KR20230080146A - 표시장치 및 그 제조방법 - Google Patents

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KR20230080146A
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황정임
고태운
노현종
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엘지디스플레이 주식회사
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Abstract

본 발명의 일 예시는 기판; 기판 상에 위치하는 배향막; 배향막 상에 위치하는 편광층; 및 기판과 배향막 사이에 위치하는 광학보상필름을 포함하되, 광학보상필름은 통과되는 빛의 파장의 λ/4의 위상차 값을 갖는 제1 광학보상필름; 및 통과되는 빛의 파장의 λ/2의 위상차 값을 갖는 제2 광학보상필름이 적층된 구조를 가지는 것을 특징으로 한다.

Description

표시장치 및 그 제조방법{DISPLAY DEVICE AND THE METHOD OF MANUFACTURING OF THE SAME}
본 명세서는 표시장치에 관한 것으로, 특히 광학보상필름을 포함하는 표시장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
표시장치는 TV, 휴대폰, 노트북 및 태블릿 등과 같은 다양한 전자기기에 적용된다. 이를 위해, 표시장치의 박형화, 경량화 및 저소비전력화 등을 개발시키기 위한 연구가 계속되고 있다.
표시장치는 액정표시장치(Liquid Crystal Display device: LCD), 플라즈마표시장치(Plasma Display Panel device: PDP), 전계방출표시장치(Field Emission Display device: FED), 전기습윤표시장치(Electro-Wetting Display device: EWD) 또는 유기발광 표시장치(Organic light emitting display; OLED) 등을 예로 들 수 있다.
이 가운데 유기발광 표시장치(Organic light emitting display; OLED)는 영상이 표시되는 표시영역에 배열되는 복수의 화소영역과 복수의 화소영역에 대응한 복수의 유기발광소자를 포함한다. 유기발광소자는 스스로 발광하는 자발광소자이므로, 유기발광 표시장치는 액정표시장치에 비해 응답속도가 빠르고, 발광효율, 휘도 및 시야각이 크며, 명암비 및 색재현율이 우수한 장점이 있다.
이러한 유기발광소자 표시장치는 표시장치에서 동시에 표현할 수 있는 가장 밝은 색과 가장 어두운 색의 비율인 명암비가 외부광의 세기에 따라 감소하는 문제가 있다. 이는 유기발광소자 표시장치내의 금속물질로 이루어지는 적층면 상으로 외부광이 입사되는 경우, 외부광이 적층면에서 반사되어 표시영역으로 전달됨에 따라 명암비가 감소하게 되어 화면의 품질을 저하시킬 수 있다.
이에 따라, 유기발광소자 표시장치 상에 편광판을 도입하여 외부광의 반사를 방지함으로써 명암비 감소를 방지하는 방법이 연구되고 있다. 그러나 편광판을 도입하는 경우에도 표시패널을 기준으로 비스듬한 각도에서 바라보는 시야각에서는 유기발광 표시장치로부터 반사된 빛과 편광판의 흡수축이 불일치하는 경우 빛이 새는 불량이 발생하거나 또는 표시하고자 하는 색이 아닌 다른 색이 나타나는 색의 반전 현상이 발생하여 화질이 저하되고 시인성이 저하되는 등의 시야각 특성에 따른 문제점이 발생하고 있다.
본 명세서의 실시예들에 따른 해결 과제는 유기발광 표시장치로부터 반사된 빛이 편광층의 흡수축에 인접하거나 일치하게 위치시키는 광학보상필름을 도입함으로써 빛이 새거나 색이 반전되는 불량을 방지하거나 최소화할 수 있는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 명세서의 실시예들에 따른 발명은 시각의 변화에 의한 화질의 변화가 적어 시야각에서도 우수한 화질을 구현할 수 있는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 명세서의 실시예들에 따른 발명은 서로 다른 위상차 값을 가지는 광학보상필름들을 연속하는 제조 공정을 통해 형성할 수 있는 것을 목적으로 한다.
또한, 서로 상이한 광학적 특성을 가지는 광학보상필름들이 적층된 구조를 연속하는 제조 공정을 통해 형성함으로써 제조 공정을 단순화할 수 있는 표시장치의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 해결과제들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 명세서의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 명세서의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 표시장치는, 기판; 상기 기판 상에 위치하는 배향막; 상기 배향막 상에 위치하는 편광층; 및 상기 기판과 배향막 사이에 위치하는 광학보상필름을 포함하되, 상기 광학보상필름은 통과되는 빛의 파장의 λ/4의 위상차 값을 갖는 제1 광학보상필름; 및 통과되는 빛의 파장의 λ/2의 위상차 값을 갖는 제2 광학보상필름이 적층된 구조를 가지는 것을 특징으로 한다.
본 명세서의 다른 실시예에 따른 표시장치는, 기판; 상기 기판 상에 위치하는 편광층; 상기 편광층 하부에 위치하는 배향막; 상기 기판과 배향막 사이에 위치하는 광학보상필름을 포함하되, 상기 광학보상필름은 통과되는 빛의 파장의 λ/2의 위상차 값을 갖는 제1 광학보상필름; 및 통과되는 빛의 파장의 λ/4의 위상차 값을 갖는 제2 광학보상필름을 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 명세서의 다른 일 예시에 따른 표시장치의 제조방법은 제1 방향으로 광 배향된 배향막을 형성하는 단계; 상기 배향막 상에 제1 광학보상필름을 형성하는 단계; 상기 제1 광학보상필름 상에 위상차 솔루션을 도포하는 단계; 상기 위상차 솔루션 상에 편광이 된 자외선을 조사하여 상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로 광 배향된 제2 광학보상필름을 형성하는 단계; 상기 배향막, 상기 제1 광학보상필름 및 상기 제2 광학보상필름을 포함하는 광학보상필름을 기판 상에 배치하는 단계; 및 상기 광학보상필름 상에 편광층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 명세서의 실시예들에 따르면, 유기발광 표시장치로부터 반사된 빛이 편광층의 흡수축에 인접하거나 일치하게 위치시키는 광학보상필름을 도입함으로써 빛이 새거나 색이 반전되는 등의 불량을 방지하거나 최소화할 수 있는 이점을 제공한다.
또한, 외부광이 유기발광 표시장치로 입사하는 경우에도 유기발광 표시장치 내의 광학보상필름에 의해 표시영역 외부로 반사되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 명세서의 실시예들에 따른 발명은 시각의 변화에 의한 색 변화가 적어 시야각에서도 구현하고자 하는 색상을 나타내는 정확도가 높아짐에 따라, 우수한 화질을 구현할 수 있는 이점을 제공한다.
또한, 서로 다른 위상차 값 및 광학적 특성을 가지는 광학보상필름들을 연속하는 제조 공정을 통해 형성함으로써 제조 공정을 단순화할 수 있는 효과가 있다.
이에 따라, 2장의 광학보상필름을 별개로 제작하여 합착하는 경우 발생하는 불량을 방지하여 표시장치의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
본 명세서의 효과는 이상에서 언급한 효과에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과는 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1a 내지 도 1e는 본 명세서의 제1 실시예에 따른 표시장치의 제조방법을 설명하기 위해 나타내보인 도면들이다.
도 2는 제1 실시예에 따른 광학보상필름을 포함하는 표시장치의 분해 사시도를 개략적으로 나타내보인 도면이다.
도 3은 제1 실시예에 따른 표시장치를 적용하는 경우 광원의 이동을 푸앙카레 구(Poincare Sphere) 상에 나타내보인 도면이다.
도 4는 본 명세서의 제2 실시예에 따른 표시장치를 설명하기 위해 나타내보인 도면이다.
도 5는 제2 실시예에 따른 표시장치를 적용하는 경우 광학 보상 특성을 설명하기 위해 나타내보인 도면이다.
도 6은 제2 실시예에 따른 표시장치를 적용하는 경우 광원의 이동을 푸앙카레 구 상에 나타내보인 도면이다.
도 7은 제1 실시예 및 제2 실시예에 따른 표시장치의 색좌표에서 산포도를 나타나보인 도면이다.
