KR20220075212A - 노치-형성된 반사 편광기를 갖는 색상 중립 발광 디스플레이 - Google Patents

노치-형성된 반사 편광기를 갖는 색상 중립 발광 디스플레이 Download PDF

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티모시 제이 네비트
마틴 이 덴커
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쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
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Abstract

디스플레이 시스템이 개시되고, 디스플레이 및 디스플레이 상에 배치되는 반사 편광기를 포함한다. 실질적으로 수직인 입사광의 경우, 주 파장(λb)에 대해, 반사 편광기는 제1 편광 상태(x)를 갖는 입사광의 적어도 60%를 투과시키고 직교하는 제2 편광 상태(y)를 갖는 입사광의 적어도 60%를 반사시킨다. 제1 파장(λuv) 및 제2 파장(λbg) 각각에 대해, 0 < λb - λuv ≤ 100 nm 및 0 < λbg - λb ≤ 100 nm이고, 반사 편광기는 제1 및 제2 편광 상태들 각각에 대해 입사광의 적어도 40%를 투과시킨다.

Description

노치-형성된 반사 편광기를 갖는 색상 중립 발광 디스플레이
다수의 중합체 층을 포함하는 반사 필름이 알려져 있다. 그러한 필름의 예는 인접한 층들이 상이한 굴절률들을 갖는 교번하는 중합체 층들을 포함하는 미러(mirror) 및 편광기(polarizer)를 포함한다.
디스플레이는 가변 흑색 상태 반사율(variable black state reflectivity) 특성을 나타낼 수 있다.
본 발명의 일부 태양에서, 디스플레이 시스템이 제공된다. 디스플레이 시스템은 복수의 픽셀을 포함하고 관찰자에 의한 관찰을 위한 이미지를 방출하도록 구성된 디스플레이, 및 디스플레이 상에 배치되는 반사 편광기를 포함할 수 있다. 실질적으로 수직으로 입사하는 광의 경우, 주 파장(primary wavelength)(λb)에 대해, 반사 편광기는 제1 편광 상태(x)를 갖는 입사광의 적어도 60%를 투과시키고, 직교하는 제2 편광 상태(y)를 갖는 입사광의 적어도 60%를 반사시킬 수 있으며; 제1 파장(λuv) 및 제2 파장(λbg) 각각에 대해, 0 < λb - λuv ≤ 100 nm 및 0 < λbg - λb ≤ 100 nm이고, 반사 편광기는 제1 및 제2 편광 상태들 각각에 대해 입사광의 적어도 40%를 투과시킬 수 있다. 디스플레이 시스템은 또한 반사 편광기와 디스플레이 사이에 배치된 지연기 층(retarder layer)을 포함할 수 있어서, 실질적으로 백색인 입사광이 입사각(θ1)으로 디스플레이 시스템에 입사될 때, 디스플레이 시스템이 입사광의 적어도 일부분을, 입사광이 디스플레이에 의해 적어도 2회 반사된 후에, 입사각과 실질적으로 동일한 출사각(θ2)으로 전파하는 출사광으로서 반사시키도록 하며; 적어도 입사각이 실질적으로 0인 때 입사광 및 출사광의 대응하는 CIE 1931 색상 색도 좌표(color chromaticity coordinate)(x, y)들 사이의 최대 차이가 약 0.1 미만일 수 있도록 한다.
본 발명의 일부 태양에서, 디스플레이 시스템이 제공된다. 디스플레이 시스템은 가시 파장 범위에서 이미지를 방출하도록 구성된 디스플레이를 포함할 수 있고, 디스플레이는 청색 광을 방출하도록 구성된 청색 픽셀을 포함할 수 있다. 방출된 청색 광은 가시 파장 범위 내의 청색 파장(λb)에서 청색 피크를 가질 수 있다. 디스플레이 시스템은 또한 디스플레이 상에 배치되는 선형 흡수 편광기 층, 선형 흡수 편광기 층과 디스플레이 사이에 배치되는 반사 편광기, 및 반사 편광기와 디스플레이 사이에 배치되고 1/4 파장 지연기인 것으로부터 편차(Δ)를 갖는 지연기 층을 포함할 수 있다. 실질적으로 수직으로 입사하는 광의 경우, 청색 파장(λb)에 대해, 반사 편광기는 제1 편광 상태를 갖는 광의 적어도 60%를 투과시키고, 직교하는 제2 편광 상태를 갖는 광의 적어도 60%를 반사시킬 수 있으며; λb 미만의 적어도 하나의 파장(λuv)에 대해, λb - λuv ≤ 50 nm이고, 가시파장 범위 내의 각각의 파장(λ)에 대해, λ - λb ≥ 50 nm이며, 반사 편광기는 제1 및 제2 편광 상태들 각각에 대해 입사광의 적어도 40%를 투과시킬 수 있다. Δ는 파장 λb에서의 Δb 그리고 가시 파장 범위 내의 적어도 하나의 적색 파장 λr 에서의 Δr일 수 있고, λr - λb ≥ 100 nm, Δb ≤ Δr이며, 제1 편광 상태에 대해, 선형 흡수 편광기는 청색 파장(λb)에서보다 적색 파장(λr)에서 더 큰 투과율을 가질 수 있다.
본 발명의 일부 태양에서, 디스플레이 시스템이 제공된다. 디스플레이 시스템은 청색 파장(λb)에서 청색 피크를 갖는 청색 광을 방출하도록 구성된 청색 픽셀, 녹색 파장(λg)에서 녹색 피크를 갖는 녹색 광을 방출하도록 구성된 녹색 픽셀, 및 적색 파장(λr)에서 적색 피크를 갖는 적색 광을 방출하도록 구성된 적색 픽셀을 포함하는 발광 디스플레이를 포함할 수 있다. 디스플레이 시스템은 또한 발광 디스플레이 상에 배치된 반사 편광기, 및 반사 편광기와 발광 디스플레이 사이에 배치되고 1/4 파장 지연기인 것으로부터 편차(Δ)를 갖는 지연기 층을 포함할 수 있다. 실질적으로 수직으로 입사하는 광의 경우, 청색 파장(λb)에 대해 그리고 적어도 하나의 적외선 파장(λir)에 대해, 반사 편광기는 제1 편광 상태를 갖는 광의 적어도 60%를 투과시키고, 직교하는 제2 편광 상태를 갖는 광의 적어도 60%를 반사시키며; 녹색 파장(λg) 및 적색 파장(λr) 각각에 대해, 반사 편광기는 제1 및 제2 편광 상태들 각각에 대해 입사광의 적어도 40%를 투과시키고, Δ는 각자의 청색 파장(λb) 및 적색 파장(λr)에서 Δb 및 Δr이며, Δb ≤ Δr이다. 약 10도 내지 60도의 적어도 하나의 입사각으로 입사하는 광의 경우 그리고 적색 파장(λr)에 대해, 반사 편광기는 제1 편광 상태를 갖는 광의 적어도 50%를 투과시키고 제2 편광 상태를 갖는 광의 적어도 50%를 반사시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 디스플레이 시스템의 개략 사시도.
도 2는 다양한 입사광, 반사광 및 출사광을 추가로 도시하는, 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 디스플레이 시스템의 개략 사시도.
도 3은 본 발명의 예시적인 실시 형태에 파장 스펙트럼의 개략도.
도 4는 파장 대 지연의 플롯(plot)으로서, 특히 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 1/4 파장 관계 및 지연기 층 관계를 예시하는 플롯.
도 5는 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른, 복수의 감광 픽셀(photosensitive pixel)로 분할된 디스플레이의 개략도.
도 6은 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른, 반사율 및 방출 강도 대 파장의 플롯으로서, 특히 청색 광, 녹색 광 및 적색 광을 예시하는 플롯.
도 7은 제1 반사 편광기에서의 광학 반복 유닛들의 두께 프로파일의 플롯.
