KR20220108850A - 광학 필름 및 이를 포함하는 표시 장치 - Google Patents

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변병훈
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Abstract

본 발명은 광학 필름 및 이를 포함하는 표시 장치에 관한 것이다. 일 실시예에 따른 광학 필름은 편광층, 상기 편광층 하부에 배치되며, 이축성 플레이트인 제1 광학 보상층, 상기 제1 광학 보상층 하부에 배치되며, 사분의 파장판인 제2 광학 보상층, 및 상기 제2 광학 보상층 하부에 배치되며, 포지티브 C 플레이트인 제3 광학 보상층을 포함하며, 상기 제1 광학 보상층은 편광층의 투과축에 대해 86 내지 94도의 광축 각도를 가진다.

Description

광학 필름 및 이를 포함하는 표시 장치{Optical film and display device including the same}
본 발명은 광학 필름 및 이를 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.
표시 장치는 멀티미디어의 발달과 함께 그 중요성이 증대되고 있다. 이에 부응하여 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display, LCD), 유기 발광 표시 장치(Organic Light Emitting Display, OLED) 등과 같은 여러 종류의 표시 장치가 사용되고 있다. 이와 같은 표시 장치들은 다양한 모바일 전자 기기, 예를 들어 스마트폰, 스마트워치, 태블릿 PC 등의 포터블 전자 기기 등을 중심으로 그 적용예가 다양화되고 있다.
표시 장치는 외부로부터 입사되는 광이 표시 장치에서 반사되는 반사광에 의해 표시 품질이 저하될 수 있다. 이를 해소하고자 표시 장치의 표시면에 광학 필름을 구비하여 외부 광의 반사를 저감하는 연구가 계속되고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 측면에서의 광의 반사율을 저감하여 빛샘을 개선할 수 있는 광학 필름 및 이를 포함하는 표시 장치를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 일 실시예에 따른 광학 필름은 편광층, 상기 편광층 하부에 배치되며, 이축성 플레이트인 제1 광학 보상층, 상기 제1 광학 보상층 하부에 배치되며, 사분의 파장판인 제2 광학 보상층, 및 상기 제2 광학 보상층 하부에 배치되며, 포지티브 C 플레이트인 제3 광학 보상층을 포함하며, 상기 제1 광학 보상층은 편광층의 투과축에 대해 86 내지 94도의 광축 각도를 가질 수 있다.
상기 제1 광학 보상층은 면내 위상지연값(Ro)이 170 nm 내지 270 nm일 수 있다.
상기 제1 광학 보상층은 굴절률 비(Nz)가 0.5 내지 2.5일 수 있다.
상기 제1 광학 보상층은 두께 방향의 위상지연값(Rth)이 4 nm 내지 84 nm일 수 있다.
상기 편광층의 투과축은 0도이고 상기 제2 광학 보상층의 광축은 45도일 수 있다.
상기 편광층 상에 배치되는 제1 보호 기재 또는 상기 편광층과 상기 제1 광학 보상층 사이에 배치되는 제2 보호 기재 중 선택된 적어도 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 광학 보상층과 상기 제2 광학 보상층 사이에 배치되는 제1 접착 부재, 및 상기 제2 광학 보상층과 상기 제3 광학 보상층 사이에 배치되는 제2 접착 부재를 더 포함할 수 있다.
상기 제2 광학 보상층은 상기 제1 광학 보상층의 하면에 접할 수 있다.
상기 제1 광학 보상층은 상기 편광층의 하면에 접할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 표시 장치는 표시 패널, 상기 표시 패널 상에 배치된 광학 필름을 포함하며, 상기 광학 필름은, 편광층, 상기 편광층 하부에 배치되며, 이축성 플레이트인 제1 광학 보상층, 상기 제1 광학 보상층 하부에 배치되며, 사분의 파장판인 제2 광학 보상층, 및 상기 제2 광학 보상층 하부에 배치되며, 포지티브 C 플레이트인 제3 광학 보상층을 포함하며, 상기 제1 광학 보상층은 편광층의 투과축에 대해 86 내지 94도의 광축 각도를 가질 수 있다.
상기 제3 광학 보상층은 상기 편광층보다 상기 표시 패널에 인접하며, 상기 표시 패널에 접할 수 있다.
상기 광학 필름의 전방에 배치되는 커버 윈도우, 상기 표시 패널의 후방에 배치되는 고분자 필름층, 및 상기 고분자 필름층의 후방에 배치되는 쿠션층을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 광학 보상층은 면내 위상지연값(Ro)이 170 nm 내지 270 nm일 수 있다.
상기 제1 광학 보상층은 굴절률 비(Nz)가 0.5 내지 2.5일 수 있다.
상기 제1 광학 보상층은 두께 방향의 위상지연값(Rth)이 4 nm 내지 84 nm일 수 있다.
상기 편광층의 투과축은 0도이고 상기 제2 광학 보상층의 광축은 45도일 수 있다.
상기 편광층 상에 배치되는 제1 보호 기재 또는 상기 편광층과 상기 제1 광학 보상층 사이에 배치되는 제2 보호 기재 중 선택된 적어도 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 광학 보상층과 상기 제2 광학 보상층 사이에 배치되는 제1 접착 부재, 및 상기 제2 광학 보상층과 상기 제3 광학 보상층 사이에 배치되는 제2 접착 부재를 더 포함할 수 있다.
상기 제2 광학 보상층은 상기 제1 광학 보상층의 하면에 접할 수 있다.
상기 제1 광학 보상층은 상기 편광층의 하면에 접할 수 있다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
실시예들에 따른 광학 필름에 의하면, 측면에서 바라보는 경우 광축의 틀어짐을 보상하는 제1 광학 보상층을 포함함으로써, 측면에서의 광의 반사율을 저감하여 빛샘을 개선할 수 있다.
또한, 실시예들에 따른 표시 장치에 의하면, 빛샘을 개선하여 표시 품질을 향상시킬 수 있다.
실시예들에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 표시 장치가 펼쳐진 상태를 나타낸 사시도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 표시 장치가 폴딩된 상태를 보여주는 사시도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 표시 장치의 언폴딩 상태의 단면도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 표시 장치의 폴딩된 상태의 단면도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 표시 패널의 단면도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 광학 필름을 나타낸 단면도이다.
도 7은 비교예에 따른 광학 필름을 나타낸 단면도이다.
도 8은 정면에서 바라보는 경우, 비교예의 광학 필름을 통과한 빛의 편광을 푸앙카레 구로 나타낸 도면이다.
도 9는 측면에서 바라보는 경우, 비교예의 광학 필름을 통과한 빛의 편광을 푸앙카레 구로 나타낸 도면이다.
도 10은 일 실시예에 따른 광학 필름을 나타낸 단면도이다.
도 11은 측면에서 바라보는 경우, 실시예의 광학 필름을 통과한 빛의 편광을 푸앙카레 구로 나타낸 도면이다.
도 12는 다른 실시예에 따른 광학 필름을 나타낸 단면도이다.
도 13은 또 다른 실시예에 따른 광학 필름을 나타낸 단면도이다.
도 14는 또 다른 실시예에 따른 광학 필름을 나타낸 단면도이다.
도 15는 또 다른 실시예에 따른 광학 필름을 나타낸 단면도이다.
도 16은 비교예에 따른 표시 장치의 시야각에 따른 반사율을 나타낸 도면이다.
도 17은 비교예에 따른 표시 장치의 정면(10도 시야각)의 반사율을 나타낸 그래프이다.
도 18은 비교예에 따른 표시 장치의 반사광의 전방위 시야각에 따른 LAB 색공간 좌표를 나타낸 도면이다.
도 19는 비교예에 따른 표시 장치의 암 상태의 시야각에 따른 반사광의 컬러를 나타낸 도면이다.
도 20은 실시예에 따른 표시 장치의 시야각에 따른 반사율을 나타낸 도면이다.
도 21은 실시예에 따른 표시 장치의 정면(10도 시야각)의 반사율을 나타낸 그래프이다.
도 22는 실시예에 따른 표시 장치의 반사광의 전방위 시야각에 따른 LAB 색공간 좌표를 나타낸 도면이다.
도 23은 실시예에 따른 표시 장치의 암 상태의 시야각에 따른 반사광의 컬러를 나타낸 도면이다.
도 24는 샘플#1의 시야각에 따른 반사율을 나타낸 도면이다.