도 8a 내지 도 8g는 제2 실시예에 따른 표시장치의 제조방법을 설명하기 위해 나타내보인 도면들이다.
도 9는 고분자물질의 이성질화 과정을 설명하기 위해 나타내보인 도면이다.
도 10은 본 명세서의 제3 실시예에 따른 표시장치를 설명하기 위해 나타내보인 도면이다.
도 11a 내지 도 11h는 제3 실시예에 따른 표시장치의 제조방법을 설명하기 위해 나타내보인 도면들이다.
본 명세서의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 명세서는 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 명세서의 개시가 완전하도록 하며, 본 명세서가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 명세서는 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 명세서가 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 명세서를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서 상에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.
구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.
위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.
시간 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~후에', '~에 이어서', '~다음에', '~전에' 등으로 시간 적 선후 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.
제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 명세서의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.
본 명세서의 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, 본 발명의 각 실시예에 따른 표시장치에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 설명한다.
도 1a 내지 도 1e는 본 명세서의 제1 실시예에 따른 표시장치의 제조방법을 설명하기 위해 나타내보인 도면들이다. 도 2는 제1 실시예에 따른 광학보상필름을 포함하는 표시장치의 분해 사시도를 개략적으로 나타내보인 도면이다. 도 3은 제1 실시예에 따른 표시장치를 적용하는 경우 광원의 이동을 푸앙카레 구(Poincare Sphere) 상에 나타내보인 도면이다. 그리고 도 4는 본 명세서의 제2 실시예에 따른 표시장치를 설명하기 위해 나타내보인 도면이다.
도 1a를 참조하면, 제1 베이스 필름(100a)의 전면(front face)에 제1 배향막(105) 및 제1 광학보상필름(110)을 형성한다. 일 예에서, 제1 배향막(105)은 폴리이미드(PI; polyimide), 폴리스티렌(polystyrene) 또는 폴리아크릴레이트(polyacrylate) 등의 광감응성 고분자계 물질들 가운데 선택하여 적용할 수 있다. 이러한 광감응성 고분자물질 상에 광을 조사하여 제1 베이스 필름(100a)의 표면과 수직 또는 수평한 제1 방향으로 표면이 배열되는 제1 배향막(105)으로 형성한다. 제1 광학보상필름(110)은 제1 배향막(105) 상에 제1 반응성 메조겐 물질을 코팅하고 건조 공정을 진행하여 형성한다. 여기서 제1 반응성 메조겐 물질은 제1 두께(T1)를 가지게 형성할 수 있다.
도 1b를 참조하면 제2 베이스 필름(100b)의 전면에 제2 배향막(115) 및 제2 광학보상필름(117)을 형성한다. 일 예에서, 제2 배향막(115)은 제1 배향막(105)와 동일한 광감응성 고분자계 물질들 가운데 선택하여 적용할 수 있다. 이러한 광감응성 고분자물질 상에 광을 조사하여 제2 베이스 필름(200b)의 표면과 수직 또는 수평한 제2 방향으로 표면이 배열되는 제2 배향막(115)으로 형성한다. 제1 배향막(105)이 제1 방향으로 표면이 배열되어 있는 경우, 제2 배향막(115)은 제1 배향막의 제1 방향과 다른 제2 방향으로 표면이 배열하게 형성한다. 예를 들어, 제1 방향이 수직 방향이면 제2 방향은 수평 방향이고, 제1 방향이 수평 방향이면 제2 방향은 수직 방향일 수 있다.
제2 광학보상필름(117)은 제2 배향막(115) 상에 반응성 메조겐 물질을 코팅하고 건조 공정을 통해 형성한다. 여기서 제2 광학보상필름(117)은 제1 광학보상필름(110)의 제1 두께보다 상대적으로 얇은 제2 두께(T2)를 가지게 반응성 메조겐 물질을 도포하여 형성할 수 있다. 이에 따라, 제1 광학보상필름(110)은 사분파장값(λ/4)을 가지는 사분파장판(QWP; Quarter-wave plate)으로 형성되고, 제2 광학보상필름(120)은 이분파장값(λ/2)을 가지는 반파장판(HWP; Half-wave plate)으로 형성될 수 있다.
도 1c를 참조하면, 제1 광학보상필름(110)과 제2 광학보상필름(117)이 서로 마주보는 방향으로 배치한다. 계속해서 제1 광학보상필름(110)의 노출면 상에 접착제(130)를 도포한다.
도 1d를 참조하면, 제2 광학보상필름(117)이 형성된 제2 베이스 필름(100b)을 접착제(130)가 도포된 제1 광학보상필름(110)이 위치한 방향으로 이동시켜 합착시킨다. 그리고 제1 베이스 필름(100a) 및 제2 베이스 필름(100b)을 각각 제1 광학보상필름(110) 및 제2 광학보상필름(117)으로부터 박리시킨다. 그러면 제1 배향막(105), 제1 광학보상필름(110), 접착제(130), 제2 광학보상필름(117) 및 제2 배향막(115)이 하부로부터 차례로 적층된 구성으로 이루어진다. 여기서 각각의 제1 배향막(105) 및 제2 배향막(115) 각각은 적층된 구성의 최외곽부에 위치한다.
도 1e를 참조하면, 제1 광학보상필름(110) 및 제2 광학보상필름(117)을 포함하는 광학보상필름을 기판(140) 상에 배치한다. 기판(140)의 일면(또는 하부)에는 구동 박막 트랜지스터, 스토리지 캐패시터등을 포함하는 회로부 및 유기발광소자가 형성된 어레이부(150)가 배치되며, 어레이부(150)는 절연물질로 이루어진 보호필름(160)에 의해 밀봉될 수 있다.
제1 광학보상필름(110) 및 제2 광학보상필름(117)을 포함하는 광학보상필름은 어레이부(150) 및 보호필름(160)이 배치된 기판(140)의 일면과 반대되는 타면, 예를 들어 기판(140)의 타면(또는 상부)에 배치할 수 있다.
그리고 제2 광학보상필름(117) 상부에는 편광층(150)이 배치된다. 편광층(150)은 입사되는 빛 중에서, 빛의 편광 특성을 변화시킨다. 예를 들어, 외부광의 반사를 방지할 수 있다. 일 예에서, 편광층(150)은 폴리비닐알콜(PVA; Polyvinyl alcohol)을 포함할 수 있다.
도 1a 내지 도 1e의 공정 과정을 통해 형성된 표시장치는 도 2에서 도시한 바와 같이, 유기발광소자가 구비된 기판(140)과 편광층(150) 사이에 제1 광학보상필름(110) 및 제2 광학보상필름(117)이 차례로 배치된 구조를 가진다. 여기서 제1 광학보상필름(110)은 사분파장값(λ/4)을 가지는 사분파장판(QWP)으로 형성되고, 제2 광학보상필름(117)은 이분파장값(λ/2)을 가지는 반파장판(HWP)으로 형성된다. 일 예에서, 편광층(150)의 투과축이 0도일 경우, 제1 광학보상필름(110)은 75도의 위상차축을 가지고, 제2 광학보상필름(117)은 15도의 위상차축을 가진다. 또한, 제1 광학보상필름(110) 및 제2 광학보상필름(117) 각각은 포지티브(+) A-플레이트로 이루어진다.
블랙 상태(black state)의 광원은 정면 및 시야각에서 바라볼 때 모두 동일하게, 시작점에서 제1 광학보상필름(110)을 먼저 투과하고, 투과된 광이 제2 광학보상필름(117)을 다시 투과한 다음, 편광층(150)으로 전부 흡수되어 외부로 방출되지 않아야 한다.