도 8 및 도 9는 수직 입사에 대한 그리고 60도 입사각에 대한 제1 반사 편광기에 대한 반사 계수들의 플롯.
도 10 및 도 11은 다양한 입사각에 대한 제1 반사 편광기를 포함하는 원형 편광기들로부터의 주변 반사에 대한 색도 플롯.
도 12는 제2 반사 편광기에서의 광학 반복 유닛들의 두께 프로파일의 플롯.
도 13 및 도 14는 수직 입사에 대한 그리고 60도 입사각에 대한 제2 반사 편광기에 대한 반사 계수들의 플롯.
도 15 및 도 16은 다양한 입사각에 대한 제2 반사 편광기를 포함하는 원형 편광기들로부터의 주변 반사에 대한 색도 플롯.
도 17은 제3 반사 편광기에서의 광학 반복 유닛의 두께 프로파일의 플롯.
도 18 및 도 19는 수직 입사에 대한 그리고 60도 입사각에 대한 제3 반사 편광기에 대한 반사 계수들의 플롯.
도 20 및 도 21은 다양한 입사각에 대한 제3 반사 편광기를 포함하는 원형 편광기들로부터의 주변 반사에 대한 색도 플롯.
도 22는 제4 반사 편광기에서의 광학 반복 유닛의 두께 프로파일의 플롯.
도 23 및 도 24는 수직 입사에 대한 그리고 60도 입사각에 대한 제4 반사 편광기에 대한 반사 계수들의 플롯.
도 25 및 도 26은 다양한 입사각에 대한 제4 반사 편광기를 포함하는 원형 편광기들로부터의 주변 반사에 대한 색도 플롯.
하기 설명에서, 본 설명의 일부를 형성하고 다양한 실시 형태가 예시로서 도시된 첨부 도면을 참조한다. 도면은 반드시 일정한 축척으로 도시된 것은 아니다. 다른 실시 형태가 고려되고 본 설명의 범주 또는 사상으로부터 벗어나지 않고서 이루어질 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 하기 상세한 설명은 제한의 의미로 취해지지 않아야 한다.
파장 및 편광 의존적 부분 반사기는, 부분 반사기가 발광 디스플레이의 원형 편광기에서 사용될 때 발광 디스플레이의 반사 색상 특성 또는 흑색 상태 특성을 개선하는 데 유용할 수 있다. 부분 반사기들은, 일부 실시 형태에서, 2개의 직교 편광 상태에 대해 상이한 반사 특성들을 갖기 때문에, 반사 편광기들일 수 있다. 부분 반사기는 제어된 대역 에지 및 입사각에 따른 조정된 반사율을 갖는 복굴절 다층 광학 필름일 수 있다.
도 1은 광학 스택(200) 및 디스플레이(300)의 개략 단면도이다. 디스플레이(300)는 발광 디스플레이일 수 있고, 보다 구체적으로, 유기 발광 다이오드(OLED) 백플레인(backplane) 층 또는 마이크로 발광 다이오드(μLED) 백플레인 층일 수 있다.
일부 실시 형태에서, 광학 스택(200)은 지연기 층(10), 선형 흡수 편광기(20) 및 반사 편광기(30)를 포함하지만 이로 한정되지 않는 서로 광학적으로 연통하는 복수의 요소를 포함한다. 반사 편광기(30)는 선형 흡수 편광기(20)와 지연기 층(10) 사이에 또는 실질적으로 그 사이에 배치될 수 있다. 반사 편광기(30)는 제1 접착제 층(60)에 의해 지연기 층(10)에 접합될 수 있고, 반사 편광기(30)는 제2 접착제 층(70)에 의해 선형 흡수 편광기(30)에 접합될 수 있다.
제1 접착제 층(60) 및 제2 접착제 층(70) 중 하나 또는 둘 모두는 광학적으로 투명한 접착제(예컨대, ASTM D1003-13 표준에 의해 결정되는 바와 같은, 예를 들어 5% 미만 또는 약 2% 미만의 탁도, 및 ASTM D1003-13 표준에 의해 결정되는 바와 같은, 예를 들어 80% 이상 또는 약 90% 이상의 시감 투과율(luminous transmittance)을 갖는 접착제)일 수 있다. 일부 실시 형태에서, 제1 접착제 층(60) 및 제2 접착제 층(70) 중 하나 또는 둘 모두는 감압(pressure-sensitive) 접착제, UV-경화성 접착제 및/또는 폴리비닐 알코올-유형 접착제를 포함할 수 있다.
반사 편광기(30)는 복수의 광학 반복 유닛을 갖는 광학 스택을 포함하는 다층 광학 필름일 수 있다. 각각의 광학 반복 유닛은 제1 및 제2 중합체 층들과 같은 복수의 중합체 층을 포함할 수 있다. 다층 광학 필름은 개별 미세층(microlayer)들을 포함할 수 있는데, 여기서 "미세층"은 그러한 층들 사이의 계면에서 반사되고/되거나 투과되는 광이 주로 보강 또는 상쇄 간섭에 기인하여 다층 광학 필름에 원하는 반사 또는 투과 특성을 제공하도록 충분히 얇은 층을 지칭한다. 미세층들은 함께 다층 스택의 하나의 광학 반복 유닛(optical repeat unit, ORU)을 나타낼 수 있는데, 이때 ORU는 스택의 두께 전체에 걸쳐 반복 패턴으로 반복되는 층들의 최소 세트이다. 미세층들은 상이한 굴절률 특성들을 가져서, 일부 광이 인접 미세층들 사이의 계면들에서 반사될 수 있다. 자외선, 가시선, 또는 근적외선 파장에 있는 광을 반사하도록 설계된 광학 필름의 경우, 각각의 미세층은 전형적으로 약 1 마이크로미터 미만의 광학 두께(즉, 물리적 두께에 관련 굴절률을 곱한 값)를 갖는다. 일부 경우에, 각각의 미세층은 대응하는 파장의 약 1/4과 실질적으로 동일한 광학 두께를 갖는다. 그러나, 필름의 외측 표면에 있는 스킨층 또는 예를 들어 미세층 패킷(packet)을 분리시키는 필름 내에 배치된 보호 경계층(protective boundary layer, PBL)과 같은 더 두꺼운 층이 또한 포함될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 미세층들의 단일 패킷 또는 스택만이 주어진 광학 필름 내에 포함된다.
본 발명의 선형 흡수 편광기(20)는 하나의 편광 상태를 갖는 광을 실질적으로 투과시키면서, 직교 편광 상태를 갖는 광을 실질적으로 흡수할 수 있다. 선형 흡수 편광기(20)의 하나의 유용한 유형은 이색성(dichroic) 편광기이다. 이색성 편광기는 예를 들어 염료를 중합체 시트 내에 혼입시키고 중합체 시트가 이어서 일 방향으로 신장됨으로써 제조된다. 이색성 편광기는 또한 폴리비닐 알코올과 같은 반결정질 중합체를 단축으로 신장시키고, 이어서 중합체를 요오드 착물 또는 이색성 염료로 착색하거나 중합체를 배향된 이색성 염료로 코팅함으로써 제조될 수 있다. 이들 편광기는 종종 염료를 위한 중합체 매트릭스로서 폴리비닐 알코올을 사용한다. 이색성 편광기는 일반적으로 큰 광 흡수량을 갖는다. 일부 실시 형태에서, 선형 흡수 편광기는 약 100:1, 10:1 또는 5:1 미만의 콘트라스트 비(차단 상태 투과에 대한 통과 상태 투과의 비)를 갖는 "약한" 선형 흡수 편광기이다.