도 25는 샘플#2의 시야각에 따른 반사율을 나타낸 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 실시예들을 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시할 수도 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 구체적인 실시예들에 대해 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 표시 장치가 펼쳐진 상태를 나타낸 사시도이다. 도 2는 일 실시예에 따른 표시 장치가 폴딩된 상태를 보여주는 사시도이다.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 표시 장치(10)는 스마트폰 이외에 휴대 전화기, 태블릿 PC, PDA(Personal Digital Assistant), PMP(Portable Multimedia Player), 텔레비전, 게임기, 손목 시계형 전자 기기, 헤드 마운트 디스플레이, 퍼스널 컴퓨터의 모니터, 노트북 컴퓨터, 자동차 네비게이션, 자동차 계기판, 디지털 카메라, 캠코더, 외부 광고판, 전광판, 의료 장치, 검사 장치, 냉장고와 세탁기 등과 같은 다양한 가전 제품, 또는 사물 인터넷 장치에 적용될 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 표시 장치(10)는 폴더블(foldable) 표시 장치일 수 있다. 표시 장치(10)는 스마트폰에 적용되는 것을 중심으로 설명하나, 이에 한정되지 않는다.
도 1 및 도 2에서, 제1 방향(DR1)은 평면 상에서 바라볼 때 표시 장치(10)의 일 변과 나란한 방향으로, 예를 들어 표시 장치(10)의 가로 방향일 수 있다. 제2 방향(DR2)은 평면 상에서 바라볼 때 표시 장치(10)의 일변과 접하는 타 변과 나란한 방향으로, 표시 장치(10)의 세로 방향일 수 있다. 제3 방향(DR3)은 표시 장치(10)의 두께 방향일 수 있다.
일 실시예에서 표시 장치(10)는 평면 상에서 바라볼 때 직사각형으로 이루어질 수 있다. 표시 장치(10)는 평면 상에서 바라볼 때 코너들이 수직인 직사각형 또는 코너들이 둥근 직사각형 형상일 수 있다. 표시 장치(10)는 평면 상에서 바라볼 때 제1 방향(DR1)으로 배치된 2 개의 단변과 제2 방향(DR2)으로 배치된 2 개의 장변을 포함할 수 있다.
표시 장치(10)는 표시 영역(DA)과 비표시 영역(NDA)을 포함한다. 평면 상에서 바라볼 때 표시 영역(DA)의 형태는 표시 장치(10)의 형태에 대응될 수 있다. 예를 들어 표시 장치(10)가 평면 상에서 바라볼 때 직사각형인 경우, 표시 영역(DA) 역시 직사각형일 수 있다.
표시 영역(DA)은 복수의 화소들을 포함하여 화상을 표시하는 영역일 수 있다. 복수의 화소들은 행렬 방향으로 배열될 수 있다. 복수의 화소들은 평면 상에서 바라볼 때 직사각형, 마름모 또는 정사각형일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 복수의 화소들은 평면 상에서 바라볼 때 직사각형, 마름모 또는 정사각형 이외 다른 사각형, 사각형 이외 다른 다각형, 원형 또는, 타원형일 수 있다.
비표시 영역(NDA)은 화소를 포함하지 않아 화상을 표시하지 않는 영역일 수 있다. 비표시 영역(NDA)은 표시 영역(DA)의 주변에 배치될 수 있다. 비표시 영역(NDA)은 도 1 및 도 2와 같이 표시 영역(DA)을 둘러싸도록 배치될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 표시 영역(DA)은 비표시 영역(NDA)에 의해 부분적으로 둘러싸일 수 있다.
일 실시예에서 표시 장치(10)는 폴딩된 상태와 펼쳐진 상태를 모두 유지할 수 있다. 표시 장치(10)는 도 2와 같이 표시 영역(DA)이 내측에 배치되는 인 폴딩(in-folding) 방식으로 폴딩될 수 있다. 표시 장치(10)가 인 폴딩 방식으로 폴딩되는 경우, 표시 장치(10)의 상면은 서로 마주보도록 배치될 수 있다. 다른 예로, 표시 장치(10)는 외측에 배치되는 아웃 폴딩(out-folding) 방식으로 폴딩될 수 있다. 표시 장치(10)가 아웃 폴딩 방식으로 폴딩되는 경우, 표시 장치(10)의 하면은 서로 마주보도록 배치될 수 있다.
일 실시예에서 표시 장치(10)는 폴더블 장치일 수 있다. 본 명세서에서 폴더블 장치라 함은 폴딩이 가능한 장치로서, 폴딩되어 있는 장치뿐만 아니라, 폴딩 상태와 언폴딩 상태를 모두 가질 수 있는 장치를 포함하는 의미로 사용된다. 또한, 폴딩은 대표적으로 약 180°의 각도로 접히는 것을 포함하지만, 그에 제한되지 않고, 접히는 각도가 180°를 초과하거나 그에 미치지 못하는 경우, 예컨대 90° 이상 180° 미만 또는 120° 이상 180° 미만의 각도로 꺾이는 경우에도 폴딩된 것으로 이해될 수 있다. 아울러, 폴딩 상태는 완전한 폴딩이 이루어지지 않더라도, 언폴딩 상태를 벗어나 꺾여 있는 상태인 경우 폴딩 상태로 지칭될 수 있다. 예를 들어, 90° 이하의 각도로 꺽여 있다고 하더라도, 최대 폴딩 각도가 90° 이상이 되는 이상 언폴딩 상태와 구별하기 위해 폴딩 상태에 있는 것으로 표현될 수 있다. 폴딩시 곡률 반경은 5mm 이하일 수 있고, 바람직하게는 1mm 내지 2mm의 범위에 있거나, 약 1.5mm일 수 있지만 이에 제한되는 것은 아니다.
일 실시예에서 표시 장치(10)는 폴딩 영역(FDA), 제1 비폴딩 영역(NFA1), 및 제2 비폴딩 영역(NFA2)을 포함할 수 있다. 폴딩 영역(FDA)은 표시 장치(10)가 접히는 영역이고, 제1 비폴딩 영역(NFA1)과 제2 비폴딩 영역(NFA2)은 표시 장치(10)가 접히지 않는 영역일 수 있다.
제1 비폴딩 영역(NFA1)은 폴딩 영역(FDA)의 일 측, 예를 들어 상측에 배치될 수 있다. 제2 비폴딩 영역(NFA2)은 폴딩 영역(FDA)의 타 측, 예를 들어 하측에 배치될 수 있다. 폴딩 영역(FDA)은 소정의 곡률로 구부러진 영역일 수 있다.
일 실시예에서, 표시 장치(10)의 폴딩 영역(FDA)은 특정 위치에 정해져 있을 수도 있다. 표시 장치(10)에서 특정 위치에 정해진 폴딩 영역(FDA)은 하나이거나, 2 이상일 수 있다. 다른 실시예에서, 폴딩 영역(FDA)은 표시 장치(10)에서 그 위치가 특정되어 있지 않고, 다양한 영역에서 자유롭게 설정될 수도 있다.
일 실시예에서, 표시 장치(10)는 제2 방향(DR2)으로 접힐 수 있다. 이로 인해, 표시 장치(10)의 제2 방향(DR2)의 길이는 대략 절반으로 줄어들 수 있으므로, 사용자가 표시 장치(10)를 휴대하기 편리할 수 있다.
일 실시예에서 표시 장치(10)가 접히는 방향은 제2 방향(DR2)에 한정되지 않는다. 예를 들어, 표시 장치(10)는 제1 방향(DR1)으로 접힐 수 있다. 이 경우, 표시 장치(10)의 제1 방향(DR1)의 길이는 대략 절반으로 줄어들 수 있다.
도 1 및 도 2에서는 표시 영역(DA)과 비표시 영역(NDA) 각각이 폴딩 영역(FDA), 제1 비폴딩 영역(NFA1), 및 제2 비폴딩 영역(NFA2)에 중첩하는 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 표시 영역(DA)과 비표시 영역(NDA) 각각은 폴딩 영역(FDA), 제1 비폴딩 영역(NFA1), 및 제2 비폴딩 영역(NFA2) 중 적어도 하나에 중첩할 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 표시 장치의 언폴딩 상태의 단면도이다. 도 4는 일 실시예에 따른 표시 장치의 폴딩된 상태의 단면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 표시 장치(10)는 표시 패널(100), 표시 패널(100)의 전방에 적층된 전방 적층 구조물(200) 및 표시 패널(100)의 후방에 적층된 후방 적층 구조물(300)을 포함할 수 있다. 각 적층 구조물(200, 300)은 적어도 하나의 결합 부재(251-253, 351-354)를 포함할 수 있다. 여기서, 표시 패널(100)의 전방은 표시 패널(100)이 화면을 표시하는 방향이고, 후방은 전방의 반대 방향을 의미한다. 표시 패널(100)의 일면은 전방에 위치하고, 표시 패널(100)의 타면은 후방에 위치한다.