그러나 제1 광학보상필름(110) 및 제2 광학보상필름(117)이 모두 포지티브(+) A-플레이트로 이루어지는 경우, 편광층(150)으로 광이 모두 흡수되지 않고 일부 빛이 새거나 색이 반전되는 불량이 발생하고 있다. 이하 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
제1 광학보상필름(110) 및 제2 광학보상필름(117)이 모두 포지티브(+) A-플레이트로 이루어지는 경우, 블랙 상태에서 광원의 이동을 푸앙카레 구(Poincare Sphere) 상에 나타내보인 도 3을 참조하면, 시작점(A), 제1 광학보상필름(110)의 75도 위상차축의 각도에 따라 영향을 받는 제1 측정점(C) 및 제2 광학보상필름(117)의 15도 위상차축의 각도에 따라 영향을 받는 제2 측정점(B)에 의해 수평면이 형성되고, 이 수평면 상에서 광원의 경로(L1, L2)가 정해진다. 여기서 제1 측정점(C)은 제1 광학보상필름(110)의 75도 위상차축의 2배 값인 150도 값을 가지고, 제2 측정점(B)은 제2 광학보상필름(117)의 15도 위상차축의 2배 값인 30도의 값을 가진다.
일 예에서, 표시패널의 정면에서 바라볼 때 광원의 이동을 나타내보인 도 3의 (a)에서는 시작점(A)에서 광(S1)이 이동하여 제1 광학보상필름(110)을 투과한 광은 수평면 상의 소정 위치로 1차 이동하는 제1 광경로(L1)와 제2 광학보상필름(117)을 투과하여 편광층(150)의 흡수축(S3)으로 향하도록 2차 이동하는 제2 광경로(L2)를 따라 움직임에 따라, 양호한 블랙 상태를 얻을 수 있다.
이에 대하여, 표시패널을 소정 각도의 비스듬한 위치에서 바라보는 시야각에서의 광원의 이동을 나타내보인 도 3의 (b)를 참조하면, 시야각의 특성상 시작점 A가 A'로 변경되고, 이에 따라 제1 측정점도 C에서 C'로 변경되고, 제2 측정점 또한 B에서 B'로 변경된다. 이를 광학적으로 보상하기 위해 위상차 값을 제공하는 제1 광학보상필름(110) 및 제2 광학보상필름(117)을 배치하고 있다. 그러나, 제1 광학보상필름(110) 및 제2 광학보상필름(117)이 모두 포지티브(+) A-플레이트로 형성됨에 따라, 광의 굴절율에 의한 영향 또한 받게 됨에 따라, 광학 보상이 완전하게 이루어지지 않게 된다.
예를 들어, 변경된 시작점 A'에서 시작한 광원의 경로는, 제1 광학보상필름(110)을 투과한 광은 변경된 제1 측정점(C') 및 변경된 제2 측정점(B')에 의해 수평면이 변경된다. 이에 따라, 정면에서 바라볼 때 형성된 수평면을 벗어난 위치에 중간 도달점 D가 생성되어 중간 도달점 D로 1차 이동하는 제1 광경로(L1')와 제2 광학보상필름(117)을 투과하여 2차 이동하면서 광의 굴절율에 의한 영향에 의해 편광층(150)의 흡수축(S3)으로부터 멀리 떨어진 위치의 점 E1로 이동하는 제2 광경로(L2')를 따라 움직이게 된다.
다시 말해, 제1 광학보상필름(110) 및 제2 광학보상필름(117)을 도입하는 경우에도 편광층(150)의 흡수축(S3)에 의해 완전히 흡수되지 않음에 따라, 빛을 차단할 수 없어 빛샘이 발생하거나 색이 반전되는 불량이 발생하게 된다. 이러한 빛샘 현상 및 색 반전 불량으로 영상을 왜곡시키는 등의 화질이 저하되거나 시인성이 저하될 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이, 제1 광학보상필름(110) 및 제2 광학보상필름(117)을 각각 별도로 제작하는 경우, 제1 광학보상필름(110) 및 제2 광학보상필름(117)를 일체화시키기 위해 접착제(130)를 이용한 별도의 합착 공정이 필수적으로 진행되어야 한다. 그런데 합착 공정을 진행하는 과정에서 불량이 발생하여 제1 광학보상필름(110) 또는 제2 광학보상필름(117)에서 광이 투과되는 위치가 변하는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 합착 공정을 위한 추가 공정이 필요함에 따라 공정 단계가 복잡해지고 제조단가가 상승할 수 있다.
이에 따라, 본 명세서의 다른 실시예들에서는 빛샘 현상 및 색 반전 현상을 방지할 수 있고, 제1 광학보상필름 및 제2 광학보상필름 형성시 별도의 합착 공정을 진행하지 않아 합착 공정 과정에서 발생할 수 있는 불량을 방지하면서 공정 과정을 단순화시킬 수 있는 표시장치 및 그 제조방법을 설명하기로 한다. 이하 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 4는 본 명세서의 제2 실시예에 따른 표시장치를 설명하기 위해 나타내보인 도면이다. 도 5는 제2 실시예에 따른 표시장치를 적용하는 경우 광학 보상 특성을 설명하기 위해 나타내보인 도면이다. 도 6은 제2 실시예에 따른 표시장치를 적용하는 경우 광원의 이동을 푸앙카레 구 상에 나타내보인 도면이다. 그리고 도 7은 제1 실시예 및 제2 실시예에 따른 표시장치의 색좌표에서 산포도를 나타나보인 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 명세서의 제2 실시예에 따른 표시장치는 기판(225), 기판(225)의 제1 면에 위치하는 어레이부(230), 기판(225)의 제1 면과 대향하는 제2 면에 차례로 형성된 배향막(205a), 제1 광학보상필름(210a), 제2 광학보상필름(220a) 및 편광층(250)을 포함한다.
기판(225)은 고분자 또는 폴리이미드(Polyimide, PI) 등과 같은 플라스틱, 또는 유리 등으로 이루어지는 표시기판을 포함할 수 있다. 기판(225)의 제1 면에 위치하는 어레이부(230)는 구동 박막 트랜지스터, 스토리지 캐패시터등을 포함하는 회로부 및 유기발광소자가 형성된 복수의 화소부를 포함한다. 화소부는 다양한 색상을 외부로 방출하기 위한 도전층 및 유기물질층으로 이루어지는데, 예를 들어, 화소 전극, 유기발광층 및 공통 전극으로 이루어지는 유기발광소자(OLED)를 포함할 수 있다. 유기발광소자(OLED)로부터 광원이 방출될 수 있다. 어레이부(230)는 보호필름(160)에 의해 밀봉될 수 있다. 보호필름(235)은 무기 절연층, 유기 절연층 또는 이들의 다층 구조로 이루어질 수 있다.
어레이부(230)가 배치된 기판(225)의 제1 면과 대향하는 제2 면에는 배향막(205a), 제1 광학보상필름(210a), 제2 광학보상필름(220a) 및 편광층(250)이 차례로 적층되어 있다.
배향막(205a)은 폴리이미드(PI), 폴리스티렌 또는 폴리아크릴레이트 등의 광감응성 고분자계 물질들로 이루어진 그룹에서 선택하여 형성된다. 배향막(205a)은 기판(225)의 면 방향에 수직 또는 수평한 제1 방향으로 광 배향된 상태를 이룬다.
편광층(250)은 제2 광학보상필름(220a) 상부에 배치되며, 입사되는 빛에서 빛의 편광 특성을 변화시킨다. 일 예에서, 편광층(250)은 폴리비닐알콜을 포함할 수 있다.
제1 광학보상필름(210a)의 일면은 배향막(205a)의 일면에 접촉하여 위치한다. 제1 광학보상필름(210a)은 반응성 메조겐(RM) 물질로 이루어진다. 제1 광학보상필름(210a)는 사분파장판(QWP)으로 형성할 수 있다. 사분파장판(QWP)은 원편광 상태의 빛을 선편광 상태로 변환하고, 선편광 상태의 빛을 원편광 상태로 변환하여 통과시키는데, 통과되는 빛의 파장(λ)의 1/4(λ /4)의 위상차 값을 갖는다. 예를 들어, 통과되는 빛의 파장(λ)이 550nm인 경우, 제1 광학보상필름(210a)은 110nm 내지 130nm 위상차 값을 갖는다.