지연기 층(10)은 필름, 코팅, 또는 필름과 코팅의 조합을 포함할 수 있다. 예시적인 필름은 예를 들어 메도우락 옵틱스(Meadowlark Optics)(미국 콜로라도주 프레데릭 소재)로부터 입수가능한 것과 같은 복굴절 중합체 필름 지연기를 포함한다. 지연기 층을 형성하기 위한 예시적인 코팅은, 미국 특허 출원 공개 제2002/0180916호(샤트(Schadt) 등), 제2003/028048호(셰르카위(Cherkaoui) 등), 제2005/0072959호(모이아(Moia) 등) 및 제2006/0197068호(샤트 등), 및 미국 특허 제6,300,991호(샤트 등)에서 기술된 선형 광중합성 중합체(linear photopolymerizable polymer, LLP) 재료 및 액정 중합체(liquid crystal polymer, LCP) 재료를 포함한다. 적합한 LPP 재료는 ROP-131 EXP 306 LPP를 포함하고, 적합한 LCP 재료는 ROF-5185 EXP 410 LCP를 포함하며, 이들 둘 모두는 롤릭 테크놀로지스 엘티디.(ROLIC Technologies Ltd.)(스위스 알슈빌 소재)로부터 입수가능하다.
도 3은, 특히 약 425 nm 내지 약 475 nm의 범위일 수 있는 예시적인 청색 파장 범위(40), 약 525 nm 내지 약 575 nm의 범위일 수 있는 예시적인 녹색 파장 범위(41), 및 약 625 nm 내지 약 800 nm의 범위일 수 있는 예시적인 적색-적외선 파장 범위(42)를 나타내는, 파장 스펙트럼의 개략도이다. 적색-적외선 파장 범위(42)는, 일부 실시 형태에서, 적색 파장 범위(43)와 적외선 파장 범위(44)로 분할될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 적색-적외선 파장 범위(42)는 주로 약 625 nm로부터 약 675 nm까지 연장되는 적색 파장 범위이다. 이들 예시적인 파장 범위(40, 41, 42, 43, 44)를 또한, 더 상세히 후술되는 바와 같이, 도 4에서 볼 수 있다.
도 4는 파장(X-축) 대 지연(Y-축)의 플롯이다. 도 4는 이상적인 1/4 파장 지연기에 의해 구현되는, 파장과 지연 사이의 관계를 예시하는데, 여기서 파장 및 지연은 선형적으로 변한다. 간결성 및 명확성을 위해, 이러한 관계는 1/4 파장 관계(50)로 불릴 수 있다. 또한, 예시적인 개시된 지연기 층(10)에 의해 구현되는 바와 같은, 파장과 지연 사이의 예시적인 관계가 도시되어 있다. 간결성 및 명확성을 위해, 이러한 관계는 지연기 층 관계(54)로 불릴 수 있다. 각각의 주어진 파장에서 지연기 층 관계(54)와 1/4 파장 관계(50) 사이에 편차(Δ)가 존재하는 것을 또한 볼 수 있다. 도 4의 예시적인 플롯에서, 편차(Δ)는 파장 범위(40, 41, 42, 43, 44)들 내의 각각의 파장에서 0이 아니다. 일부 실시 형태에서, Δ는 파장 범위(40, 41, 42, 43, 44)들 내의 하나 이상의 파장에서 0이거나 실질적으로 0일 수 있다.
자외선 파장 범위(45), 청색 파장 범위(40), 녹색 파장 범위(41), 적색-적외선 파장 범위(42), 적색 파장 범위(43) 및 적외선 파장 범위(44) 내에서, 상이한 파장들에 대해 각자의 편차(Δ) 범위들이 존재할 수 있다. 편차(Δb min)는 청색 파장 범위(40) 내에서의 편차(Δ) 범위들 중에서 파장(λb min)에서의 최소 편차일 수 있다. 편차(Δg min)는 녹색 파장 범위(41) 내에서의 편차(Δ) 범위들 중에서 파장(λg min)에서의 최소 편차일 수 있다. 편차(Δri min)는 적색-적외선 파장 범위(42) 내에서의 편차(Δ) 범위들 중에서 파장(λri min)에서의 최소 편차일 수 있다. 일부 실시 형태에서, 최소치(Δb min) 값은 최소치 Δg min 및 최소치 Δri min 중 하나 또는 둘 모두보다 더 작다.
일부 실시 형태에서, 반사 편광기(30)는, 각각 청색 파장 범위(40), 녹색 파장 범위(41) 및 적색-적외선 파장 범위(42) 내의 파장(λb, λg, λri)들 중 하나 이상에서 제1 편광 상태(x)를 갖는 실질적으로 수직인 입사광의 일부를 투과시킨다. 일부 실시 형태에서, 제1 편광 상태(x)는 x-축을 따라 배향된 실질적으로 선형 편광일 수 있는데, 이는 z-축을 따라 전파되는 광의 전기장 벡터가 xz 평면으로 국한되거나 실질적으로 국한된다는 것을 의미한다. 반사 편광기(30)는, 다양한 구현예에서, λb, λg 및 λri 중 하나 이상에서 제1 편광 상태(x)를 갖는 실질적으로 수직인 입사광의 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90% 또는 95%를 투과시키거나, 실질적으로 투과시키거나, 대략 이를 투과시키거나, 적어도 이를 투과시킬 수 있다. 도 1 및 도 2는 선형 형태의 것인 예시적인 제1 편광 상태(x)를 도시하지만, 제1 편광 상태(x)가 비선형, 원형, 타원형 또는 임의의 다른 편광 형태의 것일 수 있음을 이해해야 한다.
일부 실시 형태에서, 반사 편광기(30)는 파장(λb, λg, λri)들 중 하나 이상에서 (제1 편광 상태(x)에 직교하는) 제2 편광 상태(y)를 갖는 실질적으로 수직인 입사광의 일부분을 반사시킨다. 일부 실시 형태에서, 제2 편광 상태(y)는 y-축을 따라 배향된 실질적으로 선형 편광일 수 있는데, 이는 z-축을 따라 전파되는 광의 전기장 벡터가 yz 평면으로 국한되거나 실질적으로 국한된다는 것을 의미한다. 반사 편광기(30)는, 다양한 구현예에서, λb, λg 및 λri 중 하나 이상에서 제2 편광 상태(y)를 갖는 실질적으로 수직인 입사광의 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90% 또는 95%를 반사시키거나, 실질적으로 반사시키거나, 대략 이를 반사시키거나, 적어도 이를 반사시킬 수 있다.
일부 실시 형태에서, 반사 편광기(30)는 λgri 및 λbg 중 하나 이상에서 제1 편광 상태(x) 및/또는 제2 편광 상태(y)를 갖는 실질적으로 수직인 입사광의 일부분을 투과시킨다. λgri는 λg와 λri 사이에 있을 수 있는 반면, λbg는 λg와 λb 사이에 있을 수 있다. 반사 편광기(30)는, 다양한 구현예에서, λgri 및 λbg 중 하나 이상에서 제1 편광 상태(x) 및/또는 제2 편광 상태(y)를 갖는 실질적으로 수직인 입사광의 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90% 또는 95%를 투과시키거나, 실질적으로 투과시키거나, 대략 이를 투과시키거나, 적어도 이를 투과시킬 수 있다.
실질적으로 수직인 입사광의 경우, 선형 흡수 편광기 층(20)은 청색 파장 범위(40)에 걸친 평균 투과율(Tb), 녹색 파장 범위(41)에 걸친 평균 투과율(Tg), 및 적색-적외선 파장 범위(42)에 걸친 평균 투과율(Tri)을 갖는다. 일부 실시 형태에서, Tb는 Tg 및 Tri 중 하나 또는 둘 모두보다 더 작다.
도 1 및 도 2로 가면, 디스플레이 시스템(300) 및 디스플레이(80)가 도시되어 있다. 디스플레이(80)는, 도 5에 개략적으로 예시된 바와 같이, 복수의 광-수집/생성 화소 또는 픽셀(81)로 분할될 수 있다. 픽셀(81)은 관찰자(90)에 의한 관찰을 위해 이미지(82)를 방출하도록 구성될 수 있다. 반사 편광기(30)는 디스플레이(80)와 광학적으로 연통하여, 반사 편광기가 디스플레이(80)에 의해 방출된 이미지를 수용하게 위치되도록 할 수 있고, 또한 디스플레이(80) 상에, 그에 근접하게 또는 그에 인접하게 배치될 수 있다.
