부광이 유기전계발광 표시소자의 외부로 반사되어 출력되지 않는 것이다.

도 8b에 도시된 구조의 유기전계발광 표시소자는 도 8a에 도시된 구조와는 동일하고 λ/4 액정위상층(640)의 위치만이 다르다. 즉, 도 8a에서는 상부기판의 상하면에 각각 편광판과 λ/4 액정위상층이 형성되지만, 이 구조에서는 하부기판(622)의 상면, 즉 유기전계발광 표시소자의 외부에 λ/4 액정위상층(640)이 형성되고 그 위에 편광판(650)이 부착된다. 이 구조에서도 상기 λ/4 액정위상층(640)을 반응성 액정단량체 또는 광반응성 폴리머로 형성할 수 있을 것이다.

또한, λ/4 액정위상층(640)과 상부기판(622) 사이에 반응성 액정단량체 또는 광반응성 폴리머로 이루어진 λ/2 액정위상층을 형성할 수도 있을 것이다.

도 8c에 도시된 구조의 유기전계발광 표시소자에서는 박막트랜지스터기판(610)의 하면, 즉 유기전계발광 표시소자의 외부에 λ/4 액정위상층(640)과 편광판(652)이 형성된다. 이때에도 상기 λ/4 액정위상층(640)은 반응성 액정단량체 또는 광반응성 폴리머로 형성할 있으며, 박막트랜지스터기판(610)과 λ/4 액정위상층(640) 사이에 반응성 액정단량체 또는 광반응성 폴리머로 이루어진 λ/2 액정위상층을 형성할 수도 있다.

박막트랜지스터기판(610)의 상면에는 R,G,B컬러필터층(615R,615B,615C)가 각각 형성된다. 도면에는 도시하지 않았지만, W컬러필터층이 형성될 수도 있다.

R,G,B컬러필터층(615R,615B,615C) 위에는 SiO₂나 SiNx 등과 같은 무기절연물질이 적층되어 오버코트층(617)이 형성되고 그 위에 ITO(Indium Tin Oixde)나 IZO(Indium Zinc Oixde)와 같은 투명한 도전물질로 이루어진 애노드(612)가 형성된다.

상기 애노드(612) 위에는 발광층(614)이 형성된다. 상기 발광층(614)은 백색광을 발광하는 백색 유기발광층으로, R,G,B의 단색광을 각각 발광하는 복수의 유기물질이 혼합되어 형성되거나 R,G,B의 단색광을 각각 발광하는 복수의 발광층이 적층되어 형성될 수 있다. 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 발광층(614)에는 유기발광층(614)에 전자 및 정공을 각각 주입하는 전자주입층 및 정공주입층과 주입된 전자 및 정공을 유기발광층으로 각각 수송하는 전자수송층 및 정공수송층이 형성될 수도 있을 것이다.

상기 발광층(614) 위에는 박막트랜지스터기판(610) 전체에 걸쳐 캐소드(614)가 형성되고 그 위에 보호층(616)이 형성된다. 상기 캐소드(614)은 Ca, Ba, Mg, Al, Ag 등의 금속으로 이루어진다. 상기와 같이 제작된 구조물에 접착제(620)에 의해 상부기판(622)이 합착됨으로써 유기전계발광 표시소자가 완성된다.

이 구조의 유기전계발광 표시소자에서는 박막트랜지스터기판(610)를 통해 광이 출력되며, 이 박막트랜지스터기판(610)을 통해 입력되는 외부광은 λ/4 액정위상층(640)과 편광판(652)에 의해 차단된다.

상술한 설명에서는 본 발명으로서 특정한 구조가 예를 들어 설명되고 있지만, 이는 설명의 편의를 위한 것이지 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니다.본 발명의 기본적인 개념을 이용하여 제작된 다른 예나 변형예는 본 발명이 속하는 기술분야에 종사하는 사람이라면 누구나 용이하게 창안할 수 있을 것이다.