제1 광학보상필름(210a)의 다른 타면에는 제2 광학보상필름(220a)이 접촉하여 위치한다. 제2 광학보상필름(220a)은 아조벤젠(azobenzene) 등의 시스-트랜스(cis-trans) 이성질화 반응을 일으키는 고분자 물질을 포함하여 이루어진다. 제2 광학보상필름(220a)은 배향막(205a)에 의해 제1 방향으로 광 배향된 제1 광학보상필름(210a)과 상이한 제2 방향으로 광 배향되어 있다. 예를 들어, 배향막(205a)이 수직 방향인 경우 제2 광학보상필름(220a)는 수평 방향으로 배향될 수 있고, 배향막(205a)이 수평 방향인 경우에 제2 광학보상필름(220a)는 수직 방향으로 배향하게 유도한다.
제2 광학보상필름(220a)은 이분파장판(HWP)으로 형성할 수 있다. 이분파장판(HWP)은 원편광 상태의 빛을 선편광 상태로 변환하고, 선편광 상태의 빛을 원편광 상태로 변환하여 통과시키는데, 통과되는 빛의 파장(λ)의 1/2(λ/2)의 위상차 값을 갖는다. 예를 들어, 통과되는 빛의 파장(λ)이 550nm인 경우, 제2 광학보상필름(220a)은 220nm 내지 260nm 위상차 값을 갖는다.
제1 광학보상필름(210a) 및 제2 광학보상필름(220a)은 두께에 따라 위상차 값이 달라짐에 따라, 제1 광학보상필름(210a)의 제1 두께(T3)보다 제2 광학보상필름(220a)의 제2 두께(T4)가 상대적으로 더 두꺼운 두께를 가진다. 또한, 제1 광학보상필름(210a)은 포지티브(+) A-플레이트로 이루어지고, 제2 광학보상필름(220a)은 네거티브(-) A-플레이트로 이루어진다.
구체적으로, 도 5를 참조하면, 포지티브(+) A-플레이트는 플레이트의 세 축(nx, ny, nz) 가운데 크기가 다른 한 축의 방향이 빛의 진행방향에 수직이고, 크기가 다른 두 축보다 크기가 큰 경우로 이해할 수 있다. 빛이 z축으로 진행하고 크기가 다른 한 축을 y축으로 하는 경우, 포지티브(+) A-플레이트는 nx=nz<ny이고, 막대 형상(rod-like)의 모양을 가지며, 액정상은 네마틱(nematic)과 콜레스테릭(cholesteric)등이 이용된다.
네거티브(-) A-플레이트는 플레이트의 세 축(nx, ny, nz) 가운데 크기가 다른 한 축의 방향이 빛의 진행방향에 수직이고, 크기가 다른 두 축보다 크기가 작은 경우로 이해할 수 있다. 빛이 z축으로 진행하고 크기가 다른 한 축을 y축으로 하는 경우, 포지티브(+) A-플레이트는 nx=nz>ny이고, 디스크 형상(discotic-like)의 모양을 가진다.
그리고 이 포지티브(+) A-플레이트와 네거티브(-) A-플레이트가 함께 배치되면 굴절률이 상쇄되어 도 5에 도시한 바와 같이, nx≒ny≒nz가 되어 굴절률이 거의 비슷한 값을 가지게 된다.
다시 말해, 제1 광학보상필름(210a) 및 제2 광학보상필름(220a)을 차례로 적층하여 배치하면서, 각각 포지티브(+) A-플레이트 및 네거티브(-) A-플레이트로 형성하면, 굴절률이 상쇄되어 두 광학보상필름(210a, 220a)을 모두 통과하는 광의 굴절율이 거의 비슷한 값을 가질 수 있다. 광의 굴절율이 거의 비슷한 값을 가짐에 따라, 광원의 이동에서 광학 보상은 제공하면서 굴절율에 의한 영향을 최소화할 수 있음에 따라, 빛샘 현상 또는 색 반전 불량이 발생이 발생하는 것을 방지하거나 최소화할 수 있다.
구체적으로, 도 6을 참조하면, 시작점(A), 제1 광학보상필름(210a)의 75도 위상차축의 각도에 따라 영향을 받는 제1 측정점(C) 및 제2 광학보상필름(220a)의 15도 위상차축의 각도에 따라 영향을 받는 제2 측정점(B)에 의해 수평면이 형성되고, 이 수평면 상에서 광원의 경로(L3, L4)가 정해진다. 여기서 제1 측정점(C)은 제1 광학보상필름(210a)의 75도 위상차축의 2배 값인 150도 값을 가지고, 제2 측정점(B)은 제2 광학보상필름(220a)의 15도 위상차축의 2배 값인 30도의 값을 가진다.
표시패널의 정면에서 바라볼때의 광원의 이동을 나타내보인 도 6의 (a)를 참조하면, 시작점(A)에서 광(S1)이 이동하여 제1 광학보상필름(210a)을 투과한 광은 제1 측정점(C) 및 제2 측정점(B)에 의해 형성된 수평면 상으로 1차 이동(L3)하고, 제2 광학보상필름(220a)을 투과하여 편광층(250)의 흡수축(S3)으로 향하도록 광원의 경로(L4)가 설정됨에 따라, 양호한 블랙 상태를 얻을 수 있다.
또한, 표시패널을 소정 각도의 비스듬한 위치에서 바라보는 시야각에서의 광원의 이동을 나타내보인 도 6의 (b)를 참조하면, 시작점이 A'로 변경되고, 제1 측정점(C) 및 제2 측정점(B) 또한 각각 C' 및 B'로 변경된다. 그러면 변경된 시작점 A'에서 시작한 광은 변경된 제1 측정점(C') 및 변경된 제2 측정점(B')에 의해 수평면이 변경된다. 이에 따라, 정면에서 바라볼 때 형성된 수평면을 벗어난 위치에 중간 도달점 D가 생성되어 제1 광학보상필름(210a)을 통과하여 중간 도달점 D로 1차 이동하는 제1 광경로(L3')와 제2 광학보상필름(220a)을 통과하여 2차 이동하면서 광원의 이동에서 굴절율에 의한 영향을 받지 않고 흡수축(S3)과 인접한 점 E2으로 이동하는 제2 광경로(L4')를 따라 움직이게 된다.
여기서 제1 광학보상필름(210a) 및 제2 광학보상필름(220a)을 각각 포지티브(+) A-플레이트 및 네거티브(-) A-플레이트로 형성하여 광의 굴절율이 거의 비슷한 값을 가지게 함으로써 광원의 이동에서 굴절율에 의한 영향을 받지 않게 하면서 광학 보상이 이루어짐에 따라, 흡수축(S3)과 인접한 점 E2으로 시야각에서의 광원의 경로(L3', L4')가 이루어지게 할 수 있다. 이에 따라, 흡수축(S3)과 인접한 점 E2으로 이동할 수 있어 빛샘 현상 또는 색 반전 불량이 발생이 발생하는 것을 방지하거나 최소화할 수 있다.
또한, 제1 광학보상필름(210a) 및 제2 광학보상필름(220a)을 각각 포지티브(+) A-플레이트 및 네거티브(-) A-플레이트로 형성함에 따라, 정면에서 바라볼 때의 반사율도 감소시키고, 전 방위각에서의 색 변화 특성을 향상시킬 수 있다.
[표 1]
Figure pat00001
Y: 정면에서의 반사율
△a*: 최대 a*-최소 a*
△b*: 최대 b*-최소 b*
[표1]은 도 4의 구조를 갖는 실시예 1과, 도 1e의 구조를 갖는 비교예에서의 광학 특성을 측정하여 나타내보인 표이다. 정면에서의 반사율(Y)을 참고하면, 비교예에서는 6.6468%의 반사율을 가지는 반면, 실시예 1에서는 이보다 0.37% 작은 6.098%의 반사율을 나타냄에 따라, 반사율이 감소하는 것을 확인할 수 있다.
다음으로, 도 4의 구조를 갖는 실시예 1과, 도 1e의 구조를 갖는 비교예에서 색 변화 특성을 비교하였다. 유기발광 표시장치의 색 변화는 방위각 방위각(Azimuth angle, Θ)을 고정하고, 극각(polar angle, θ)을 변화시키는 방법보다, 극각을 고정한 상태에서 0도 내지 360도까지의 전체 방위각을 따라 연속적으로 측정시 큰 변화 폭을 확인할 수 있다. 이에 따라, 색 변화 특성을 평가하기 위해 50도로 고정된 극각에서 방위각을 0도 내지 360도에서 변화하면서 각각의 색 변화 특성을 측정하였다.