청색 파장 범위(40) 내의 예시적인 파장(λb)의 경우, 반사 편광기는, 다양한 구현예에서, 제1 편광 상태(x)를 갖는 실질적으로 수직인 입사광의 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90% 또는 95%를 투과시키거나, 실질적으로 투과시키거나, 대략 이를 투과시키거나, 적어도 이를 투과시킬 수 있다. 일부 실시 형태에서, 예시적인 파장(λb)의 경우, 반사 편광기는, 다양한 구현예에서, 제1 편광 상태(x)에 직교하거나 실질적으로 직교하는 제2 편광 상태(y)를 갖는 실질적으로 수직인 입사광의 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90% 또는 95%를 반사시키거나, 실질적으로 반사시키거나, 대략 이를 반시키거나, 적어도 이를 반사시킬 수 있는데, 여기서 편광 상태(x, y)들 사이의 각도가 2, 4, 6, 8, 10 또는 20도 미만일 수 있다.
파장(λuv)이 자외선 파장 범위(45) 내에서 한정될 수 있고, 파장(λbg)이 파장 범위(40) 또는 파장 범위(41) 내에서 파장(λb)과 파장(λg) 사이에 한정될 수 있다. 다양한 구현예에서, 0 < λb - λuv ≤ 80, 85, 90, 95, 100, 105, 110, 115 또는 120 nm이고, 0 < λbg - λb ≤ 80, 85, 90, 95, 100, 105, 110, 115 또는 120 nm이며, 반사 편광기(30)는 λuv 및 λbg 중 하나 이상에서 제1 편광 상태(x) 및 제2 편광 상태(y) 각각에 대해 실질적으로 수직인 입사광의 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60% 또는 65%를 투과시키거나, 실질적으로 투과시키거나, 대략 이를 투과시키거나, 적어도 이를 투과시킨다.
도 2에 가장 잘 예시된 바와 같이, 지연기 층(10)이 반사 편광기(30)와 디스플레이(80) 사이에 배치될 수 있다. 실질적으로 입사하는 백색 광(100)이 입사각(θ1)으로 디스플레이 시스템(300)에 입사할 수 있다. 디스플레이 시스템(300)은 입사하는 백색 광(100)의 적어도 일부분을, 입사광이 디스플레이(80)에 의해 적어도 2회 반사된 후에, 입사각(θ1)과 실질적으로 동일한 출사각(θ2)으로 전파하는 출사광(103)으로서 반사시킨다. 실질적으로 백색인 입사광(100)은, 예를 들어 실질적으로 백색인 입사광(100)이 반사 편광기(30) 및 지연기 층(10)에 의해 투과된 후 제1 반사광(101)으로서 디스플레이에 의해 첫번째 반사되고, 제1 반사광(101)이 반사 편광기(30)에 의해 반사되고 지연기 층(10)에 의해 적어도 한 번, 예컨대 2회 투과된 후 제2 반사광(102)으로서 디스플레이(80)에 의해 두번째 반사될 때, 디스플레이(80)에 의해 적어도 2회 반사될 수 있는데, 제2 반사광(102)은 출사광(103)으로서 디스플레이 시스템을 빠져나간다.
일부 구현예에서, 입사광(100) 및 출사광(103)은 실질적으로 동일한 색상 좌표를 가져, 출사광(103)이 실질적으로 백색인 입사광(100)만큼 실질적으로 백색이다. 그러한 구현예에서, 입사광(100)과 출사광(103)의 대응하는 CIE 1931 색상 색도 좌표(x, y)들 사이의 최대 차이는, 적어도 입사각(θ1)이 0과 실질적으로 동일할 때, 약 0.1 미만 또는 약 0.1 미만이다.
일부 실시 형태에서, 반사 편광기(30) 및 지연기 층(10)은 관찰자(90)와 디스플레이(80) 사이에 배치된다.
일부 실시 형태에서, 실질적으로 백색인 입사광(100)은 반사 편광기(30) 및 지연기 층(10)에 의해 투과된 후 제1 반사광(101)으로서 디스플레이(80)에 의해 첫번째 반사된다. 제1 반사광(101)이 반사 편광기(30)에 의해 반사되고 지연기 층(10)에 의해 적어도 1회 투과된 후 제2 반사광(102)으로서 디스플레이(80)에 의해 두번째 반사될 수 있다. 제2 반사광(102)이 출사 광(103)으로서 디스플레이(80)를 빠져나갈 수 있다. 다양한 실시 형태에서, 입사광(100)과 출사광(103)의 대응하는 CIE 1931 색상 색도 좌표(x, y)들 사이의 최대 차이는, 적어도 입사각(θ1)이 0과 실질적으로 동일할 때, 0.08, 0.06, 0.04 또는 0.02 미만이거나 대략 그 미만이다.
다양한 실시 형태에서, 입사광(100)과 출사광(103)의 대응하는 CIE 1931 색상 색도 좌표(x, y)들 사이의 최대 차이는 약 20도, 약 30도 또는 약 40도 초과의 적어도 하나의 입사각에 대해 약 0.01 미만이다.
일부 실시 형태에서, 디스플레이 시스템(300)은 지연기 층(10)을 포함한다. 상세히 전술된 바와 같이, 도 4는 1/4 파장 관계(50)뿐만 아니라 지연기 층 관계(54)를 예시하며, 각각의 주어진 파장에서 지연기 층 관계(54)와 1/4 파장 관계(50) 사이에 편차(Δ)가 존재한다. 일부 실시 형태에서, 지연기 층 관계(54)는 적색 파장 범위(43)에서보다 청색 파장 범위(40)에서 1/4 파장 지연기(50)인 것으로부터 더 작은 편차(Δ)를 갖는다. 일부 실시 형태에서, 이는 Δr 및 Δg보다 더 작은 Δb에 의해 예시되는데, 여기서 Δb는 λb에서 청색 파장 범위(40) 내에서의 지연기 층 관계(54)와 1/4 파장 관계(50) 사이의 편차이고, Δr은 λr에서 적색 파장 범위(43) 내에서의 지연기 층 관계(54)와 1/4 파장 관계(50) 사이의 편차이며, Δg는 λg에서 녹색 파장 범위(41) 내에서의 지연기 층 관계(54)와 1/4 파장 관계(50) 사이의 편차이다. 일부 실시 형태에서, 이는, 녹색 파장 범위(41) 및 적색 파장 범위(43) 내의 모든 파장에서의 지연기 층 관계(54)와 1/4 파장 관계(50) 사이의 편차보다, 청색 파장 범위(40) 내의 모든 파장에서 더 큰, 지연기 층 관계(54)와 1/4 파장 관계(50) 사이의 편차에 의해 예시된다.
디스플레이 시스템(300)은 또한 반사 편광기(30)를 포함할 수 있고, 실질적으로 수직인 입사광의 경우, 적외선 파장 범위(44) 내의 적어도 하나의 파장(λir)에 대해, 반사 편광기(30)는 제1 편광 상태(x)를 갖는 입사광의 적어도 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75% 또는 80%를 투과시킬 수 있고, 직교하거나 실질적으로 직교하는 제2 편광 상태(y)를 갖는 입사광의 적어도 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75% 또는 80%를 반사시킬 수 있다.
일부 실시 형태에서, 적색 파장 범위(43) 내의 각각의 파장에 대해, 반사 편광기(30)는 제1 및 제2 편광 상태(x, y)들 각각에 대해 입사광의 일부분을 투과시킨다. 다양한 실시 형태에서, 적색 파장 범위(43) 내의 각각의 파장에 대해, 반사 편광기(30)는 제1 및 제2 편광 상태(x, y)들 각각에 대해 입사광의 적어도 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55% 또는 60%를 투과시킨다.