표시 패널(100)은 화면이나 영상을 표시하는 패널로서, 그 예로는 유기 발광 표시 패널(OLED), 무기 발광 표시 패널(inorganic EL), 퀀텀닷 발광 표시 패널(QED), 마이크로 LED 표시 패널(micro-LED), 나노 LED 표시 패널(nano-LED), 플라즈마 표시 패널(PDP), 전계 방출 표시 패널(FED), 음극선 표시 패널(CRT)등의 자발광 표시 패널 뿐만 아니라, 액정 표시 패널(LCD), 전기 영동 표시 패널(EPD) 등의 수광 표시 패널을 포함할 수 있다. 이하에서는 표시 패널(100)로서 유기 발광 표시 패널을 예로 하여 설명하며, 특별한 구분을 요하지 않는 이상 실시예에 적용된 유기 발광 표시 패널을 단순히 표시 패널(100)로 약칭할 것이다. 그러나, 실시예가 유기 발광 표시 패널에 제한되는 것은 아니고, 기술적 사상을 공유하는 범위 내에서 상기 열거된 또는 본 기술분야에 알려진 다른 표시 패널(100)이 적용될 수도 있다.
표시 패널(100)은 터치 부재를 더 포함할 수 있다. 터치 부재는 표시 패널(100)과 별도의 패널이나 필름으로 제공되어 표시 패널(100) 상에 부착될 수도 있지만, 표시 패널(100) 내부에 터치층의 형태로 제공될 수도 있다. 이하의 실시예에서는 터치 부재가 표시 패널(100) 내부에 마련되어 표시 패널(100)에 포함되는 경우를 예시하지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
도 5는 일 실시예에 따른 표시 패널의 단면도이다.
도 5를 참조하면, 일 실시예에 따른 표시 장치(10)는 표시 패널(100)을 포함할 수 있다. 표시 패널(100)은 베이스 기판(11), 제1 전극(12), 화소 정의막(13), 발광층(14), 제2 전극(15) 및 봉지층(20)을 포함할 수 있다.
베이스 기판(11)은 절연 기판일 수 있다. 베이스 기판(11)은 유연할 수 있으며, 유연성을 갖는 고분자 물질을 포함할 수 있다. 여기서, 고분자 물질은 폴리이미드(polyimide: PI), 폴리에테르술폰(polyethersulphone: PES), 폴리아크릴레이트(polyacrylate: PA), 폴리아릴레이트(polyarylate: PAR), 폴리에테르이미드(polyetherimide: PEI), 폴리에틸렌나프탈레이트(polyethylenenapthalate: PEN), 폴리에틸렌 테레프탈레이드(polyethyleneterepthalate: PET), 폴리페닐렌설파이드 (polyphenylenesulfide: PPS), 폴리알릴레이트(polyallylate), 폴리카보네이트(polycarbonate: PC), 셀룰로오스 트리아세테이트(cellulosetriacetate: CAT), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propionate: CAP) 또는 이들의 조합일 수 있다.
베이스 기판(11) 상에 제1 전극(12)이 배치될 수 있다. 일 실시예에서 제1 전극(12)은 애노드(anode) 전극일 수 있다. 도면에 도시하지 않았으나, 베이스 기판(11)과 제1 전극(12) 사이에는 복수의 구성이 더 배치될 수 있다. 상기 복수의 구성은 일 실시예로 버퍼층, 복수의 도전성 배선, 절연층 및 복수의 박막 트랜지스터 등을 포함할 수 있다.
제1 전극(12) 상에 화소 정의막(13)이 배치될 수 있다. 화소 정의막(13)은 제1 전극(12)의 적어도 일부를 노출하는 개구부를 포함할 수 있다.
제1 전극(12) 상에 발광층(14)이 배치될 수 있다. 일 실시예에서 발광층(14)은 적색(red) 광, 녹색(green) 광 및 청색(blue) 광 중 하나를 발광할 수 있다. 적색 광의 파장은 약 620nm 내지 750nm일 수 있으며, 녹색 광의 파장은 약 495nm 내지 570nm일 수 있다. 또한, 청색 광의 파장은 약 450nm 내지 495nm일 수 있다. 발광층(14)은 단일층으로 이루어질 수 있다. 또는 발광층(14)은 유기 발광층이 복수개 적층된 구조, 예를 들어 텐덤(tandem) 구조로 이루어질 수도 있다. 다른 실시예로, 발광층(14)은 백색(white)을 발광할 수 있다. 발광층(14)이 백색을 발광하는 경우, 발광층(14)은, 적색 유기 발광층, 녹색 유기 발광층 및 청색 유기 발광층이 적층된 형태를 가질 수 있다.
제2 전극(15)은 발광층(14) 및 화소 정의막(13) 상에 배치될 수 있다. 제2 전극(15)은 일 실시예로 발광층(14) 및 화소 정의막(13) 상에 전면적으로 형성될 수 있다. 몇몇 실시예에서 제2 전극(15)은 캐소드(cathode) 전극일 수 있다.
제1 전극(12), 제2 전극(15) 및 발광층(14)은 발광소자(EL)를 구성할 수 있다.
발광소자(EL) 상에는 봉지층(20)이 위치할 수 있다. 봉지층(20)은 발광소자(EL)를 밀봉하고 외부에서 발광소자(EL)로 수분 등이 유입되는 것을 방지할 수 있다.
일 실시예에서 봉지층(20)은 박막봉지(Thin Film Encapsulation)로 구현될 수 있으며, 하나 이상의 유기막과 하나 이상의 무기막을 포함할 수 있다. 예를 들어, 봉지층(20)은 제2 전극(15) 상에 위치하는 제1 무기막(21), 제1 무기막(21) 상에 위치하는 유기막(22), 유기막(22) 상에 위치하는 제2 무기막(23)을 포함할 수 있다.
제1 무기막(21)은 발광소자(EL)로 수분, 산소 등이 침투하는 것을 방지할 수 있다. 제1 무기막(21)은 실리콘 질화물, 알루미늄 질화물, 지르코늄 질화물, 티타늄 질화물, 하프늄 질화물, 탄탈륨 질화물, 실리콘 산화물, 알루미늄 산화물, 티타늄 산화물, 주석 산화물, 세륨 산화물, 실리콘 산질화물(SiON) 등으로 이루어질 수 있다.
제1 무기막(21) 상에는 유기막(22)이 위치할 수 있다. 유기막(22)은 평탄도를 향상시킬 수 있다. 유기막(22)은 액상 유기 재료로 형성될 수 있으며, 예를 들어, 아크릴계 수지, 메타크릴계 수지, 폴리이소프렌, 비닐계 수지, 에폭시계 수지, 우레탄계 수지, 셀룰로오스계 수지 및 페릴렌계 수지 등으로 형성할 수 있다. 이러한 유기 재료는 증착, 프린팅 및 코팅을 통해 베이스 기판(11) 상에 제공되고 경화 공정을 거칠 수 있다.
유기막(22) 상에는 제2 무기막(23)이 위치할 수 있다. 제2 무기막(23)은 제1 무기막(21)과 실질적으로 동일하거나 유사한 역할을 수행할 수 있으며, 제1 무기막(21)과 실질적으로 동일하거나 유사한 물질로 이루어질 수 있다. 제2 무기막(23)은 유기막(22)을 완전히 덮을 수 있다. 몇몇 실시예에서 제2 무기막(23)과 제1 무기막(21)은 비표시 영역(NDA)에서 서로 접하여 무기-무기 접합을 형성할 수 있다. 다만 봉지층(20)의 구조는 이에 한정되는 것은 아니며, 봉지층(20)의 적층구조는 다양하게 변경될 수 있다. 또는 다른 실시예에서 봉지층(20)은 글라스 기판 등으로 형성될 수도 있다.
봉지층(20) 상에는 터치 센서(40)가 배치될 수 있다. 일 실시예에서 터치 센서(40)는 봉지층(20) 바로 위에 위치할 수 있다. 즉, 봉지층(20)은 터치 센서(40)의 베이스부로서 기능할 수 있다.