100 : 위상차 필름 120 : 배향막
140 : 액정위상층 150 : 편광체
151,152 : 지지체

Claims (19)

1. 편광체;
   상기 편광체 하면 및 상면에 각각 배치된 제1지지체 및 제2지지체; 및
   상기 제1지지체의 하면에 도포되어 투과되는 광의 위상을 지연시키는 λ/4 액정위상층으로 구성된 위상차필름.
2. 제1항에 있어서, 상기 λ/4 액정위상층은 반응성 액정단량체로 이루어진 것을 특징으로 하는 위상차필름.
3. 제2항에 있어서, 제1지지체와 λ/4 액정위상층 사이에 형성되어 반응성 액정단량체를 배향하는 제1배향막을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 위상차필름.
4. 제1항에 있어서, 상기 λ/4 액정위상층은 광반응성 폴리머인 것을 특징으로 하는 위상차필름.
5. 제4항에 있어서, 상기 광반응성 폴리머는,
   폴리메타크릴레이트(polymethacrylate)계의 메인체인; 및
   상기 액정성물질 및 광반응물질로 이루어진 사이드체인으로 이루어진 것을 특징으로 하는 위상차필름.
6. 제1항에 있어서, 제1지지체와 λ/4 액정위상층 사이에 형성된 λ/2 액정위상층을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 위상차필름.
7. 제6항에 있어서, λ/2 액정위상층은 반응성 액정단량체로 이루어진 것을 특징으로 하는 위상차필름.
8. 제7항에 있어서, 제1지지체와 λ/2 액정위상층 사이에 형성되어 반응성 액정단량체를 배향하는 제2배향막을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 위상차필름.
9. 제1항에 있어서, 상기 λ/2 액정위상층은 광반응성 폴리머인 것을 특징으로 하는 위상차필름.
10. 제1항에 있어서, 상기 λ/2 액정위상층의 두께는 2㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 위상차 필름.
11. 유기발광층을 구비하여 광을 발광하여 화상을 구현하는 유기전계발광 표시패널;
    상기 유기전계발광 표시패널의 광출력측에 형성되어 입력되는 유기발광층으로부터 발광되는 광을 투과하고 외부로부터 입사되어 반사되는 광을 차단하며,투과되는 광의 위상을 지연시키는 λ/4 액정위상층과 상기 λ/4 액정위상층을 투과하는 광을 그 편광상태에 따라 투과하거나 차단하는 편광판으로 이루어진 위상차필름으로 구성된 유기전계발광 표시소자.
12. 제11항에 있어서, 유기전계 발광소자는,
    박막트랜지스터가 형성된 박막트랜지스터기판;
    상기 박막트랜지스터기판 위에 형성된 애노드;
    상기 애노드 지스터기판 위에 형성된 유기발광층;
    유기발광층 위에 형성된 캐소드;
    상기 캐스드 위에 형성된 보호층; 및
    상기 보호층 위에 형성된 상부기판으로 이루어진 것을 특징으로 유기전계발광 표시소자.
13. 제12항에 있어서, 상기 λ/4 액정위상층은 유기발광층과 마주하는 상부기판의 제1면에 형성되고 편광판은 제1면과 반대면인 상부기판의 제2면에 부착되는 것을 특징으로 하는 유기전계발광 표시소자.
14. 제12항에 있어서, 상기 λ/4 액정위상층은 유기발광층과 마주하지 않는 상부기판의 제2면에 형성되고 편광판은 상기 λ/4 액정위상층에 부착되는 것을 특징으로 하는 유기전계발광 표시소자.
15. 제11항에 있어서, 유기전계 발광소자는,
    박막트랜지스터가 형성된 박막트랜지스터기판;
    상기 박막트랜지스터기판 위에 형성된 컬러필터층;
    상기 컬러필터층 위에 형성된 애노드;
    상기 애노드 지스터기판 위에 형성된 유기발광층;
    유기발광층 위에 형성된 캐소드;
    상기 캐스드 위에 형성된 보호층; 및
    상기 보호층 위에 형성된 상부기판으로 이루어진 것을 특징으로 유기전계발광 표시소자.
16. 제15항에 있어서, 상기 λ/4 액정위상층은 유기발광층과 마주하지 않는 박막트랜지스터기판의 표면에 형성되고 편광판은 상기 λ/4 액정위상층에 부착되는 것을 특징으로 하는 유기전계발광 표시소자.
17. 제1항에 있어서, λ/2 액정위상층은 반응성 액정단량체로 이루어진 것을 특징으로 하는 유기전계발광 표시소자.
18. 제17항에 있어서, 상기 편광판과 λ/2 액정위상층 사이에 형성되어 반응성 액정단량체를 배향하는 배향막을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광 표시소자.
19. 제1항에 있어서, 상기 λ/2 액정위상층은 광반응성 폴리머인 것을 특징으로 하는 유기전계발광 표시소자.
    

Images