선형 흡수 편광기 층(20)이 또한 디스플레이 시스템(300)에 포함될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 선형 흡수 편광기 층(20)은 제1 편광 상태(x)에 대하여 청색 파장 범위(40)에서보다 적색 파장 범위(43)에서 더 큰 평균 광 투과율을 갖는다. 일부 실시 형태에서, 선형 흡수 편광기 층(20)은 제2 편광 상태(y)에 대하여 청색 파장 범위(40)에서보다 적색 파장 범위(43)에서 더 큰 평균 광 투과율을 갖는다.
일부 실시 형태에서 그리고 도 1에 예시된 바와 같이, 디스플레이 시스템(300)은, 예를 들어 청색, 녹색 및 적색 파장 범위(40, 41, 43)들에 각각 대응하는 가시 파장 범위에서 이미지(82)를 방출하도록 구성된 디스플레이(80)를 포함한다. 도 5에 가장 잘 예시된 바와 같이, 디스플레이(300)는 청색광(110)을 방출하도록 구성된 청색 픽셀 (81b)을 포함할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 도 6에 도시된 바와 같이, 방출된 청색 광(110)은 가시 파장 범위(40, 41, 43) 내의 예시적인 청색 파장(λb)에서 청색 피크(111)를 갖는다.
디스플레이 시스템(300)은 디스플레이(80) 상에, 그에 근접하게 또는 그에 인접하게 배치된 선형 흡수 편광기 층(20)을 포함할 수 있고, 반사 편광기(30)는 선형 흡수 편광기 층(20)과 디스플레이(80) 사이에 배치될 수 있다. 지연기 층(10)이 반사 편광기(30)와 디스플레이(80) 사이에 또는 실질적으로 그 사이에 배치될 수 있다. 전술된 바와 같이, 도 4는 주어진 파장에서 지연기 층 관계(54)와 1/4 파장 관계(50) 사이에서의 예시적인 편차(Δ)를 예시한다.
일부 실시 형태에서, 실질적으로 수직인 입사광의 경우, 예시적인 청색 파장(λb)에 대해, 반사 편광기(30)는 제1 편광 상태(x)를 갖는 광의 적어도 일부분을 투과시키고, 제2 편광 상태(y)를 갖는 광의 적어도 일부분을 반사시킨다. 일부 실시 형태에서, 실질적으로 수직인 입사광의 경우, 예시적인 청색 파장(λb)에 대해, 반사 편광기(30)는 제1 편광 상태(x)를 갖는 광의 적어도 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75% 또는 80%를 투과시키고, 직교하거나 실질적으로 직교하는 제2 편광 상태(y)를 갖는 광의 적어도 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75% 또는 80%를 반사시킨다.
예시적인 파장(λuv, λb)들이 도 4에 도시되어 있으며, λuv는 λb보다 작을 수 있거나 λb의 x-축을 따른 좌측으로 있을 수 있다. 또한, 다양한 실시 형태에서, λb - λuv ≤ 70, 65, 60, 55, 50, 45, 40, 35 또는 30 nm이다. 가시 파장 범위 내의 각각의 파장(λ)에 대해, 다양한 실시 형태에서, λ - λb ≥ 70, 65, 60, 55, 50, 45, 40, 35 또는 30 nm이다. 일부 실시 형태에서, 적어도 하나의 파장(λuv)에 대해 그리고 가시 파장 범위(40, 41, 43) 내의 각각의 파장(λ)에 대해, 반사 편광기(30)는 제1 및 제2 편광 상태(x, y)들 각각에 대해 입사광의 적어도 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55% 또는 60%를 투과시킨다.
상세히 전술된 바와 같이, 도 4는 1/4 파장 관계(50)뿐만 아니라 지연기 층 관계(54)를 예시하며, 각각의 주어진 파장에서 지연기 층 관계(54)와 1/4 파장 관계(50) 사이에 편차(Δ)가 존재한다. 일부 실시 형태에서, 편차(Δ)는 파장(λb)에서 Δb이고, 편차(Δ)는 가시 파장 범위(40, 41, 43) 내의 적어도 하나의 적색 파장(λr)에서 Δr이다. 다양한 실시 형태에서, λr - λb ≥ 80, 85, 90, 95, 100, 105, 110, 115 또는 120 nm이다. 일부 실시 형태에서, Δb ≤ Δr이다.
또한, 일부 실시 형태에서, 제1 편광 상태(y)에 대해, 선형 흡수 편광기(20)는 청색 파장(λb)에서보다 적색 파장(λr)에서 더 큰 투과율을 갖는다. 일부 실시 형태에서, 가시 파장 범위는 약 420 nm 내지 약 650 nm에 걸친다.
일부 실시 형태에서, 도 1 및 도 5에 가장 잘 도시된 바와 같이, 디스플레이 시스템(300)은 청색 광(110)을 방출하도록 구성된 청색 픽셀(81b), 녹색 광(112)을 방출하도록 구성된 녹색 픽셀(81g) 및 적색 광(114)을 방출하도록 구성된 적색 픽셀(81r)을 포함하는 발광 디스플레이(80)를 포함한다. 도 4에 예시된 바와 같이, 청색 광(100)은 청색 파장(λb)에서 청색 피크(111)를 가질 수 있고, 녹색 광(112)은 녹색 파장(λg)에서 녹색 피크(113)를 가질 수 있으며, 적색 광(114)은 적색 파장(λr)에서 적색 피크(115)를 가질 수 있다.
반사 편광기(30)가 발광 디스플레이(80) 상에 배치될 수 있고, 지연기 층(10)이 반사 편광기(30)와 발광 디스플레이(80) 사이에 또는 실질적으로 그 사이에 배치될 수 있다. 상세히 전술된 바와 같이, 도 4는 1/4 파장 관계(50)뿐만 아니라 지연기 층 관계(54)를 예시하며, 주어진 파장에서 지연기 층 관계(54)와 1/4 파장 관계(50) 사이에 편차(Δ)가 존재한다.
실질적으로 수직인 입사광의 경우, 청색 파장(λb)에 대해 그리고 적어도 하나의 적외선 파장(λir)에 대해, 반사 편광기(30)는 제1 편광 상태(x)를 갖는 입사광의 일부분을 투과시킬 수 있고, 직교하는 제2 편광 상태(y)를 갖는 입사광의 일부분을 반사시킬 수 있다. 일부 실시 형태에서, 실질적으로 수직인 입사광의 경우, 청색 파장(λb)에 대해 그리고 적어도 하나의 적외선 파장(λir)에 대해, 반사 편광기(30)는 제1 편광 상태(x)를 갖는 입사광의 적어도 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75% 또는 80%를 투과시킬 수 있고, 직교하는 제2 편광 상태(y)를 갖는 입사광의 적어도 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75% 또는 80%를 반사시킬 수 있다. 전술된 바와 같이, 제1 편광 상태(x)를 갖는 광은 제2 편광 상태(y)를 갖는 광에 직각으로 또는 실질적으로 직각으로 편광될 수 있다.
일부 실시 형태에서, 녹색 및 적색 파장(λg, λr)들 각각에 대해, 반사 편광기(30)는 제1 및 제2 편광 상태(x, y)들 각각에 대해 입사광의 일부분을 투과시킨다. 일부 실시 형태에서, 녹색 및 적색 파장(λg, λr)들 각각에 대해, 반사 편광기(30)는 제1 및 제2 편광 상태(x, y)들 각각에 대해 입사광의 적어도 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55% 또는 60%를 투과시킨다.