터치 센서(40)는 터치 소자층(41) 및 보호층(43)을 포함할 수 있다. 터치 소자층(41)은 터치 전극 및 터치 전극과 연결된 터치 신호선 등을 포함할 수 있다. 일 실시예에서 상기 터치 전극은 금속을 포함할 수 있으며, 메쉬 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 터치 전극은 메탈 메쉬 패턴으로 이루어질 수 있으며, 이에 따라 터치 소자층(41)의 유연성이 향상될 수 있다.
보호층(43)은 터치 소자층(41) 상에 위치할 수 있으며, 터치 소자층(41)을 보호할 수 있다. 일 실시예에서 보호층(43)은 유기물을 포함할 수 있으며, 예를 들면 아크릴계 폴리머로 이루어질 수 있다. 보호층(43)이 유기물로 이루어지는 경우, 터치 센서(40)의 유연성을 향상시킬 수 있다.
다시 도 3 및 도 4를 참조하면, 표시 패널(100)의 전방에는 전방 적층 구조물(200)이 배치될 수 있다. 전방 적층 구조물(200)은 표시 패널(100)로부터 전방으로 순차 적층된 광학 필름(230), 커버 윈도우(220) 및 커버 윈도우 보호층(210)을 포함할 수 있다.
광학 필름(230)은 통과하는 빛을 편광시킬 수 있다. 광학 필름(230)은 외광 반사를 감소시키는 역할을 할 수 있다. 일 실시예에서, 광학 필름(230)은 편광층(도 6의 '400') 및 복수의 광학 보상층(도 6의 '450', '460', '490')을 포함할 수 있다. 이에 대한 구체적인 설명은 후술하기로 한다.
광학 필름(230)의 전방에는 커버 윈도우(220)가 배치될 수 있다. 커버 윈도우(220)는 표시 패널(100)을 보호하는 역할을 한다. 커버 윈도우(220)는 투명한 물질로 이루어질 수 있다. 커버 윈도우(220)는 예를 들어, 유리나 플라스틱을 포함하여 이루어질 수 있다.
커버 윈도우(220)가 유리를 포함하는 경우, 상기 유리는 초박막(Ultra Thin Glass; UTG) 또는 박막 유리일 수 있다. 유리가 초박막 또는 박막으로 이루어지는 경우, 플렉시블한 특성을 가져 휘어지거나, 벤딩, 폴딩, 롤링될 수 있는 특성을 가질 수 있다. 유리의 두께는 예를 들어, 10㎛ 내지 300㎛의 범위에 있을 수 있고, 구체적으로 10㎛ 내지 100㎛ 두께 또는 약 50㎛ 두께의 유리가 적용될 수 있다. 커버 윈도우(220)의 유리는 소다 라임 유리, 알칼리 알루미노 실리케이트 유리, 보로실리케이트 유리, 또는 리튬 알루미나 실리케이트 유리를 포함할 수 있다. 커버 윈도우(220)의 유리는 강한 강도를 갖기 위해 화학적 강화 또는 열적 강화된 유리를 포함할 수 있다. 화학적 강화는 알칼리 염 내에서 이온교환처리 공정을 통해 이루어질 수 있다. 이온교환처리 공정은 2회 이상 이루어질 수도 있다. 또한, 커버 윈도우(220)는 고분자 필름의 양면에 유리가 박막으로 코팅된 것일 수도 있다.
커버 윈도우(220)가 플라스틱을 포함하는 경우, 폴딩과 같은 플렉시블한 특성을 나타내는 데에 더욱 유리할 수 있다. 커버 윈도우(220)에 적용 가능한 플라스틱의 예로는, 이에 제한되는 것은 아니지만, 폴리이미드(polyimide), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리메틸메타아크릴레이트(polymethylmethacrylate, PMMA), 폴리카보네이트(polycarbonate, PC), 폴리에틸렌나프탈레이트(polyethylenenaphthalate, PEN), 폴리염화비닐리덴(polyvinylidene chloride), 폴리불화비닐리덴(polyvinylidene difluoride, PVDF), 폴리스티렌(polystyrene), 에틸렌-비닐알코올 공중합체(ethylene vinylalcohol copolymer), 폴리에테르술폰(polyethersulphone, PES), 폴리에테르 이미드(polyetherimide, PEI), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide, PPS), 폴리아릴레이트(polyallylate), 트리아세틸 셀룰로오스(tri-acetyl cellulose, TAC), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propionate, CAP) 등을 들 수 있다. 플라스틱 커버 윈도우(220)는 상기 열거된 플라스틱 물질들 중 하나 이상을 포함하여 이루어질 수 있다.
커버 윈도우(220)의 전방에는 커버 윈도우 보호층(210)이 배치될 수 있다. 커버 윈도우 보호층(210)은 커버 윈도우(220)의 비산 방지, 충격 흡수, 찍힘 방지, 지문 방지, 눈부심 방지 중 적어도 하나의 기능을 수행할 수 있다. 커버 윈도우 보호층(210)은 투명 고분자 필름을 포함하여 이루어질 수 있다. 상기 투명 고분자 필름은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate, PEN), 폴리에테르 슐폰(polyether sulfone, PES), 폴리이미드(polyimide, PI), 폴리아릴레이트(polyarylate, PAR), 폴리카보네이트(polycarbonate, PC), 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethyl methacrylate, PMMA) 또는 시클로올레핀 공중합체(cycloolefin copolymer, COC) 수지 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
전방 적층 구조물(200)은 인접 적층된 각 부재들을 결합하는 전방 결합 부재(251-253)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 커버 윈도우(220)와 커버 윈도우 보호층(210) 사이에는 제1 결합 부재(251)가 배치되어 이들을 결합하고, 커버 윈도우(220)와 광학 필름(230) 사이에는 제2 결합 부재(252)가 배치되어 이들을 결합하며, 광학 필름(230)과 표시 패널(100) 사이에는 제3 결합 부재(253)가 배치되어 이들을 결합할 수 있다. 즉, 전방 결합 부재(251-253)는 층들을 표시 패널(100)의 일면 상에 부착하는 부재로서, 제1 결합 부재(251)는 커버 윈도우 보호층(210)을 부착하는 보호층 결합 부재이고, 제2 결합 부재(252)는 커버 윈도우(220)를 부착하는 윈도우 결합 부재이며, 제3 결합 부재(253)는 광학 필름(230)을 부착하는 편광부 결합 부재일 수 있다. 전방 결합 부재(251-253)는 모두 광학적으로 투명할 수 있다.
표시 패널(100)의 후방에는 후방 적층 구조물(300)이 배치된다. 후방 적층 구조물(300)은 표시 패널(100)로부터 후방으로 순차 적층된 고분자 필름층(310), 쿠션층(320), 플레이트(330) 및 방열 부재(340)를 포함할 수 있다.
고분자 필름층(310)은 고분자 필름을 포함할 수 있다. 고분자 필름층(310)은 예를 들어, 폴리이미드(PI), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리술폰(PSF), 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA), 트리아세틸 셀룰로오스(TAC), 시클로올레핀 폴리머(COP) 등을 포함할 수 있다. 고분자 필름층(310)은 적어도 일면에 기능층을 포함할 수 있다. 기능층은 예를 들어, 광 흡수층을 포함할 수 있다. 광 흡수층은 블랙 안료나 염료 등과 같은 광 흡수 물질을 포함할 수 있다. 광 흡수층은 블랙 잉크로, 코팅이나 인쇄 방식으로 고분자 필름 상에 형성될 수 있다.
고분자 필름층(310)의 후방에는 쿠션층(320)이 배치될 수 있다. 쿠션층(320)은 외부 충격을 흡수하여 표시 패널(100)이 파손되는 것을 방지하는 역할을 할 수 있다. 쿠션층(320)은 단일층 또는 복수의 적층막으로 이루어질 수 있다. 쿠션층(320)은 예를 들어, 폴리우레탄이나 폴리에틸렌 수지 등과 같은 탄성을 갖는 물질을 포함하여 이루어질 수 있다. 일 실시예에서 쿠션층(320)은 스펀지와 유사한 폼 재질로 이루어질 수 있다.