여기서 색 변화 특성을 측정하기 위해 사용한 측정값은 도 7에서 나타낸 바와 같이, 국제 조명 위원회(CIE)가 1976년에 지정한 ab 색좌표의 a*b* 값이다. 다시 [표 1]을 참조하면, 도 4의 구조를 갖는 실시예 1 및 도 1e의 구조를 갖는 비교예의 각각에서 최대 a*값, 최대 b* 값, 최소 a*값 및 최소 b*값을 구한 뒤 그 차이인 △a* 값 및 △b* 값을 계산하였다. 여기서 △ 값이 작을수록 전방위각에서 색 변화정도가 작다는 것이며, 즉, ab 색좌표에서 산포도가 작은 것을 의미하는 것으로 이해할 수 있다. 다시 말해, 색 변화 특성이 우수함에 따라, 시야각에서도 구현하고자 하는 색상을 나타내는 정확도가 높아진다는 것이다. 이에 따라, 우수한 화질을 구현할 수 있다.
[표 1]을 참조하면, 비교예에서 △a* 값 및 △b* 값은 각각 4.136 및 3.655로 나타난 반면, 실시예 1에서 △a* 값 및 △b* 값은 2.922 및 1.44로 나타나 △a* 값은 실시예 1이 비교예보다 1.214 더 감소하고, △b* 값은 실시예 1이 비교예보다 2.215 더 감소하는 것을 확인할 수 있다. 그리고 도 7을 참조하면, 비교예의 산포도(I)보다 실시예 1의 산포도(I')가 더 작은 범위를 가지는 것을 확인할 수 있다. 즉, 제1 광학보상필름(210a) 및 제2 광학보상필름(220a)을 모두 포지티브(+) A-플레이트로 형성하는 것보다 각각 포지티브(+) A-플레이트 및 네거티브(-) A-플레이트로 형성함으로써, 정면에서의 반사율을 감소시키면서 시야각에서도 구현하고자 하는 색상을 나타내는 정확도를 향상시킬 수 있다.
이하 도면을 참조하여, 도 4의 표시장치를 제조하기 위한 제조방법을 설명하기로 한다.
도 8a 내지 도 8g는 제2 실시예에 따른 표시장치의 제조방법을 설명하기 위해 나타내보인 도면들이다. 그리고 도 9는 고분자물질의 이성질화 과정을 설명하기 위해 나타내보인 도면이다.
도 8a를 참조하면, 베이스 필름(200)의 전면에 배향물질(205)을 도포한다. 베이스 필름(200)은 이후 박리가 용이하게 이루어질 수 있는 물질로 이루어진다. 배향물질(205)은 광원에 반응하여 측쇄(side-chain)가 일방향으로 배열되는 특성을 가지는 광감응성 물질을 도포하여 형성할 수 있다. 예를 들어, 배향물질(205)은 폴리이미드(PI), 폴리스티렌 또는 폴리아크릴레이트 등의 광감응성 고분자계 물질들로 이루어진 그룹에서 선택하여 적용할 수 있다.
도 8b를 참조하면, 배향물질(205) 상에 노광 공정을 진행하여 배향막(205a)을 형성한다. 배향물질(205)은 무질서한 복수개의 측쇄들을 포함하여 형성되어 있다. 이러한 배향물질(205) 상에 광원을 조사하는 노광 공정을 진행하여 제1 방향으로 광 배향된 상태를 갖는 배향막(205a)을 형성한다. 배향물질(205) 상에 광원이 조사되면 무질서한 복수개의 측쇄들이 광원에 반응하여 일 방향, 즉, 제1 방향으로 정렬됨에 따라, 광 배향된 상태를 이루도록 할 수 있다. 여기서 제1 방향은 베이스 필름(200)의 표면에 대해 수직 또는 수평한 방향일 수 있다. 또한, 제1 방향은 이후 배향막(205a)이 배치될 기판의 표면에 대해 수직 또는 수평한 방향일 수 있다.
도 8c를 참조하면, 배향막(205a) 상에 반응성 메조겐 솔루션(210)을 도포한다. 반응성 메조겐 솔루션(210)은 제1 두께(T3)을 가지게 도포할 수 있다. 반응성 메조겐 솔루션(210)은 유기용매에 반응성 메조겐(RM)물질을 녹여 코팅 장비를 통해 도포할 수 있다.
반응성 메조겐(RM) 물질은 말단에 광 또는 열에 반응하는 작용기를 갖고 있는 물질로, 반응성 메조겐 물질 상에 UV 선 또는 열을 조사하면 광중합(photopolymerization)을 통해 광학적 이방성의 고정상을 형성한다.
다음에 도 8d에 도시한 바와 같이, 반응성 메조겐 솔루션(210) 상에 건조 공정을 진행하여 제1 광학보상필름(210a)을 형성한다. 건조 공정은 반응성 메조겐 솔루션(210) 내의 유기 용매를 증발시켜 제1 방향으로 배향된 배향막(205a) 상에 반응성 메조겐층을 형성한다. 이러한 건조 공정을 통해 배향막(205a) 상에 반응성 메조겐층으로 이루어진 제1 광학보상필름(210a)이 형성된다. 제1 광학보상필름(210a)은 사분파장판(QWP)으로 형성할 수 있다. 사분파장판(QWP)은 원편광 상태의 빛을 선편광 상태로 변환하고, 선편광 상태의 빛을 원편광 상태로 변환하여 통과시키는데, 통과되는 빛의 파장(λ)의 1/4(λ /4)의 위상차 값을 갖는다. 예를 들어, 통과되는 빛의 파장(λ)이 550nm인 경우, 제1 광학보상필름(210a)은 110nm 내지 130nm 위상차 값을 갖는다.
도 8e를 참조하면, 제1 광학보상필름(210a) 상에 위상차 솔루션(220)을 도포한다. 위상차 솔루션(220)은 제2 두께(T4)를 가지게 도포할 수 있다. 여기서 위상차 솔루션(220)은 제1 광학보상필름(210a)의 제1 두께(T3)보다 상대적으로 두꺼운 제2 두께(T4)를 가지게 도포할 수 있다. 위상차 솔루션(210)은 유기용매에 고분자 물질을 녹여 코팅 장비를 통해 도포할 수 있다. 일 예에서, 아조벤젠(azobenzene)과 같이, 시스-트랜스(cis-trans) 이성질화 반응을 일으키는 고분자 물질을 포함할 수 있다.
계속해서 위상차 솔루션(210) 상에 프리베이크(prebake) 공정을 진행하여 위상차 솔루션(210) 내의 유기 용매를 증발시킨다.
다음에 도 8f에 도시한 바와 같이, 유기 용매가 증발된 위상차 솔루션(210) 상에 노광 공정 및 건조 공정을 진행하여 제2 방향으로 광 배향된 제2 광학보상필름(220a)을 형성한다. 여기서 제2 방향은 베이스 필름(200)의 표면에 대해 수직 또는 수평한 방향일 수 있고, 배향막(205a)의 제1 방향과 상이한 방향일 수 있다. 예를 들어, 배향막(205a)이 수직 방향인 경우 제2 광학보상필름(220a)은 수평 방향으로 배향될 수 있고, 배향막(205a)이 수평 방향인 경우에 제2 광학보상필름(220a)은 수직 방향으로 배향하게 유도한다. 또한, 제2 방향은 이후 제2 광학보상필름(220a)이 배치될 기판의 표면에 대해 수직 또는 수평한 방향일 수 있다.
노광 공정은 편광이 된 자외선을 조사하며, 노광 공정을 진행하는 동안 자외선의 파장은 200nm 내지 400nm의 범위의 파장으로 이후 형성될 편광층의 흡수축을 기준으로 10도 내지 20도로 편광된 각도로 조사할 수 있다. 이는 제1 광학보상필름(210a)의 광축과 60도 사잇각을 가진다.