전술된 바와 같이, 도 4는 1/4 파장 관계(50)뿐만 아니라 지연기 층 관계(54)를 예시하며, 주어진 파장에서 지연기 층 관계(54)와 1/4 파장 관계(50) 사이에 편차(Δ)가 존재한다. 일부 실시 형태에서, 편차(Δ)는 파장(λb)에서 Δb이고, 편차(Δ)는 가시 파장 범위(40, 41, 43) 내의 적어도 하나의 적색 파장(λr)에서 Δr이다. 일부 실시 형태예에서, Δb ≤ Δr이다. 약 10도 내지 약 60도의 적어도 하나의 입사각으로 입사하는 광에 대해 그리고 적색 파장(λr)에 대해, 다양한 실시 형태에서, 반사 편광기(30)는 제1 편광 상태(x)를 갖는 광의 적어도 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65% 또는 70%를 투과시키고, 제2 편광 상태(y)를 갖는 광의 적어도 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65% 또는 70%를 반사시킨다.
일부 실시 형태에서, 발광 디스플레이는 유기 발광 다이오드(OLED) 디스플레이이다. 일부 실시 형태에서, 발광 디스플레이는 마이크로 발광 다이오드(μ-LED) 디스플레이이다.
실시예
실시예 1 및 비교예 C1
반사 편광기의 반사 및 투과 특성들을 계산하기 위해 계산 모델을 사용하였다. 계산 모델을 베리만(Berriman) 알고리즘에 기초하여 4 x 4 행렬 솔버 루틴(solver routine)에 의해 구동하였는데, 여기서 반사 및 투과 행렬 원소들이 1차원 층들의 임의의 스택(stack)에 대해 계산될 수 있고, 이때 각각의 층은 그의 물리적 두께 및 분산 굴절률 텐서(dispersive refractive index tensor)에 의해 한정되는데, 여기서 굴절률 텐서의 각각의 주 원소는 파장(λ)의 함수이다. 이러한 계산 모델에 의해, 발광 디스플레이를 나타내는 1차원 스택 구조물을 한정하였고, 그의 반사 및 투과 특성들을 계산하였다.
계산 모델에 대한 좌표계를 도 1에 도시된 축(x, y, z)들의 직교 세트(cartesian set)로 정의하였는데, 여기서 계산 모델의 목적을 위해, x 축은 "차단 축"으로서, 임의의 흡수 편광기의 고흡광 축(high extinction axis) 및 임의의 반사 편광기의 고반사 축(high-reflection axis)과 일치하였고, y 축은 흡수 편광기의 약하게 흡수하는 고투과 축(high transmission axis) 및 임의의 반사 편광기의 약하게 반사하는 축과 일치하는 "통과 축"이었다. 방위각(azimuthal angle)(φ)을 x 축으로부터 측정하였고, 편각(polar angle)(θ)을 z 축으로부터 측정하였다.
이러한 계산 스택 모델을 이용하여, 유기 LED(OLED) 디스플레이의 관찰자측 반사 특성을, 1/4 파장(λ/4) 지연기 위에 놓이는, 디스플레이-품질 요오드-유형 흡수 편광기로 구성된 원형 편광기 상부의 유리 층(디스플레이의 외부 표면)의 스택 구조로 모델링하였는데, 여기서 지연기는 흡수 편광기의 주 평면내 축들 사이의 중간에 놓였던 이상 축(extraordinary axis)을 가졌다. 또한, 지연기 층 아래에는 유전체 층이 있는데, 유전체 층은 디스플레이를 형성하는 방출 픽셀을 위한 드라이버로서 기능하는 전도 소자 및 금속-유사 트랜지스터 소자에 의해 둘러싸인 전압-구동식 청색, 녹색 및 적색 방출 "픽셀" 영역들의 공간적으로 조직화된 어레이를 포함하는 OLED 방출 표면 위에 놓이는 박막 봉지재(thin-film encapsulant, TFE)를 나타낸다.
계산 스택 모델로부터의 입력으로 계산을 수행하여, OLED 방출 표면으로부터의 청색, 녹색 및 적색 픽셀 방출된 광의 강도의 휘도 증가도를 예측하였다. 이들 예측은 OLED 방출 표면의 반사 스펙트럼의 이해와 결합된 스택-모델 계산된 반사 및 투과 계수 스펙트럼의 분석에 기초하였다. 모델링된 OLED 디스플레이 스택의 원형 편광기에 반사 편광기가 포함될 때 초래되는 픽셀 방출 색상 및 휘도 변화를 예측하기 위한 분석 표현을 도출하였다.
90/10 coPEN 및 저굴절률 등방성 미세층들의 교번하는 미세층들로 구성된 것으로서 모델링된 총 44개의 광학 반복 유닛(optical repeat unit, ORU)을 포함한 다층 광학 필름 반사 편광기를 모델링하였다. 등방성 층들을 다음과 같이 제조된 것으로서 모델링하였다. 굴절률이 약 1.57이고 층들이 필름의 일축 배향시 실질적으로 등방성으로 유지되도록, 미국 특허 제10,185,068호(존슨(Johnson) 등)에서 기술된 바와 같이 폴리카르보네이트와 코폴리에스테르(PCTg)의 블렌드를 제조한다. PC:PCTg 몰비는 대략 85 몰% PC와 15 몰%의 PCTg이다. 이어서, PC:PCTg를 85:15 중량비로 PETg와 블렌딩한다((PC:PCTg):PETg). 고굴절률 재료인 90/10 coPEN은 재료 A로 지칭되고, 저굴절률 재료는 재료 B로 지칭된다.
미세층 A 및 B 쌍 또는 ORU의 두께 프로파일을 수학적으로 생성하였다. 제1 A/B 층 쌍의 상(phase) 두께는 1/2λ0 (파장)으로서 규정되는데, 여기서 λ0은 대략 420 nm 파장에서 군청색 내에 있다. 인접한 A/B ORU들은 1/2λi의 상 두께를 갖도록 조절된 그들의 물리적 두께들을 가졌는데, 여기서 λi는 λ보다 증분적으로 더 컸다. 추가의 인접한 A/B 층 쌍들은, 1/2λN(여기서 λN은 대략 580 nm)인 상 두께를 갖는 마지막 A/B 층 쌍에 도달할 때까지, 전체 광학 필름 스택을 통해 상방으로 1/2λi+1 등등이 되도록 조절된 그들의 상 두께를 가졌다. 이러한 계산 예에 대해, 필름 스택은 단조 비-선형 A/B ORU 프로파일로 총 44개의 A/B 층 쌍을 포함하였다. 게다가, 각각의 A/B 층 쌍 내에서, A 층 및 B 층 둘 모두는 1/4λi인 개별 상 두께를 가졌다.
ORU에 대한 물리적 두께 프로파일이 도 7에 도시되어 있다. ORU 두께 프로파일은 1500 nm의 두께를 갖는 저굴절률 재료의 보호 경계층에 의해 양측에서 경계가 이루어졌다.
OLED는 약 450 nm의 청색 파장에서 청색 피크를 갖는 청색 광을 방출하도록 구성된 청색 픽셀, 약 530 nm의 녹색 파장에서 녹색 피크를 갖는 녹색 광을 방출하도록 구성된 녹색 픽셀, 및 약 630 nm의 적색 파장에서 적색 피크를 갖는 적색 광을 방출하도록 구성된 적색 픽셀을 포함할 수 있다.
각각 x, y, z 축을 따라 Nx, Ny, Nz로 표시된, 고굴절률 광학(high index optical, HIO) 층(복굴절 90/10 coPEN)에 대한 굴절률 그리고 등방성 저굴절률 광학(low index optical, LIO) 층에 대한 굴절률(등방성 굴절률을 나타내기 위해 Niso가 사용됨)의 대표적인 값들이 하기 표에 나타나 있다:
Figure pct00001
또한, 모델 구성은 400 마이크로미터 유리 층 및 뒤이은 다층 광학 필름 반사 편광기 위의 디스플레이 흡수 편광기를 한정하였다. 유리 및 OLED 방출 표면 바로 위의 유전체 층에 대한 굴절률이 하기 표에 나타나 있다.
Figure pct00002
흡수 편광기는 산리츠(Sanritz) 디스플레이 편광기 후에 모델링되었고 10 마이크로미터 두께인 것으로 가정되었다. 굴절률 (Niso) 및 흡수 편광기에 대한 손실(Kx, Ky, Kz)이 하기 표에 나타나 있다.