쿠션층(320)의 후방에는 플레이트(330)가 배치될 수 있다. 플레이트(330)는 표시 장치(10)를 케이스에 결합하기 위한 지지 부재일 수 있다. 플레이트(330)는 강성을 지닌 물질을 포함하여 이루어질 수 있다. 일 실시예에서 플레이트(330)는 스테인레스스틸(SUS)과 같은 금속 합금이나 단일 금속으로 이루어질 수 있다.
플레이트(330)의 후방에는 방열 부재(340)가 배치될 수 있다. 방열 부재(340)는 표시 패널(100)이나 표시 장치(10)의 다른 부품에서 발생되는 열을 확산시키는 역할을 한다. 방열 부재(340)는 금속 플레이트를 포함할 수 있다. 상기 금속 플레이트는 예를 들어, 구리, 은 등과 같은 열 전도성이 우수한 금속을 포함할 수 있다. 방열 부재(340)는 그라파이트나 탄소 나노 튜브 등을 포함하는 방열 시트일 수도 있다.
방열 부재(340)는 이에 제한되는 것은 아니지만, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 표시 장치(10)의 폴딩을 원활하게 하기 위해 폴딩 영역(FDA)을 기준으로 분리되어 있을 수 있다. 예를 들어, 제1 비폴딩 영역(NFA1)에 제1 금속 플레이트가 배치되고, 제2 비폴딩 영역(NFA2)에 제2 금속 플레이트가 배치될 수 있다. 제1 금속 플레이트와 제2 금속 플레이트는 폴딩 영역(FDA)을 중심으로 물리적으로 서로 이격될 수 있다.
후방 적층 구조물(300)은 인접 적층된 각 부재들을 결합하는 후방 결합 부재(351-354)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 표시 패널(100)과 고분자 필름층(310) 사이에는 제4 결합 부재(351)가 배치되어 이들을 결합하고, 고분자 필름층(310)과 쿠션층(320) 사이에는 제5 결합 부재(352)가 배치되어 이들을 결합하며, 쿠션층(320)과 플레이트(330) 사이에는 제6 결합 부재(353)가 배치되어 이들을 결합하고, 플레이트(330)와 방열 부재(340) 사이에는 제7 결합 부재(354)가 배치되어 이들을 결합할 수 있다. 즉, 후방 결합 부재(351-354)는 층들을 표시 패널(100)의 타면 상에 부착하는 부재로서, 제4 결합 부재(351)는 고분자 필름층(310)을 부착하는 고분자 필름 결합 부재이고, 제5 결합 부재(352)는 쿠션층(320)을 부착하는 쿠션층 결합 부재이며, 제6 결합 부재(353)는 플레이트(330)를 부착하는 플레이트 결합 부재이고, 제7 결합 부재(354)는 방열 부재(340)를 부착하는 방열부 결합 부재일 수 있다. 방열 부재(340)가 폴딩 영역(FDA)을 중심으로 분리된 경우, 제7 결합 부재(354)도 동일한 형상으로 분리될 수도 있지만, 도 3에 도시된 바와 같이 비폴딩 영역(NFA1, NFA2) 별로 분리됨 없이 하나로 연결되어 있을 수도 있다.
표시 장치(10)가 전면으로만 표시를 하는 경우, 후방 결합 부재(351-354)는 전방 결합 부재(251-253)와는 달리 반드시 광학적으로 투명할 필요는 없다.
상술한 바와 같이, 광학 필름(230)은 표시 패널(100)의 전방에 배치되어, 표시 패널(100)의 전방으로부터 표시 패널(100)로 입사되는 외광을 흡수하여 반사되는 것을 방지할 수 있다. 이하, 측면 방향의 반사율을 저감하여 빛샘을 방지할 수 있는 광학 필름(230)에 대해 설명하기로 한다.
도 6은 일 실시예에 따른 광학 필름을 나타낸 단면도이다.
도 6을 참조하면, 일 실시예에 따른 광학 필름(230)은 편광층(400), 제1 광학 보상층(450), 제2 광학 보상층(460), 및 제3 광학 보상층(490)을 포함할 수 있다.
편광층(400)은 자연광이나 편광으로부터 임의의 편광으로 변환시킬 수 있다. 예를 들어, 표시 장치(10)로 입사되는 외광을 선형 편광으로 변환시킬 수 있다. 편광층(400)은 일 방향으로 연신될 수 있다. 편광층(400)의 연신 방향은 흡수축이 되고, 그에 수직한 방향은 투과축이 될 수 있다. 예시적인 실시예에서 편광층(400)의 투과축은 0도일 수 있다. 편광층(400)은 광학 필름(230)의 구성층들 중 표시 패널(100)로부터 가장 먼 곳에 배치되어, 외부로부터 입사되는 외광을 선형 편광으로 변환시킬 수 있다.
편광층(400)은 요오드 또는 2색성 염료를 함유하는 PVA(polyvinyl alcohol)계 수지를 주성분으로 하는 고분자 물질로 이루어질 수 있다. 다만 이에 제한되지 않으며, 편광층(400)은 2색성 물질과 액정성 화합물을 함유하는 액정성 조성물을 일정 방향으로 배향시킨 O형 편광소자 또는 리오트로픽(lyotropic) 액정을 일정 방향으로 배향시킨 E형 편광소자 등일 수 있다.
편광층(400)의 상부 및 하부에는 제1 보호 기재(410) 및 제2 보호 기재(420)가 배치될 수 있다. 제1 보호 기재(410)는 편광층(300)의 상면, 예를 들어 편광층(400)의 제3 방향(DR3)에 배치된 일면에 배치될 수 있다. 제2 보호 기재(420)는 편광층(400)의 하면, 예를 들어 편광층(400)의 제3 방향(DR3)의 반대 방향에 배치된 일면에 배치될 수 있다.
제1 보호 기재(410) 및 제2 보호 기재(420)는 편광층을 보호하는 역할을 하는 것으로, 위상 지연(retardation)이 없는 일반적인 보호 필름으로 이루어질 수 있다. 제1 보호 기재(410) 및 제2 보호 기재(420)는 예를 들어, 트리아세틸 셀룰로오스(TAC), 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 시클로올레핀(COP) 등으로 이루어질 수 있다.
제1 광학 보상층(450)은 편광층(400)의 하부에 배치될 수 있다. 제1 광학 보상층(450)은 편광층(400)의 축외(off axis)에서 발생하는 축의 틀어짐을 보상하는 역할을 할 수 있다. 예를 들어, 제1 광학 보상층(450)은 측면의 블랙 시감을 향상시킬 수 있다.
제1 광학 보상층(450)은 시클로올레핀 폴리머(COP), 시클로올레핀 폴리머(COC), 폴리카보네이트(PC), 폴리스타이렌(polystyrene, PS), 메틸 메타크릴레이트-스타이렌(methyl methacrylate-styrene, MS), 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA), 트리아세틸 셀룰로오스(TAC) 중 선택된 적어도 하나 이상의 물질을 포함할 수 있다. 또한, 제1 광학 보상층(450)은 액정 화합물 예를 들어, 액정 상이 네마틱 상인 액정 화합물을 포함할 수 있다. 액정 화합물은 액정 폴리머나 중합성 메소겐 화합물의 액정 모노머가 사용될 수 있다. 액정 화합물은 디스코틱형(discotic type) 액정성 화합물 또는 라드(rod type) 액정성 화합물을 들 수 있다. 제1 광학 보상층(450)은 재료에 따라 필름 타입 또는 액정 타입으로 제조될 수 있다.
일 실시예에서 제1 광학 보상층(450)은 위상 지연판일 수 있으며, 예를 들어 이축성 플레이트(biaxial plate)로 공간 좌표계에 따라 nx, ny, nz의 굴절률을 가질 수 있다. 일반적으로 위상지연층의 광학 특성은 광원의 파장에 대한 언급이 없는 경우 가장 쉽게 얻을 수 있는 550nm에 대한 특성으로 나타낸다. 이러한 위상지연층의 광학 특성은 굴절률로 정의된다.
제1 광학 보상층(450)은 하기 수학식 1로 정의되는 굴절률 비(Nz)를 가질 수 있다.
[수학식 1]
Nz = (nx-nz) / (nz-ny)
여기서, nx는 제1 광학 보상층(450)의 평면 방향에서 굴절률이 가장 큰 축의 굴절률이고, ny는 평면 방향에서 nx에 수직인 방향의 굴절률이며, nz는 두께 방향의 굴절률을 의미한다.
