WO2023132395A1 - 복합 광학 필름 및 이를 포함하는 디스플레이 장치 - Google Patents

복합 광학 필름 및 이를 포함하는 디스플레이 장치 Download PDF

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WO2023132395A1
WO2023132395A1 PCT/KR2022/000364 KR2022000364W WO2023132395A1 WO 2023132395 A1 WO2023132395 A1 WO 2023132395A1 KR 2022000364 W KR2022000364 W KR 2022000364W WO 2023132395 A1 WO2023132395 A1 WO 2023132395A1
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WO
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scattering agent
light scattering
optical film
composite optical
display device
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PCT/KR2022/000364
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김나리
윤동진
차승환
박상태
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엘지전자 주식회사
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    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B7/00—Layered products characterised by the relation between layers; Layered products characterised by the relative orientation of features between layers, or by the relative values of a measurable parameter between layers, i.e. products comprising layers having different physical, chemical or physicochemical properties; Layered products characterised by the interconnection of layers
    • B32B7/02—Physical, chemical or physicochemical properties
    • B32B7/023—Optical properties
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
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    • G—PHYSICS
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    • G—PHYSICS
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    • G09F9/33—Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements in which the desired character or characters are formed by combining individual elements being semiconductor devices, e.g. diodes

Definitions

  • the present invention is applicable to a display device-related technical field, and relates to, for example, a display device using a composite optical film and a light emitting diode (LED).
  • a display device using a composite optical film and a light emitting diode (LED) for example, a display device using a composite optical film and a light emitting diode (LED).
  • LEDs Light emitting diodes
  • Such a display device may be provided with a film imparting an optical function.
  • the film imparting such an optical function may mainly perform a role of imparting a black color, and may also impart a function such as antireflection.
  • this film may also perform a protective function of the display device. Flexibility of such a protective film may be required to implement various types of display devices or flexible display devices.
  • light emitted from the light emitting device may have a beam angle biased toward one side of the chip inclination according to the chip inclination of the light emitting device.
  • the light emitted from the light emitting device has a beam angle that is not uniform and biased with respect to the center of the light emitting device chip.
  • it is intended to provide a composite optical film capable of imparting superior optical functions to a display device and a display device including the composite optical film.
  • it is intended to provide a composite optical film capable of compensating for a difference in light distribution of a display device and a display device including the same.
  • it is intended to provide a composite optical film capable of compensating for a difference in beam angles of light emitting elements used as pixels of a display device, and a display device including the same.
  • the present invention a display panel; and a composite optical film positioned on the display panel, wherein the composite optical film includes an adhesive layer attached to the display panel and including a light scattering agent, wherein the light scattering agent has a refractive index of the adhesive layer may be greater than the refractive index.
  • the light scattering agent may include at least one of Zr, Si, Ti, Zn, BaS, and oxides thereof.
  • the light scattering agent may include Zr oxide.
  • the light scattering agent may have a refractive index of 1.3 to 2.8.
  • the content of the light scattering agent may be 0.01 to 20% of the adhesive layer.
  • the composite optical film may include a transparent protective layer positioned on the adhesive layer; a black dye layer positioned on the transparent protective layer; and an optical function layer disposed on the black dye layer to impart an optical function.
  • the optical functional layer may include an anti-reflection (AR) film or an anti-glare (AG) film, a low reflection (LR) film, and an anti-fingerprint (Anti-Finger) film. (AF)) may include at least one of the films.
  • AR anti-reflection
  • AG anti-glare
  • LR low reflection
  • Anti-Finger anti-fingerprint
  • AF anti-fingerprint
  • the display panel may include red, green, and blue light emitting elements constituting individual pixels.
  • the light scattering agent may compensate for a difference in viewing angle of the light emitting device.
  • the light scattering agent may compensate for a light distribution biased by a tilt of a crystal plane of the light emitting device.
  • a black layer positioned on a side surface of the light emitting device may be further included.
  • the size of the light scattering agent may be 0.01 to 10 ⁇ m.
  • the present invention provides a composite optical film positioned on a display panel, comprising: an adhesive layer attached to the display panel and including a light scattering agent; a transparent protective layer positioned on the adhesive layer; a black dye layer positioned on the transparent protective layer; and an optical function layer positioned on the black dye layer to impart an optical function, and the refractive index of the light scattering agent may be greater than that of the adhesive layer.
  • non-uniform light distribution due to chip inclination of a light emitting device can be made uniform.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view illustrating a display device having a composite optical film according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a composite optical film according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a cross-sectional view showing a specific example of a display device equipped with a composite optical film according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing another specific example of a display device provided with a composite optical film according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view illustrating a scattering effect of a display device having a composite optical film according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a conceptual diagram illustrating an example of a light scattering agent of a composite optical film according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 and 8 are schematic cross-sectional views illustrating a state in which light distribution is compensated for in a display device having a composite optical film according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a graph showing a change in white luminance for each viewing angle of a composite optical film according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a graph showing a change in luminance of each pixel by a composite optical film as a comparative example.