Figure pct00003
이 모델에서, 1/4 파장 지연기 층을 반사 편광기 아래에 위치시켰는데, 이때 그의 이상 축(No)은 x 축과 y 축 사이에서 45도로 중간에 정렬되었다. 대표 파장에서, 1/4 파장으로부터의 편차 값(Δ)(나노미터 단위)과 마찬가지로, 지연기에 대한 굴절률 값들이 하기 표에 나타나 있다. 비교예 C1은 녹색 파장에서 대략 1/4 파인 지연기를 사용하였고, 실시예 1은 청색 파장에서 대략 1/4 파인 지연기를 사용하였다. 지연기 두께를 변경함으로써 모델에서 이들 지연기 특성을 조작하였다.
Figure pct00004
모델에서 OLED 방출 표면을 반사시 금속-유사 상 회전 특성을 갖고 하기 표에 나타낸 반사 계수 값을 갖는 것으로서 한정하였다.
Figure pct00005
흡수 편광기를 제외한, OLED 모델 내의 모든 층에 대한 흡수 계수는 무의미하게 작은 것으로 취해졌다.
도 8 및 도 9는 각각 x 축 및 y 축과 정렬된 전기장에 대하여 그리고 0도 내지 60도의 편각에 대하여, 공기 중의 다층 광학 필름 반사 편광기에 대한 계산된 반사 계수(광 반사되는 입사의 분율)를 도시한다.
원형 편광기에 대한 주변 반사를 계산하도록 계산 모델을 설정하였다. D65 광원을 계산에 포함시켰다. D65 광원에 대한 CIE 1931 xy 색도 좌표는 x = 0.3127 및 y = 0.3291이었다. 주변 D65 입사광에 대한 수직 입사 명소 반사율(photopic reflectance)은 7.66%였다. 반사광에 대한 색도 플롯이 계산되었고, 0 내지 85도의 편각에 대하여 비교예 1 및 실시예 1 각각에 대해 도 10 및 도 11에 도시되어 있다. 정사각형은 D65 광원에 대한 색도 좌표를 나타낸다. 더 큰 원은 0도의 편각에 대한 색도 좌표를 나타낸다. 실시예 1의 원형 편광기는 D65 색상 점과 거의 동일한 근수직각(near-normal angle) 반사된 색상을 가졌는데, 이때 CIE x 및 y 색상 좌표는 D65 색상 좌표로부터 약 0.10의 거리 내에 있다.
실시예 2 및 비교예 C2
반사 편광기에 사용된 광학 반복 유닛의 물리적 두께가 도 12에 도시된 물리적 두께 프로파일을 가졌다는 점을 제외하고, 실시예 2 및 비교예 C2 각각을 위해, 실시예 1 및 비교예 C1에서처럼 반사 편광기 및 이 반사 편광기를 포함하는 원형 편광기를 모델링하였다.
도 13 및 도 14는 각각 x 축 및 y 축과 정렬된 전기장에 대하여 그리고 0도 내지 60도의 편각에 대하여, 공기 중의 다층 광학 필름 반사 편광기에 대한 계산된 반사 계수를 도시한다.
실시예 1에 대해 기술된 바와 같이 원형 편광기에 대한 주변 반사를 계산하도록 계산 모델을 설정하였다. 주변 D65 입사광에 대한 수직 입사 명소 반사율은 6.81%였다. 반사광에 대한 색도 플롯이 계산되었고, 0 내지 85도의 편각에 대하여 비교예 C2 및 실시예 2 각각에 대해 도 15 및 도 16에 도시되어 있다. 정사각형은 D65 광원에 대한 색도 좌표를 나타낸다. 더 큰 원은 0도의 편각에 대한 색도 좌표를 나타낸다.
실시예 3 및 비교예 C3
반사 편광기에 사용된 광학 반복 유닛들의 개수가 24개로 감소되었고 광학 반복 유닛의 물리적 두께가 도 17에 도시된 물리적 두께 프로파일을 가졌다는 점을 제외하고, 실시예 3 및 비교예 C3 각각을 위해, 실시예 1 및 비교예 C1에서처럼 반사 편광기 및 이 반사 편광기를 포함하는 원형 편광기를 모델링하였다.
도 18 및 도 19는 각각 x 축 및 y 축과 정렬된 전기장에 대하여 그리고 0도 내지 60도의 편각에 대하여, 공기 중의 다층 광학 필름 반사 편광기에 대한 계산된 반사 계수를 도시한다.
실시예 1에 대해 기술된 바와 같이 원형 편광기에 대한 주변 반사를 계산하도록 계산 모델을 설정하였다. 주변 D65 입사광에 대한 수직 입사 명소 반사율은 8.06%였다. 반사광에 대한 색도 플롯이 계산되었고, 0 내지 85도의 편각에 대하여 비교예 C3 및 실시예 3 각각에 대해 도 20 및 도 21에 도시되어 있다. 정사각형은 D65 광원에 대한 색도 좌표를 나타낸다. 더 큰 원은 0도의 편각에 대한 색도 좌표를 나타낸다. 실시예 3의 원형 편광기는 D65 색상 점과 거의 동일한 근수직각 반사된 색상을 가졌는데, 이때 CIE x 및 y 색상 좌표는 D65 색상 좌표로부터 약 0.10 미만의 거리를 갖는다.
실시예 4 및 비교예 C4
반사 편광기에 사용된 광학 반복 유닛들의 개수가 32개로 감소되었고 광학 반복 유닛의 물리적 두께가 도 22에 도시된 물리적 두께 프로파일을 가졌다는 점을 제외하고, 실시예 4 및 비교예 C4 각각을 위해, 실시예 1 및 비교예 C1에서처럼 반사 편광기 및 이 반사 편광기를 포함하는 원형 편광기를 모델링하였다.
도 23 및 도 24는 각각 x 축 및 y 축과 정렬된 전기장에 대하여 그리고 0도 내지 60도의 편각에 대하여, 공기 중의 다층 광학 필름 반사 편광기에 대한 계산된 반사 계수를 도시한다.
실시예 1에 대해 기술된 바와 같이 원형 편광기에 대한 주변 반사를 계산하도록 계산 모델을 설정하였다. 주변 D65 입사광에 대한 수직 입사 명소 반사율은 8.06%였다. 반사광에 대한 색도 플롯이 계산되었고, 0 내지 85도의 편각에 대하여 비교예 C4 및 실시예 4 각각에 대해 도 25 및 도 26에 도시되어 있다. 정사각형은 D65 광원에 대한 색도 좌표를 나타낸다. 더 큰 원은 0도의 편각에 대한 색도 좌표를 나타낸다.
"약"과 같은 용어는 그것이 본 설명에서 사용되고 기술된 맥락에서 당업자에 의해 이해될 것이다. 특징부 크기, 양 및 물리적 특성을 표현하는 양에 적용되는 바와 같은 "약"의 사용이, 그것이 본 설명에서 사용되고 기술된 맥락에서 당업자에게 달리 명백하지 않다면, "약"은 명시된 값의 5% 이내를 의미하는 것으로 이해될 것이다. 명시된 값이 약으로서 주어진 양은 정확하게 그 명시된 값일 수 있다. 예를 들어, 본 설명에서 사용되고 기술된 맥락에서 당업자에게 달리 명백하지 않다면, 약 1의 값을 갖는 양은 그 양이 0.95 내지 1.05의 값을 갖는다는 것, 그리고 그 값이 1일 수 있다는 것을 의미한다.
도면 내의 요소에 대한 설명은 달리 지시되지 않는 한, 다른 도면 내의 대응하는 요소에 동등하게 적용되는 것으로 이해되어야 한다. 특정 실시 형태가 본 명세서에 예시 및 기술되었지만, 본 발명의 범주로부터 벗어남이 없이 다양한 대안 및/또는 등가의 실시 형태가 도시되고 기술된 특정 실시 형태를 대체할 수 있음이 당업자에 의해 인식될 것이다. 본 출원은 본 명세서에 논의된 특정 실시 형태의 임의의 적응 또는 변형을 포함하도록 의도된다. 따라서, 본 발명은 청구범위 및 그의 등가물에 의해서만 제한되는 것으로 의도된다.