본 발명의 제1 광학 보상층(450)은 세 방향의 굴절률 nx, ny 및 nz가 nx > ny, nz의 관계를 가질 수 있다. 수학식 1에 따라, 제1 광학 보상층(450)의 굴절률 비(Nz)는 0.5 내지 2.5를 만족할 수 있다.
제1 광학 보상층(450)은 상기 굴절률 비(Nz)를 만족하면서 하기 수학식 2로 정의되는 면내 위상지연값(Ro)을 가질 수 있다.
[수학식 2]
Ro = (nx-ny) * d
여기서, d는 제1 광학 보상층(450)의 두께이다.
제1 광학 보상층(450)의 두께는 1 내지 100㎛일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 제1 광학 보상층(450)의 면내 위상지연값(Ro)은 0 내지 300nm일 수 있으며, 바람직하게는 170 내지 270nm일 수 있다. 제1 광학 보상층(450)의 면내 위상지연값(Ro)은 상기 굴절률 비(Nz)를 만족하는 범위 내에서 선택될 수 있다.
제1 광학 보상층(450)은 두께 방향의 위상지연값(Rth)은 상술한 굴절률 비(Nz)와 면내 위상지연값(Ro)에 의해 하기 수학식 3에 따라 결정될 수 있다.
[수학식 3]
Rth = [(nx-ny)/2 -nz] * d
수학식 3에 따라 제1 광학 보상층(450)의 두께 방향의 위상지연값(Rth)은 0 내지 200nm일 수 있으며, 바람직하게는 4 내지 84nm일 수 있다. 제1 광학 보상층(450)의 두께 방향의 위상지연값(Rth)은 상술한 범위 내에서 선택될 수 있다.
제1 광학 보상층(450)은 편광층(400)의 투과축과 제1 광학 보상층(450)의 광축 사이의 각도가 86 내지 94도를 이룰 수 있다. 즉, 제1 광학 보상층(450)의 광축은 편광층(400)의 투과축에 대하여 86 내지 94도를 이루도록 배치할 수 있다. 일 실시예에서는 상술한 제1 광학 보상층(450)을 포함함으로써, 측면에서의 광축의 틀어짐을 보상할 수 있다. 이에 대한 구체적인 설명은 후술하기로 한다.
한편, 제2 광학 보상층(460)은 제1 광학 보상층(450)의 하부에 배치될 수 있다. 제2 광학 보상층(460)은 제1 광학 보상층(450)을 투과하여 입사되는 선형 편광을 원형 또는 타원형 편광으로 변환시키는 역할을 할 수 있다. 제2 광학 보상층(460)은 사분의 파장판(quarter wave plate, λ/4)일 수 있다. 예시적인 실시예에서 제2 광학 보상층(460)의 광축(slow axis)은 45도일 수 있다. 제2 광학 보상층(460)은 상술한 제1 광학 보상층(450)에서 나열한 재료들로 이루어질 수 있다.
제3 광학 보상층(490)은 제2 광학 보상층(460)의 하부에 배치될 수 있다. 제3 광학 보상층(490)은 표시 패널(100)의 상면에 직접 접할 수 있다. 제3 광학 보상층(490)은 제2 광학 보상층(460)을 투과하여 입사되는 원형 또는 타원형 편광의 위상을 지연시키는 역할을 할 수 있다. 제3 광학 보상층(490)은 포지티브 C플레이트(positive C plate)일 수 있다. 제3 광학 보상층(490)은 상술한 제1 광학 보상층(450)에서 나열한 재료들로 이루어질 수 있다.
제1 광학 보상층(450)과 제2 광학 보상층(460) 사이에는 제1 접착 부재(470)가 배치되고, 제2 광학 보상층(460)과 제3 광학 보상층(490) 사이에는 제2 접착 부재(480)가 배치될 수 있다.
제1 접착 부재(470) 및 제2 접착 부재(480)는 탄성율과 접착 특성이 우수하고 미세한 기포의 발생을 줄여 박리를 방지할 수 있는 아크릴계 공중합체를 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서 제1 접착 부재(470)와 제2 접착 부재(480)는 감압 접착제(pressure sensitive adhesive, PSA)일 수 있다. 제1 접착 부재(470) 및 제2 접착 부재(480)는 접착 역할뿐만 아니라, 일정한 탄성을 가져 외부의 충격으로부터 보상층들이나 표시 패널(100)을 보호하는 역할도 할 수 있다.
일 실시예에 따른 광학 필름(230)은 편광층(400), 제1 광학 보상층(450), 제2 광학 보상층(460) 및 제3 광학 보상층(490)을 포함함으로써, 외부로부터 측면으로 입사되는 외광의 반사를 저감할 수 있다. 이하, 다른 도면들을 참조하여 광학 필름(230)의 외광의 반사를 저감하는 작용에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
도 7은 비교예에 따른 광학 필름을 나타낸 단면도이다. 도 8은 정면에서 바라보는 경우, 비교예의 광학 필름을 통과한 빛의 편광을 푸앙카레 구로 나타낸 도면이다. 도 9는 측면에서 바라보는 경우, 비교예의 광학 필름을 통과한 빛의 편광을 푸앙카레 구로 나타낸 도면이다. 도 7에서는 상술한 도 6에서 설명한 광학 필름과 동일한 구성에 대해 동일한 도면 부호를 붙여 설명하도록 한다.
도 7을 살펴보면, 비교예에 따른 광학 필름은 편광층(400), 사분의 파장판인 제2 광학 보상층(460), 및 포지티브 C 플레이트인 제3 광학 보상층(490)이 적층된 구조로 이루어질 수 있다.
도 7과 결부하여 도 8을 살펴보면, 정면에서 바라보는 경우 광학 필름으로 입사되는 외광은 편광층(400)에서 0도 선형 편광으로 변환되어 ① 위치에 위치하게 된다. 편광층(400)에서 투과된 선형 편광은 제2 광학 보상층(460)의 사분의 파장 위상지연값과 45도 광축(slow axis)에 의해 이분의 파장만큼 이동하여 우원 편광으로 변환되므로, S3(목표점)(② 위치)에 위치하게 된다. 제3 광학 보상층(490)은 정면에서 위상 지연되지 않으므로 S3(③ 위치)에 그대로 위치한다. S3에서 우원 편광된 광은 표시 패널(100)에서 반사되어 좌원 편광으로 위상이 변경된다. 그리고, 제2 광학 보상층(460)에서 90도 선형 편광으로 변환되어 최종적으로 편광층(400)에서 흡수되게 된다. 따라서, 정면에서 바라보는 경우 외광은 광학 필름에서 흡수되어 반사광이 저감될 수 있다.
도 7과 결부하여 도 9를 참조하면, 측면에서 바라보는 경우 광학 필름으로 입사되는 외광은 편광층(400)의 흡수축의 틀어짐에 의해 틀어진 선형 편광으로 변환되어 ① 위치에 위치하게 된다. 편광층(400)에서 투과된 선형 편광은 제2 광학 보상층(460)의 사분의 파장 위상지연값과 45도 광축에 의해 이분의 파장만큼 이동하여 우원 편광으로 변환된다. 그러나, S3(목표점)에 위치하지 못하고 광축 틀어짐에 의해 S3에 못 미친 ② 위치에 위치하게 된다. 이어 제3 광학 보상층(490)에 입사된 광은 제3 광학 보상층(490)의 두께 방향의 위상지연값(Rth)에 의해 이동량이 보정되어 ③ 위치에 우원 편광이 위치하게 된다. ③ 위치에서 불완전하게 우원 편광된 광은 표시 패널(100)에서 반사되어 불완전한 좌원 편광으로 위상이 변경되고, 제2 광학 보상층(460)에서 불완전한 선형 편광으로 변경된다. 불완전한 선형 편광의 일부는 편광층(400)에 의해 일부 흡수되나 일부는 투과되어 빛샘으로 시인된다.
반면, 일 실시예에 따른 광학 필름(230)은 편광층(400), 제1 광학 보상층(450), 제2 광학 보상층(460) 및 제3 광학 보상층(490)을 포함함으로써, 측면에서 바라보는 경우 반사광을 저감하여 빛샘을 개선할 수 있다.