노광 공정은 편광이 된 자외선을 위상차 솔루션(210) 상에 조사하여 진행할 수 있다. 시스-트랜스(cis-trans) 이성질화 반응을 일으키는 고분자 물질은 자외선 등의 광원을 조사하면 하나의 이성질체가 다른 이성칠제로 변하면서 광 배향이 발생하게 된다. 예를 들어, 도 9를 참조하면, 아조벤젠(azobenzene)을 함유하는 고분자 물질 상에 편광이 된 자외선을 조사하면, 조사된 자외선의 방향과 소정의 각도(α)를 가지는 제1 방향(a)에 있던 분자가 제2 방향(b) 및 제3 방향(c)으로 회전하는 것을 하나의 사이클로 하는 이성질화(isomerization) 현상이 나타난다. 그리고 이러한 사이클이 반복하여, 분자가 제4 방향(d), 제5 방향(e) 및 제6 방향(f)까지 회전하면서 n회 사이클로 반복하면 조사되는 자외선의 방향과 90도의 각도(β)로 회전된 상태에서 이성질화 현상이 종료한다.
자외선의 조사 방향의 90도의 각도 방향으로 아조벤젠들이 배열되면 굴절률 또한 자외선 조사 방향의 90도 각도로 배열이 유도되어 굴절율 이방성이 발생하여 제2 방향으로 광 배향하게 된다.
계속해서 노광 공정이 진행된 위상차 솔루션(210) 상에 건조 공정을 진행하여 제2 광학보상필름(220a)을 형성한다. 건조 공정은 핫 플레이트(hot plate)와 같은 건조 장치에 위상차 솔루션(210)이 형성된 베이스 필름(200)을 안착시키고 가열하여 진행할 수 있다. 건조 공정을 통해 굴절율 이방성이 발생된 배열을 고정하여 제2 광학보상필름(220a)이 형성될 수 있다.
제2 광학보상필름(220a)은 이분파장판(HWP)으로 형성할 수 있다. 이분파장판(HWP)은 원편광 상태의 빛을 선편광 상태로 변환하고, 선편광 상태의 빛을 원편광 상태로 변환하여 통과시키는데, 통과되는 빛의 파장(λ)의 1/2(λ/2)의 위상차 값을 갖는다. 예를 들어, 통과되는 빛의 파장(λ)이 550nm인 경우, 제2 광학보상필름(220a)은 220nm 내지 260nm 위상차 값을 갖는다.
제1 광학보상필름(210a) 및 제2 광학보상필름(220a) 각각의 위상차 값은 굴절률과 두께에 따라 달라지는데, 본 명세서의 실시예에 따른 제1 광학보상필름(210a)은 사분파장판(QWP)으로 형성하고, 제2 광학보상필름(220a)은 이분파장판(HWP)으로 형성함에 따라, 제2 광학보상필름(220a)의 제2 두께(T4)를 제1 광학보상필름(210a)의 제1 두께(T3)보다 상대적으로 두껍게 형성한다.
도 8g를 참조하면, 제1 광학보상필름(210a) 및 제2 광학보상필름(220a)을 포함하는 광학보상필름을 어레이 기판(240) 상에 배치한다. 어레이 기판(240)은 기판(225)과, 기판(225)의 일면(또는 하부)에 배치된 어레이부(230) 및 보호필름(235)을 포함하여 구성할 수 있다. 기판(225)은 고분자 또는 폴리이미드(Polyimide, PI) 등과 같은 플라스틱, 또는 유리 등으로 이루어지는 표시기판을 포함할 수 있다.
어레이부(230)는 구동 박막 트랜지스터, 스토리지 캐패시터등을 포함하는 회로부 및 유기발광소자가 형성된 복수의 화소부를 포함할 수 있다. 화소부는 다양한 색상을 외부로 방출하기 위한 도전층 및 유기물질층으로 이루어지는데, 예를 들어, 화소 전극, 유기발광층 및 공통 전극으로 이루어지는 유기발광소자(OLED)를 포함할 수 있다. 유기발광소자(OLED)로부터 광원이 방출될 수 있다.
어레이부(230)는 절연물질로 이루어진 보호필름(160)에 의해 밀봉될 수 있다. 보호필름(235)은 외부의 수분, 산소 또는 불순물들이 유기발광소자(OLED)에 침투하여 성능을 저하시키는 것을 방지하기 위해 무기 절연층, 유기 절연층 또는 이들의 다층 구조로 이루어질 수 있다.
배향막(205a), 제1 광학보상필름(210a) 및 제2 광학보상필름(220a)이 적층된 구조는 어레이부(230) 및 보호필름(235)이 배치된 기판(225)의 일면과 반대되는 타면, 예를 들어 기판(225)의 타면(또는 상부)에 배치할 수 있다. 이를 위해, 베이스 필름(200)을 배향막(205a)으로부터 박리시키고 배향막(205a)을 기판(225)의 타면(또는 상부)에 접합시킨다.
그리고 제2 광학보상필름(220a) 상부에 편광층(250)을 형성한다. 편광층(250)은 입사되는 빛 중에서, 빛의 편광 특성을 변화시킨다. 일 예에서, 편광층(250)은 폴리비닐알콜(PVA; Polyvinyl alcohol)을 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이, 제1 광학보상필름 및 제2 광학보상필름 제조시 2장의 광학보상필름을 각각 제조하여 합착하는 대신에 연속하는 제조 공정을 통해 형성함으로써, 광학보상필름을 제조하는 공정을 단순화시키면서, 합착하는 과정에서 발생하는 불량을 방지할 수 있는 효과가 있다.
한편, 기판 상에 사분파장판으로 구성된 제1 광학보상필름 및 이분파장판으로 구성된 제2 광학보상필름이 적층된 구조의 순서를 바꿔서 형성할 수도 있다. 이하 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 10은 본 명세서의 제3 실시예에 따른 표시장치를 설명하기 위해 나타내보인 도면이다.
도 10을 참조하면, 표시장치는 기판(325), 기판(325)의 제1 면에 위치하는 어레이부(327), 기판(325)의 제1 면과 대향하는 제2 면에 차례로 형성된 제2 광학보상필름(315a), 제1 광학보상필름(310a), 배향막(305a) 및 편광층(335)을 포함한다.
기판(325)의 제1 면에 위치하는 어레이부(327)는 구동 박막 트랜지스터, 스토리지 캐패시터등을 포함하는 회로부 및 유기발광소자가 형성된 복수의 화소부를 포함한다. 화소부는 다양한 색상을 외부로 방출하기 위한 도전층 및 유기물질층으로 이루어지는데, 예를 들어, 화소 전극, 유기발광층 및 공통 전극으로 이루어지는 유기발광소자(OLED)를 포함할 수 있다. 유기발광소자(OLED)로부터 광원이 방출될 수 있다. 어레이부는 절연 물질을 포함하는 보호필름에 의해 밀봉될 수 있다.
어레이부(327)가 배치된 기판(325)의 제1 면과 대향하는 제2 면에는 제2 광학보상필름(315a), 제1 광학보상필름(310a), 배향막(305) 및 편광층(335)이 차례로 적층되어 있다.
제2 광학보상필름(315a)이 기판의 제2 면 상에 접하여 위치한다. 제2 광학보상필름(315a)은 아조벤젠 등의 시스-트랜스 이성질화 반응을 일으키는 고분자 물질을 포함하여 이루어진다. 제2 광학보상필름(315a)은 사분파장판(QWP)으로 형성할 수 있다. 사분파장판(QWP)은 통과되는 빛의 파장(λ)의 1/4(λ/4)의 위상차 값을 갖는다. 예를 들어, 통과되는 빛의 파장(λ)이 550nm인 경우, 제2 광학보상필름은 110nm 내지 130nm 위상차 값을 갖는다.
배향막(305a)은 폴리이미드(PI), 폴리스티렌 또는 폴리아크릴레이트 등의 광감응성 고분자계 물질들로 이루어진 그룹에서 선택하여 형성된다. 배향막(305a)은 기판의 면 방향에 수직 또는 수평한 제1 방향으로 광 배향된 상태를 이룬다.