Claims (15)

  1. 디스플레이 시스템으로서,
    복수의 픽셀들을 포함하고, 관찰자에 의한 관찰을 위한 이미지를 방출하도록 구성된 디스플레이;
    디스플레이 상에 배치되는 반사 편광기(reflective polarizer) - 실질적으로 수직인 입사광의 경우:
    주 파장(primary wavelength)(λb)에 대해, 반사 편광기는 제1 편광 상태(x)를 갖는 입사광의 적어도 60%를 투과시키고 직교하는 제2 편광 상태(y)를 갖는 입사광의 적어도 60%를 반사시키며,
    제1 파장(λuv) 및 제2 파장(λbg) 각각에 대해, 0 < λb - λuv ≤ 100 nm 및 0 < λbg - λb ≤ 100 nm이고, 반사 편광기는 제1 및 제2 편광 상태들 각각에 대해 입사광의 적어도 40%를 투과시킴 -; 및
    반사 편광기와 디스플레이 사이에 배치되는 지연기 층(retarder layer)
    을 포함하여, 실질적으로 백색인 입사광이 입사각(θ1)으로 디스플레이 시스템에 입사될 때, 디스플레이 시스템이 입사광의 적어도 일부분을, 입사광이 디스플레이에 의해 적어도 2회 반사된 후에, 입사각과 실질적으로 동일한 출사각(θ2)으로 전파하는 출사광으로서 반사시키도록 하며, 적어도 입사각이 실질적으로 0인 때 입사광 및 출사광의 대응하는 CIE 1931 색상 색도 좌표(color chromaticity coordinate)(x, y)들 사이의 최대 차이가 약 0.1 미만이도록 하는, 디스플레이 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 반사 편광기 및 지연기 층들은 관찰자와 디스플레이 사이에 배치되는, 디스플레이 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 실질적으로 백색인 입사광은 반사 편광기 및 지연기 층들에 의해 투과된 후 제1 반사광으로서 디스플레이에 의해 첫번째 반사되고, 제1 반사광은 반사 편광기에 의해 반사되고 지연기 층에 의해 적어도 한 번 투과된 후 제2 반사광으로서 디스플레이에 의해 두번째 반사되며, 제2 반사광은 출사광으로서 디스플레이를 빠져나가는, 디스플레이 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 디스플레이는 유기 발광 디스플레이(OLED)인, 디스플레이 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 입사광과 출사광의 대응하는 CIE 1931 색상 색도 좌표(x, y)들 사이의 최대 차이는, 적어도 입사각이 0과 실질적으로 동일할 때 약 0.08 미만인, 디스플레이 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 입사광과 출사광의 대응하는 CIE 1931 색상 색도 좌표(x, y)들 사이의 최대 차이는, 적어도 입사각이 0과 실질적으로 동일할 때 약 0.02 미만인, 디스플레이 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 입사광과 출사광의 대응하는 CIE 1931 색상 색도 좌표(x, y)들 사이의 최대 차이는, 약 20도 초과의 적어도 하나의 입사각에 대해 약 0.1 미만인, 디스플레이 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 입사광과 출사광의 대응하는 CIE 1931 색상 색도 좌표(x, y)들 사이의 최대 차이는, 약 30도 초과의 적어도 하나의 입사각에 대해 약 0.1 미만인, 디스플레이 시스템.
  9. 디스플레이 시스템으로서,
    가시 파장 범위에서 이미지를 방출하도록 구성된 디스플레이 - 디스플레이는 청색 광을 방출하도록 구성된 청색 픽셀을 포함하고, 방출된 청색 광은 가시 파장 범위 내의 청색 파장(λb)에서 청색 피크를 가짐 -;
    디스플레이 상에 배치되는 선형 흡수 편광기 층;
    선형 흡수 편광기 층과 디스플레이 사이에 배치되는 반사 편광기; 및
    반사 편광기와 디스플레이 사이에 배치되고, 1/4 파장 지연기인 것으로부터의 편차(Δ)를 갖는 지연기 층
    을 포함하여, 실질적으로 수직인 입사광의 경우:
    청색 파장(λb)에 대해, 반사 편광기가 제1 편광 상태를 갖는 광의 적어도 60%를 투과시키고 직교하는 제2 편광 상태를 갖는 광의 적어도 60%를 반사시키며,
    λb 미만의 적어도 하나의 파장(λuv)에 대해, λb - λuv ≤ 50 nm이고, 가시 파장 범위 내의 각각의 파장(λ)에 대해, λ - λb ≥ 50 nm이며, 반사 편광기가 제1 및 제2 편광 상태들 각각에 대해 입사광의 적어도 40%를 투과시키고,
    Δ가 파장(λb)에서 Δb이고 가시 파장 범위 내의 적어도 하나의 적색 파장(λr)에서 Δr이며, λr - λb ≥ 100 nm, Δb ≤ Δr이고,
    제1 편광 상태에 대해, 선형 흡수 편광기가 청색 파장(λb)보다 적색 파장(λr)에서 더 큰 투과율을 갖도록 하는, 디스플레이 시스템.
  10. 제9항에 있어서, 가시 파장 범위는 약 420 nm로부터 약 650 nm까지 연장되는, 디스플레이 시스템.
  11. 제9항에 있어서, 반사 편광기는 각자의 제1 접착제 층 및 제2 접착제 층에 의해 지연기 층 및 선형 흡수 편광기 층에 접착되는, 디스플레이 시스템.
  12. 제9항에 있어서, 발광 디스플레이는 유기 발광 디스플레이(OLED)인, 디스플레이 시스템.
  13. 디스플레이 시스템으로서,
    청색 파장(λb)에서 청색 피크를 갖는 청색 광을 방출하도록 구성된 청색 픽셀, 녹색 파장(λg)에서 녹색 피크를 갖는 녹색 광을 방출하도록 구성된 녹색 픽셀, 및 적색 파장(λr)에서 적색 피크를 갖는 적색 광을 방출하도록 구성된 적색 픽셀을 포함하는 발광 디스플레이;
    발광 디스플레이 상에 배치되는 반사 편광기; 및
    반사 편광기와 발광 디스플레이 사이에 배치되고, 1/4 파장 지연기인 것으로부터의 편차(Δ)를 갖는 지연기 층
    을 포함하여, 실질적으로 수직인 입사광의 경우:
    청색 파장(λb)에 대해 그리고 적어도 하나의 적외선 파장(λir)에 대해, 반사 편광기가 제1 편광 상태를 갖는 광의 적어도 60%를 투과시키고 직교하는 제2 편광 상태를 갖는 광의 적어도 60%를 반사시키며,
    녹색 및 적색 파장(λg, λr)들 각각에 대해, 반사 편광기가 제1 및 제2 편광 상태들 각각에 대해 입사광의 적어도 40%를 투과시키고,
    Δ가 각자의 청색 파장(λb) 및 적색 파장(λr)에서 Δb 및 Δr이고, Δb ≤ Δr이도록 하며,
    약 10도 내지 60도의 적어도 하나의 입사각으로 입사하는 광의 경우 그리고 적색 파장(λr)에 대해, 반사 편광기가 제1 편광 상태를 갖는 광의 적어도 50%를 투과시키고 제2 편광 상태를 갖는 광의 적어도 50%를 반사시키도록 하는, 디스플레이 시스템.
  14. 제13항에 있어서, 발광 디스플레이는 유기 발광 디스플레이(OLED)인, 디스플레이 시스템.
  15. 제13항에 있어서, 발광 디스플레이는 마이크로 발광 다이오드(μ-LED) 디스플레이인, 디스플레이 시스템.
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