도 10은 일 실시예에 따른 광학 필름을 나타낸 단면도이다. 도 11은 측면에서 바라보는 경우, 실시예의 광학 필름을 통과한 빛의 편광을 푸앙카레 구로 나타낸 도면이다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 측면에서 바라보는 경우 광학 필름(230)으로 입사되는 외광은 편광층(400)의 흡수축의 틀어짐에 의해 틀어진 선형 편광으로 변환되어 ① 위치에 위치하게 된다. 편광층(400)에서 투과된 선형 편광은 제1 광학 보상층(450)의 위상지연값과 90도 광축에 의해 편광층(300)의 흡수축의 틀어짐에 대한 위치를 보상하여 ② 위치에 위치하게 된다. 그리고 제2 광학 보상층(460)의 사분의 파장 위상지연값과 45도 광축에 의해 이분의 파장만큼 이동하여 우원 편광으로 변환된다. 그러나, S3(목표점)에 위치하지 못하고 광축 틀어짐에 의해 S3에 못 미친 ③ 위치에 우원 편광이 위치하게 된다. 그리고 제3 광학 보상층(490)의 두께 방향의 위상지연값(Rth)에 의해 이동량이 보정되어 S3(목표점)(④ 위치)에 우원 편광이 위치하게 된다. ④ 위치에서 우원 편광된 광은 표시 패널(100)에서 반사되어 좌원 편광으로 위상이 변경되고, 제2 광학 보상층(460)에서 90도 선형 편광으로 변경된다. 선형 편광은 편광층(400)에 의해 흡수되어 반사광을 저감하고 빛샘을 개선할 수 있다.
도 12는 다른 실시예에 따른 광학 필름을 나타낸 단면도이다.
도 12를 참조하면, 일 실시예에 따른 광학 필름(230)은 편광층(400), 제1 광학 보상층(450), 제2 광학 보상층(460) 및 제3 광학 보상층(490)을 포함할 수 있다. 본 실시예에서는 편광층(400)과 제1 광학 보상층(450) 사이에 배치된 제2 보호 기재(420)가 생략된다는 점에서 상술한 도 6의 실시예와 차이가 있다. 이하, 차이가 있는 구성에 대해 설명하고 동일한 구성에 대해 설명을 생략하기로 한다.
제1 광학 보상층(450) 상에 편광층(400)이 배치될 수 있다. 제1 광학 보상층(450)은 편광층(400)의 제3 방향(DR3)의 반대 방향에 배치된 하면에 직접 접하여 배치될 수 있다. 제1 광학 보상층(450)은 편광층(400)의 하면에 직접 코팅되거나 접착됨으로써 편광층(400)의 하면에 배치될 수 있다. 도 6의 제2 보호 기재(420)는 위상 지연 특성을 가지지 않으므로 광의 편광에 영향을 주지 않는다. 따라서, 제2 보호 기재(420)를 생략함으로써 공정을 간소화하고 광학 필름(230)의 두께를 저감할 수 있다.
도 13은 또 다른 실시예에 따른 광학 필름을 나타낸 단면도이다.
도 13을 참조하면, 일 실시예에 따른 광학 필름(230)은 편광층(400), 제1 광학 보상층(450), 제2 광학 보상층(460) 및 제3 광학 보상층(490)을 포함할 수 있다. 본 실시예에서는 편광층(400) 상에 배치된 제1 보호 기재(410)가 생략된다는 점에서 상술한 도 6의 실시예와 차이가 있다. 이하, 차이가 있는 구성에 대해 설명하고 동일한 구성에 대해 설명을 생략하기로 한다.
광학 필름(230)의 상층에는 편광층(400)이 배치될 수 있다. 즉, 편광층(400) 상에는 아무런 광학층이 배치되지 않을 수 있다. 상술한 바와 같이, 도 6의 제1 보호 기재(410)는 위상 지연 특성을 가지지 않으므로 광의 편광에 영향을 주지 않는다. 따라서, 제1 보호 기재(410)를 생략함으로써 공정을 간소화하고 광학 필름(230)의 두께를 저감할 수 있다.
도 14는 또 다른 실시예에 따른 광학 필름을 나타낸 단면도이다.
도 14를 참조하면, 일 실시예에 따른 광학 필름(230)은 편광층(400), 제1 광학 보상층(450), 제2 광학 보상층(460) 및 제3 광학 보상층(490)을 포함할 수 있다. 본 실시예에서는 편광층(400) 상에 배치된 제1 보호 기재(410)와, 편광층(400)과 제1 광학 보상층(450) 사이에 배치된 제2 보호 기재(420)가 생략된다는 점에서 상술한 도 6의 실시예와 차이가 있다. 이하, 차이가 있는 구성에 대해 설명하고 동일한 구성에 대해 설명을 생략하기로 한다.
광학 필름(230)은 상층이 편광층(400)이고 제1 광학 보상층(450)이 편광층(400)의 하면에 직접 접하여 배치될 수 있다. 도 6의 제1 보호 기재(410) 및 제2 보호 기재(420)는 위상 지연 특성을 가지지 않으므로 광의 편광에 영향을 주지 않는다. 따라서, 제1 보호 기재(410) 및 제2 보호 기재(420)를 생략함으로써 공정을 간소화하고 광학 필름(230)의 두께를 저감할 수 있다.
도 15는 또 다른 실시예에 따른 광학 필름을 나타낸 단면도이다.
도 15를 참조하면, 일 실시예에 따른 광학 필름(230)은 편광층(400), 제1 광학 보상층(450), 제2 광학 보상층(460) 및 제3 광학 보상층(490)을 포함할 수 있다. 본 실시예에서는 제1 광학 보상층(450)과 제2 광학 보상층(460) 사이에 배치된 제1 접착 부재(470)가 생략된다는 점에서 상술한 도 6의 실시예와 차이가 있다. 이하, 차이가 있는 구성에 대해 설명하고 동일한 구성에 대해 설명을 생략하기로 한다.
제2 광학 보상층(460) 상에 제1 광학 보상층(450)이 배치될 수 있다. 제2 광학 보상층(460)은 제1 광학 보상층(450)의 제3 방향(DR3)의 반대 방향에 배치된 하면에 직접 접하여 배치될 수 있다. 제2 광학 보상층(460)은 제1 광학 보상층(450) 하면에 직접 코팅되거나 접착됨으로써, 제1 광학 보상층(450) 하면에 배치될 수 있다. 도 6의 제1 접착 부재(470)는 위상 지연 특성을 가지지 않으므로 광의 편광에 영향을 주지 않는다. 따라서, 제1 접착 부재(470)를 생략함으로써 공정을 간소화하고 광학 필름(230)의 두께를 저감할 수 있다.
이하, 제조예 및 실험예를 통해 실시예들에 대해 더욱 구체적으로 설명한다.
<제조예 1: 표시 장치의 제조>
도 7에 도시된 비교예의 광학 필름을 표시 패널에 부착하여 비교예의 표시 장치를 제조하였고, 도 6에 도시된 실시예의 광학 필름을 표시 패널에 부착하여 실시예의 표시 장치를 제조하였다. 여기서, 비교예는 표시 패널 상에 제3 광학 보상층, 제2 광학 보상층 및 편광층이 순차적으로 적층된 구조의 광학 필름을 제조하였고, 실시예는 표시 패널 상에 제3 광학 보상층, 제2 광학 보상층, 제1 광학 보상층 및 편광층이 순차적으로 적층된 구조의 광학 필름을 제조하였다. 이때, 실시예의 제1 광학 보상층의 굴절률 비(Nz)는 0.7이고, 면내 위상지연값(Ro)은 220nm이며, 두께 방향의 위상지연값(Rth)은 44nm이고, 편광층의 투과축에 대한 광축 각도는 90도로 형성되었다. 편광층의 광축은 0도이고 제2 광학 보상층의 광축은 45도로 형성되었다.
<실험예 1: 반사율 및 시야각 컬러 측정>
상술한 비교예 및 실시예에 따른 표시 장치 각각의 시야각에 따른 반사율, 정면(10도 시야각)의 반사율, 전방위 시야각에 따른 반사광의 컬러 및 암 상태의 시야각에 따른 반사광의 컬러를 측정하였다. 이때 측정에 사용된 시뮬레이션 툴은 TechWiz 1D를 이용하였다.