제1 광학보상필름(310a)의 일면은 배향막(305a)의 표면과 접촉하고 일면에 대응하는 타면은 제2 광학보상필름(315a)의 표면과 접촉하여 위치한다. 제1 광학보상필름(310a)은 반응성 메조겐(RM) 물질로 이루어진다. 제1 광학보상필름(310a)은 이분파장판(HWP)으로 형성할 수 있다. 이분파장판(HWP)은 통과되는 빛의 파장(λ)의 1/2(λ /2)의 위상차 값을 갖는다. 예를 들어, 통과되는 빛의 파장(λ)이 550nm인 경우, 제1 광학보상필름(310a)은 220nm 내지 260nm 위상차 값을 갖는다.
제1 광학보상필름(310a) 및 제2 광학보상필름(315a)은 두께에 따라 위상차 값이 달라짐에 따라, 제1 광학보상필름(310a)의 제1 두께(T5)보다 제2 광학보상필름(315a)의 제2 두께(T6)가 상대적으로 더 얇은 두께를 가진다. 또한, 제2 광학보상필름(315a)은 네거티브(-)A-플레이트로 이루어지고, 제1 광학보상필름(310a)은 포지티브(+) A-플레이트로 이루어진다.
이하 도면을 참조하여 도 10의 표시장치의 제조방법을 설명하기로 한다.
도 11a 내지 도 11h는 제3 실시예에 따른 표시장치의 제조방법을 설명하기 위해 나타내보인 도면들이다.
도 11a를 참조하면, 베이스 필름(300)의 전면에 배향물질(305)을 도포한다. 배향물질(305)은 광원에 반응하여 일방향으로 배열되는 특성을 가지는 광감응성 물질을 도포하여 형성할 수 있다. 예를 들어, 배향물질(305)은 폴리이미드(PI), 폴리스티렌 또는 폴리아크릴레이트 등의 광감응성 고분자계 물질들로 이루어진 그룹에서 선택하여 적용할 수 있다.
도 11b를 참조하면, 배향물질(305) 상에 노광 공정을 진행하여 배향막(305a)을 형성한다. 배향물질(305) 내에 포함된 무질서한 복수개의 측쇄들 상에 노광 공정을 진행하여 제1 방향으로 정렬시켜 광 배향된 상태를 이룰 수 있다. 여기서 제1 방향은 베이스 필름(300)의 표면에 수직 또는 수평한 방향일 수 있다.
도 11c를 참조하면, 배향막(305a) 상에 반응성 메조겐 솔루션(310)을 도포한다. 반응성 메조겐 솔루션(310)은 제3 두께(T5)을 가지게 도포할 수 있다. 반응성 메조겐 솔루션(310)은 유기용매에 반응성 메조겐(RM)물질을 녹여 코팅 장비를 통해 도포할 수 있다.
도 11d를 참조하면, 반응성 메조겐 솔루션(310) 상에 건조 공정을 진행하여 제1 광학보상필름(310a)을 형성한다. 건조 공정은 반응성 메조겐 솔루션(310) 내의 유기 용매를 증발시킴으로써 제1 방향으로 배향된 배향막(305a) 상에 반응성 메조겐층을 형성할 수 있다. 제1 광학보상필름(310a)는 이분파장판(HWP)으로 형성할 수 있다. 이분파장판(HWP)은 원편광 상태의 빛을 선편광 상태로 변환하고, 선편광 상태의 빛을 원편광 상태로 변환하여 통과시키는데, 통과되는 빛의 파장(λ)의 1/2(λ /2)의 위상차 값을 갖는다.
도 11e를 참조하면, 제1 광학보상필름(310a) 상에 위상차 솔루션(315)을 도포한다. 위상차 솔루션(315)은 제1 광학보상필름(310a)의 제1 두께(T5)보다 상대적으로 얇은 제2 두께(T6)를 가지게 도포한다. 위상차 솔루션(315)은 유기용매에 아조벤젠(azobenzene)과 같이, 시스-트랜스(cis-trans) 이성질화 반응을 일으키는 고분자 물질을 녹여 도포할 수 있다. 계속해서 위상차 솔루션(315) 상에 프리베이크(prebake) 공정을 진행하여 위상차 솔루션(315) 내의 유기 용매를 증발시킨다.
도 11f를 참조하면, 유기 용매가 증발된 위상차 솔루션(315, 도 11e 참조) 상에 편광이 된 자외선을 조사하는 노광 공정 및 건조 공정을 진행하여 제2 방향으로 광 배향된 제2 광학보상필름(315a)를 형성한다. 여기서 제2 방향은 배향막(305a)의 제1 방향과 상이한 방향일 수 있다. 예를 들어, 배향막(305a)이 수직 방향인 경우 제2 광학보상필름(315a)는 수평 방향으로 배향될 수 있고, 배향막(305a)이 수평 방향인 경우에 제2 광학보상필름(315a)는 수직 방향으로 배향될 수 있다.
노광 공정은 편광이 된 자외선을 조사하며, 노광 공정을 진행하는 동안 자외선의 파장은 200nm 내지 400nm의 범위의 파장으로 이후 형성될 편광층의 흡수축을 기준으로 70도 내지 80도로 편광된 각도로 조사할 수 있다. 이는 제2 광학보상필름(315a)의 광축과 60도 사잇각을 가진다.
아조벤젠을 함유하는 고분자 물질을 포함하는 위상차 솔루션 상에 편광이 된 자외선을 조사하면, 도 9에서 설명한 바와 같이, 분자가 회전하면서 하나의 이성질체가 다른 이성질체로 변화하는 이성질화 현상이 나타난다. 그리고, 조사되는 편광 자외선의 방향과 90도의 각도(β)로 회전된 상태에서 이성질화 현상이 종료하면서 굴절율 이방성이 발생한다. 즉, 편광 자외선이 조사된 방향에 대해 수직한 방향으로 위상차가 발현되는 상태를 이루게 된다. 그리고 굴절율 이방성이 발생된 배열을 고정하기 위한 건조 공정을 진행하면 제2 광학보상필름(315a)이 형성된다.
제2 광학보상필름(315a)는 사분파장판(QWP)으로 형성할 수 있다. 사분파장판(QWP)은 원편광 상태의 빛을 선편광 상태로 변환하고, 선편광 상태의 빛을 원편광 상태로 변환하여 통과시키는데, 통과되는 빛의 파장(λ)의 1/4(λ /4)의 위상지연값을 갖는다. 예를 들어, 통과되는 빛의 파장(λ)이 550nm인 경우, 제2 광학보상필름(315a)은 110nm 내지 130nm 위상차 값을 갖는다.
제1 광학보상필름(310a) 및 제2 광학보상필름(315a) 각각의 위상차 값은 굴절률과 두께에 따라 달라지는데, 본 명세서의 실시예에 따른 제1 광학보상필름(210a)은 이분파장판(HWP)으로 형성하고, 제2 광학보상필름(315a)은 사분파장판(QWP)으로 형성함에 따라, 제1 광학보상필름(210a)의 제3 두께(T5)를 제2 광학보상필름(315a)의 제4 두께(T6)보다 상대적으로 두껍게 형성한다.
도 11g를 참조하면, 배향막(305a), 제1 광학보상필름(310a) 및 제2 광학보상필름(315a)이 적층된 구조에서 베이스 필름(300, 도 11f 참조)을 배향막(305a)로부터 박리시킨다. 계속해서 배향막(305a)의 노출면이 상부 방향으로 오고, 제2 광학보상필름(315a)의 노출면이 하부 방향으로 오게 구조물의 위치를 바꾼다. 그러면 제2 광학보상필름(315a)은 구조물의 최하부에 위치하고, 배향막(305a)이 구조물의 최상부에 위치한다.