  • FIG. 11 is a graph showing a luminance change of each pixel by a composite optical film according to an embodiment of the present invention.
  • the display device described in this specification is a concept including all display devices that display information in unit pixels or a set of unit pixels. Therefore, it can be applied not only to finished products but also to parts.
  • a panel corresponding to one part of a digital TV independently corresponds to a display device in this specification.
  • the finished products include mobile phones, smart phones, laptop computers, digital broadcasting terminals, PDA (personal digital assistants), PMP (portable multimedia player), navigation, Slate PC, Tablet PC, Ultra Books, digital TVs, desktop computers, etc. may be included.
  • the semiconductor light emitting device mentioned in this specification is a concept including LED, mini LED, micro LED, etc., and may be used interchangeably.
  • 1 is a schematic cross-sectional view illustrating a display device having a composite optical film according to an embodiment of the present invention.
  • 2 is a schematic cross-sectional view showing a composite optical film according to an embodiment of the present invention.
  • the display panel 200 may implement an image by unit pixels 210 , 220 , and 230 arranged on a substrate 240 .
  • An encapsulation layer 250 may be formed on the unit pixels 210 , 220 , and 230 .
  • a composite optical film 100 may be positioned on the display panel 200 . As such, the composite optical film 100 may be attached on the display panel 200 .
  • the display panel 200 to which the composite optical film 100 is attached may be referred to as a display device.
  • the composite optical film 100 may include a matrix 101 attached to the display panel 200 and including a light scattering agent 111 .
  • a matrix 101 may include an adhesive layer 110 and a transparent protective layer 120 .
  • the light scattering agent 111 may be located in the adhesive layer 110 .
  • the light scattering agent 111 may cause light scattering, which is a kind of random reflection, by interfering with the straightness of light emitted from light sources constituting the unit pixels 210, 220, and 230. Therefore, the light scattering agent 111 can prevent a luminance deviation phenomenon in which light emitted from the unit pixels 210, 220, and 230 is biased in a specific direction.
  • the light scattering agent 111 can improve a phenomenon (eg, a phenomenon in which the decrease in luminance is not uniform) depending on the left and right positions and angles based on the position of the substrate 240 .
  • a phenomenon eg, a phenomenon in which the decrease in luminance is not uniform
  • the display panel 200 may be a flexible display.
  • the flexible display may include, for example, a display that can be bent by an external force, or which can be bent, twisted, folded, or rolled.
  • the flexible display may be a display manufactured on a thin and flexible substrate that can be bent, bent, folded, or rolled like paper while maintaining display characteristics of a conventional flat panel display.
  • the display area of the flexible display becomes a flat surface.
  • the display area in a state bent by an external force (eg, a state having a finite radius of curvature, hereinafter referred to as a second state), the display area may be a curved surface.
  • Information displayed in this second state may be visual information output on a curved surface.
  • Such visual information can be implemented by independently controlling light emission of sub-pixels arranged in a matrix form.
  • a unit pixel may mean, for example, a minimum unit for implementing one color.
  • a unit pixel of the display panel 200 may be implemented by a light emitting device.
  • a light emitting diode LED
  • the light emitting diode is formed in a small size and, in the case of a flexible display, may serve as a unit pixel even in the second state.
  • the substrate 240 may include glass or polyimide (PI).
  • the substrate 240 may be any other insulating and flexible material, such as PEN (Polyethylene Naphthalate) or PET (Polyethylene Terephthalate).
  • the substrate 240 may be any of a transparent material or an opaque material.
  • the substrate 240 may be a wiring substrate on which the wiring electrode 241 is disposed, and thus the wiring electrode 241 may be positioned on the substrate 240 .
  • the encapsulation layer 250 may be disposed on the substrate 240 where the wiring electrode 241 is located.
  • the encapsulation layer 250 is made of an insulating and flexible material such as polyimide (PI, Polyimide), PET, PEN, or the like, and may be integrally formed with the substrate 240 to form a single substrate.
  • a light emitting element constituting each of the unit pixels 210 , 220 , and 230 may be connected to the wiring electrode 241 .
  • a unit pixel may have the same meaning as a light emitting element. Therefore, description will be made using the same reference numerals.
  • three unit pixels (sub-pixels) may form one pixel (pixel). That is, the red (R) light emitting device 210 , the green light emitting device 220 , and the blue light emitting device 230 may form one pixel. As described above, this light emitting device may be a semiconductor light emitting device.
  • the semiconductor light emitting devices 210, 220, and 230 constituting such a unit pixel may be micro LEDs having a size of several to hundreds of microns.
  • the semiconductor light emitting devices 210, 220, and 230 may be mini LEDs having a size several tens of times larger than micro LEDs.
  • the mini LED may be different from the micro LED in size and stacked structure.
  • the mini LED may further include a growth substrate for growing a semiconductor layer.
  • a micro LED or mini LED is a type in which red (R), green (G), and blue (B) LEDs independently emit light, as well as one LED. It may have a stacked LED form composed of red (R), green (G), and blue (B) layers.