도 16은 비교예에 따른 표시 장치의 시야각에 따른 반사율을 나타낸 도면이다. 도 17은 비교예에 따른 표시 장치의 정면(10도 시야각)의 반사율을 나타낸 그래프이다. 도 18은 비교예에 따른 표시 장치의 반사광의 전방위 시야각에 따른 LAB 색공간 좌표를 나타낸 도면이다. 도 19는 비교예에 따른 표시 장치의 암 상태의 시야각에 따른 반사광의 컬러를 나타낸 도면이다. 도 20은 실시예에 따른 표시 장치의 시야각에 따른 반사율을 나타낸 도면이다. 도 21은 실시예에 따른 표시 장치의 정면(10도 시야각)의 반사율을 나타낸 그래프이다. 도 22는 실시예에 따른 표시 장치의 반사광의 전방위 시야각에 따른 LAB 색공간 좌표를 나타낸 도면이다. 도 23은 실시예에 따른 표시 장치의 암 상태의 시야각에 따른 반사광의 컬러를 나타낸 도면이다.
도 16 및 도 20을 참조하면, 비교예에 따른 표시 장치는 정면 기준으로 0도 방향, 75도 방향, 180도 방향 및 255도 방향에서 반사율이 증가되나, 실시예에 따른 표시 장치는 반사율이 전체적으로 낮게 나타났다.
도 17 및 도 21을 참조하면, 비교예에 따른 표시 장치는 정면(10도 시야각)에서 0.00062 내지 0.00063 a.u.의 반사율을 나타내나, 실시예에 따른 표시 장치는 0.00060 내지 0.00063 a.u.의 반사율을 나타내 정면 반사율에는 차이가 없음으로 나타났다.
도 18 및 도 22를 참조하면, 비교예에 따른 표시 장치의 반사광의 정반위 시야각에 따른 LAB 색공간 좌표는 -4 내지 4 범위의 a*값과 -1 내지 3 범위의 b*값으로 나타났다. 반면, 실시예에 따른 표시 장치는 -1 내지 4 범위의 a*값과 -2 내지 0 범위의 b*값으로 나타나 산포가 좁아지고 중심에 가까워 더 블랙을 나타냄을 알 수 있다.
도 19 및 도 23을 참조하면, 비교예에 따른 표시 장치의 암 상태의 시야각의 컬러가 정면에서는 블랙을 나타내지만 0도 방향, 75도 방향, 180도 방향 및 255도 방향 부근에서 옐로위시(yellowish)한 컬러를 나타내었다. 반면, 실시예에 따른 표시 장치는 정면에서 블랙을 나타내고 0도 방향, 75도 방향, 180도 방향 및 255도 방향 부근에서도 더 블랙으로 나타났다.
상술한 실험예 1을 통해, 제1 광학 보상층을 포함하는 실시예의 광학 필름을 구비한 표시 장치는 정면 및 측면에서 외부 광의 반사율을 감소시켜 빛샘을 저감할 수 있음을 알 수 있다.
<제조예 2: 표시 장치 샘플들의 제조>
상술한 실시예의 제1 광학 보상층의 광축 각도를 86도로 달리하여 샘플#1을 제조하였고, 광축 각도를 94도로 달리하여 샘플#2를 각각 제조하였다.
<실험예 2: 반사율 측정>
제조예 2에서 제조된 샘플#1 및 #2의 시야각에 따른 반사율을 측정하였다.
도 24는 샘플#1의 시야각에 따른 반사율을 나타낸 도면이다. 도 25는 샘플#2의 시야각에 따른 반사율을 나타낸 도면이다.
도 20과 결부하여, 도 24 및 25를 참조하면, 제1 광학 보상층의 광축 각도가 86도인 샘플#1은 반사율이 0.832%로 나타나 실시예의 0.071%에 비해 1,171% 증가하였다. 제1 광학 보상층의 광축 각도가 94도인 샘플#2는 반사율이 0.916%로 나타나 실시예에 비해 1,290% 증가하였다.
이를 통해, 제1 광학 보상층의 광축 각도는 90도가 가장 바람직하며, 86도 내지 94도 범위 내에서 반사율이 충분히 개선될 수 있음을 알 수 있다.
상술한 바와 같이, 일 실시예들에 따른 광학 필름 및 이를 포함하는 표시 장치는 측면에서 바라보는 경우 외부광의 반사율을 현저히 저감하여, 빛샘을 개선할 수 있는 이점이 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10: 표시 장치 100: 표시 패널
230: 광학 필름 400: 편광층
410: 제1 보호 기재 420: 제2 보호 기재
450: 제1 광학 보상층 460: 제2 광학 보상층
470: 제1 접착 부재 480: 제2 접착 부재
490: 제3 광학 보상층

Claims (20)

  1. 편광층;
    상기 편광층 하부에 배치되며, 이축성 플레이트인 제1 광학 보상층;
    상기 제1 광학 보상층 하부에 배치되며, 사분의 파장판인 제2 광학 보상층; 및
    상기 제2 광학 보상층 하부에 배치되며, 포지티브 C 플레이트인 제3 광학 보상층을 포함하며,
    상기 제1 광학 보상층은 편광층의 투과축에 대해 86 내지 94도의 광축 각도를 가지는 광학 필름.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 광학 보상층은 면내 위상지연값(Ro)이 170 nm 내지 270 nm인 광학 필름.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 광학 보상층은 굴절률 비(Nz)가 0.5 내지 2.5인 광학 필름.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 광학 보상층은 두께 방향의 위상지연값(Rth)이 4 nm 내지 84 nm인 광학 필름.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 편광층의 투과축은 0도이고 상기 제2 광학 보상층의 광축은 45도인 광학 필름.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 편광층 상에 배치되는 제1 보호 기재 또는 상기 편광층과 상기 제1 광학 보상층 사이에 배치되는 제2 보호 기재 중 선택된 적어도 하나 이상을 더 포함하는 광학 필름.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 제1 광학 보상층과 상기 제2 광학 보상층 사이에 배치되는 제1 접착 부재; 및
    상기 제2 광학 보상층과 상기 제3 광학 보상층 사이에 배치되는 제2 접착 부재를 더 포함하는 광학 필름.
  8. 제6 항에 있어서,
    상기 제2 광학 보상층은 상기 제1 광학 보상층의 하면에 접하는 광학 필름.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 광학 보상층은 상기 편광층의 하면에 접하는 광학 필름.
  10. 표시 패널; 및
    상기 표시 패널 상에 배치된 광학 필름을 포함하며,
    상기 광학 필름은,
    편광층;
    상기 편광층 하부에 배치되며, 이축성 플레이트인 제1 광학 보상층;
    상기 제1 광학 보상층 하부에 배치되며, 사분의 파장판인 제2 광학 보상층; 및
    상기 제2 광학 보상층 하부에 배치되며, 포지티브 C 플레이트인 제3 광학 보상층을 포함하며,
    상기 제1 광학 보상층은 편광층의 투과축에 대해 86 내지 94도의 광축 각도를 가지는 표시 장치.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 제3 광학 보상층은 상기 편광층보다 상기 표시 패널에 인접하며, 상기 표시 패널에 접하는 표시 장치.
  12. 제10 항에 있어서,
    상기 광학 필름의 전방에 배치되는 커버 윈도우;
    상기 표시 패널의 후방에 배치되는 고분자 필름층; 및
    상기 고분자 필름층의 후방에 배치되는 쿠션층을 더 포함하는 표시 장치.
  13. 제10 항에 있어서,
    상기 제1 광학 보상층은 면내 위상지연값(Ro)이 170 nm 내지 270 nm인 표시 장치.
  14. 제10 항에 있어서,
    상기 제1 광학 보상층은 굴절률 비(Nz)가 0.5 내지 2.5인 표시 장치.
  15. 제10 항에 있어서,
    상기 제1 광학 보상층은 두께 방향의 위상지연값(Rth)이 4 nm 내지 84 nm인 표시 장치.
  16. 제10 항에 있어서,
    상기 편광층의 투과축은 0도이고 상기 제2 광학 보상층의 광축은 45도인 표시 장치.
  17. 제1 항에 있어서,
    상기 편광층 상에 배치되는 제1 보호 기재 또는 상기 편광층과 상기 제1 광학 보상층 사이에 배치되는 제2 보호 기재 중 선택된 적어도 하나 이상을 더 포함하는 표시 장치.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 제1 광학 보상층과 상기 제2 광학 보상층 사이에 배치되는 제1 접착 부재; 및
    상기 제2 광학 보상층과 상기 제3 광학 보상층 사이에 배치되는 제2 접착 부재를 더 포함하는 표시 장치.
  19. 제17 항에 있어서,
    상기 제2 광학 보상층은 상기 제1 광학 보상층의 하면에 접하는 표시 장치.
  20. 제10 항에 있어서,
    상기 제1 광학 보상층은 상기 편광층의 하면에 접하는 표시 장치.
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