도 11h를 참조하면, 제1 광학보상필름(310a) 및 제2 광학보상필름(315a)를 포함하는 위상차 필름을 어레이 기판(330) 상에 배치한다. 어레이 기판(330)은 기판(325)과, 기판(325)의 일면(또는 하부)에 배치된 어레이부(327) 및 보호필름(329)을 포함하여 구성할 수 있다. 기판(325)은 고분자 또는 폴리이미드(Polyimide, PI) 등과 같은 플라스틱, 또는 유리 등으로 이루어지는 표시기판(미도시함)을 포함할 수 있다.
어레이부(327)는 구동 박막 트랜지스터, 스토리지 캐패시터등을 포함하는 회로부 및 유기발광소자가 형성된 복수의 화소부를 포함할 수 있다. 화소부는 다양한 색상을 외부로 방출하기 위한 도전층 및 유기물질층으로 이루어지는데, 예를 들어, 화소 전극, 유기발광층 및 공통 전극으로 이루어지는 유기발광소자(OLED)를 포함할 수 있다. 유기발광소자(OLED)로부터 광원이 방출될 수 있다.
어레이부(327)는 절연물질로 이루어진 보호필름(329)에 의해 밀봉될 수 있다. 보호필름(329)은 외부의 수분, 산소 또는 불순물들이 유기발광소자(OLED)에 침투하여 성능을 저하시키는 것을 방지하기 위해 무기 절연층, 유기 절연층 또는 이들의 다층 구조로 이루어질 수 있다.
제2 광학보상필름(315a), 제1 광학보상필름(310a) 및 배향막(305a)이 차례로 적층된 구조는 어레이부(327) 및 보호필름(329)이 배치된 기판(325)의 일면과 반대되는 타면, 예를 들어 기판(325)의 타면(또는 상부)에 배치할 수 있다.
그리고 배향막(305a) 상부에 편광층(335)을 형성한다. 편광층(335)은 입사되는 빛 중에서, 빛의 편광 특성을 변화시킨다. 일 예에서, 편광층(335)은 편광 필름을 부착하여 형성할 수 있고, 편광 필름은 폴리비닐알콜(PVA)을 포함할 수 있다.
본 명세서의 실시예들에 따르면, 유기발광소자가 구비된 기판과 편광층 사이에 광학보상필름들을 포지티브(+) A-플레이트 및 네거티브(-) A-플레이트로 도입함으로써 표시장치로부터 반사된 빛이 편광층의 흡수축에 인접하거나 일치하게 광 경로를 형성하여 빛이 새거나 색이 반전되는 등의 불량을 방지하거나 최소화할 수 있다. 또한, 광학보상필름들을 포지티브(+) A-플레이트 및 네거티브(-) A-플레이트로 이루어지게 함으로써 굴절률이 거의 비슷한 값을 가지게 함으로써 광학 보상에서 굴절률에 의한 영향을 미치지 않게 하여 시야각에서도 빛샘 현상을 감소시킬 수 있다.
또한, 본 명세서의 실시예들에 따른 발명은 시각의 변화에 의한 색 변화가 적어 시야각에서도 구현하고자 하는 색상을 나타내는 정확도가 높아짐에 따라, 우수한 화질을 구현할 수 있다. 아울러, 서로 다른 위상차 값 및 광학적 특성을 가지는 광학보상필름들을 연속하는 제조 공정을 통해 형성함으로써 제조 공정을 단순화시킬 수 있다. 이에 따라, 2장의 광학보상필름을 별개로 제작하여 합착하는 경우 발생하는 불량을 방지하여 표시장치의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
140, 225,325: 기판
150, 230, 327: 어레이부
205a: 배향막
110, 210a, 310a: 제1 광학보상필름
117, 220a, 315a: 제2 광학보상필름
150, 250, 335: 편광층

Claims (18)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 위치하는 배향막;
    상기 배향막 상에 위치하는 편광층; 및
    상기 기판과 배향막 사이에 위치하는 광학보상필름을 포함하되,
    상기 광학보상필름은 통과되는 빛의 파장의 λ/4의 위상차 값을 갖는 제1 광학보상필름; 및 통과되는 빛의 파장의 λ/2의 위상차 값을 갖는 제2 광학보상필름이 적층된 구조를 가지는 표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 광학보상필름은 상기 배향막의 일 면에 접촉하여 위치하고, 상기 제2 광학보상필름은 상기 제1 광학보상필름의 일 면에 접촉하여 위치하는 표시장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 광학보상필름은 제1 두께를 가지고 상기 제2 광학보상필름은 상기 제1 광학보상필름보다 상대적으로 두꺼운 제2 두께를 가지는 표시장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 광학보상필름은 포지티브(+) A-플레이트로 이루어지고, 상기 제2 광학보상필름은 네거티브(-) A-플레이트로 이루어지는 표시장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2 광학보상필름은 아조벤젠(azobenzene) 등의 시스-트랜스(cis-trans) 이성질화 반응을 일으키는 고분자 물질을 포함하는 표시장치.
  6. 기판;
    상기 기판 상에 위치하는 편광층;
    상기 편광층 하부에 위치하는 배향막; 및
    상기 기판과 배향막 사이에 위치하는 광학보상필름을 포함하되,
    상기 광학보상필름은 통과되는 빛의 파장의 λ/2의 위상차 값을 갖는 제1 광학보상필름; 및 통과되는 빛의 파장의 λ/4의 위상차 값을 갖는 제2 광학보상필름을 포함하는 표시장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 광학보상필름은 상기 배향막의 일 면에 접촉하여 위치하고, 상기 제2 광학보상필름은 상기 제1 광학보상필름의 일 면에 접촉하여 위치하는 표시장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제1 광학보상필름은 제1 두께를 가지고 상기 제2 광학보상필름은 상기 제1 광학보상필름보다 상대적으로 얇은 제2 두께를 가지는 표시장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제1 광학보상필름은 포지티브(+) A-플레이트로 이루어지고, 상기 제2 광학보상필름은 네거티브(-) A-플레이트로 이루어지는 표시장치.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 제2 광학보상필름은 아조벤젠(azobenzene) 등의 시스-트랜스(cis-trans) 이성질화 반응을 일으키는 고분자 물질을 포함하는 표시장치.
  11. 제1 방향으로 광 배향된 배향막을 형성하는 단계;
    상기 배향막 상에 제1 광학보상필름을 형성하는 단계;
    상기 제1 광학보상필름 상에 위상차 솔루션을 도포하는 단계;
    상기 위상차 솔루션 상에 편광이 된 자외선을 조사하여 상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로 광 배향된 제2 광학보상필름을 형성하는 단계;
    상기 배향막, 상기 제1 광학보상필름 및 상기 제2 광학보상필름을 포함하는 광학보상필름을 기판 상에 배치하는 단계; 및
    상기 광학보상필름 상에 편광층을 형성하는 단계를 포함하는 표시장치의 제조방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 광학보상필름은 사분파장판으로 형성하고, 상기 제2 광학보상필름은 이분파장판으로 형성하는 표시장치의 제조방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 제1 광학보상필름은 이분파장판으로 형성하고, 상기 제2 광학보상필름은 사분파장판으로 형성하는 표시장치의 제조방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 위상차 솔루션은 편광이 된 자외선 조사에 의해 상기 제2 방향으로 광 배향이 발생하는 고분자 물질을 포함하는 표시장치의 제조방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 고분자 물질은 아조벤젠(azobenzene) 등의 시스-트랜스(cis-trans) 이성질화 반응을 일으키는 물질을 포함하는 표시장치의 제조방법.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 제1 광학보상필름은 포지티브(+) A-플레이트로 이루어지고, 상기 제2 광학보상필름은 네거티브(-) A-플레이트로 이루어지는 표시장치의 제조방법.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 광학보상필름을 기판 상에 배치하는 단계는,
    상기 배향막의 일면이 상기 기판의 일면과 접하고 상기 제2 광학보상필름의 일면이 상기 편광층의 일면과 접하게 배치하는 표시장치의 제조방법.
  18. 제11항에 있어서,
    상기 광학보상필름을 기판 상에 배치하는 단계는,
    상기 제2 광학보상필름의 일면이 상기 기판의 일면과 접하고 상기 배향막의 일면이 상기 편광층의 일면과 접하게 배치하는 표시장치의 제조방법.
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