  • a thin film transistor is connected to the wiring electrode 241 to implement an active matrix (AM) type display device.
  • the substrate 240 may be a TFT substrate.
  • the substrate 240 may be a passive matrix (PM) type substrate.
  • FIG. 1 the structure of the display panel 200 is simplified and briefly illustrated. Hereinafter, a detailed description of the configuration of the display panel 200 will be omitted.
  • the composite optical film 100 may be positioned on the display panel 200 .
  • a light scattering agent 111 may be included in the composite optical film 100 .
  • the light scattering agent 111 may be included in the adhesive layer 110 .
  • the refractive index of the light scattering agent 111 may be greater than the refractive index of the adhesive layer 110 .
  • the composite optical film 100 includes a transparent protective layer 120, a black dye layer 130, and optical functions applied to the adhesive layer 110 including the light scattering agent 111.
  • Functional layers 140, 150, and 160 may be sequentially positioned.
  • the optical functional layers 140, 150, and 160 may include an anti-reflection (AR) film or an anti-glare (AG) film, a low reflection (LR) film, And it may include at least one of an anti-finger (AF) film.
  • AR anti-reflection
  • AG anti-glare
  • LR low reflection
  • AF anti-finger
  • the transparent protective layer 120 has flexibility and can protect the light emitting devices 210 , 220 , and 230 from external impact.
  • the transparent protective layer 120 having flexibility may be used to satisfy the demands of various types of display devices.
  • the transparent protective layer 120 may be adhered to the encapsulation layer 250 using the adhesive layer 110 .
  • the black dye layer 130 is a black dye having a preset transmittance, and can reduce the degree of exposure of the transparent protective layer 120 to ultraviolet rays.
  • the black dye layer 130 may have a transmittance of 10% to 60%.
  • the black dye layer 130 may include a sunscreen to increase the sunscreen effect.
  • the black dye layer 130 may increase the contrast ratio.
  • the light scattering agent 111 is a material having a relatively high refractive index and has an effect of improving the refractive index.
  • the light scattering agent 111 having such a high refractive index can exhibit a large scattering effect even when a small amount is added.
  • the light scattering agent 111 may include at least one of Zr, Si, Ti, Zn, BaS, and oxides thereof.
  • the light scattering agent 111 may include at least one of oxides of Zr, Si, Ti, Zn, and BaS. That is, the light scattering agent 111 may include at least one of oxides represented by ZrxOy, TixOy, SixOy, ZnxOy, and BaxSyOz.
  • the light scattering agent 111 may have a refractive index of 1.3 to 2.8.
  • the content of the light scattering agent 111 may be 0.01 to 20% of the adhesive layer 110 .
  • the diameter (size) of the light scattering agent 111 may be 0.01 to 10 ⁇ m.
  • the light scattering agent 111 may have an amorphous particle shape with a median size of about 1 ⁇ m.
  • the light scattering agent 111 may be added to the adhesive layer 110 in a dispensing process, and the light scattering agent 111 having a small size as described above may have stability in the dispensing process.
  • the sedimentation phenomenon may have a small advantage.
  • the light scattering agent 111 may include Zr oxide (eg, ZrO 2 ). Since such Zr oxide is a material having a high refractive index (2.3), it may have a relatively large scattering effect.
  • Zr oxide eg, ZrO 2
  • silicon oxide SiO 2
  • the adhesive layer 110 or at least one of the transparent protective layer 120, the black dye layer 130, and the optical function layers 140, 150, and 160 is silicon oxide.
  • Zr oxide has a higher refractive index than silicon oxide (SiO 2 ), so a large scattering effect can be exhibited.
  • the content of Zr oxide may be 0.01 to 20% compared to the adhesive layer 110 . This may be within an appropriate range considering the transmittance of the adhesive layer 110 and the scattering effect of the light scattering agent 111 together.
  • the light scattering agent 111 may have a higher refractive index than at least one of the adhesive layer 110, the transparent protective layer 120, the black dye layer 130, and the optical function layers 140, 150, and 160. there is.
  • the scattering effect may be increased.
  • the refractive index of the silicone resin is approximately 1.4 to 1.6.
  • the refractive index of the light scattering agent 111 is preferably greater than this.
  • the thickness of the adhesive layer 110 may be 20 ⁇ m or more.
  • the maximum thickness of the commonly used adhesive layer 110 may be 200 ⁇ m. Considering this situation, the thickness of the adhesive layer 110 may be 20 to 200 ⁇ m.
  • the adhesive layer 110 may be directly attached to the display panel 200 .
  • the adhesive layer 110 may be formed by being directly applied to the display panel 200 .
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a specific example of a display device equipped with a composite optical film according to an embodiment of the present invention.
  • 4 is a cross-sectional view showing another specific example of a display device provided with a composite optical film according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 an example in which the composite optical film 100 is positioned on the display panel 200 is illustrated.
  • An image may be implemented by unit pixels 210 (light emitting elements) arranged on the substrate 240 .
  • the light emitting element 210 may be connected to the wiring electrode 241 positioned on the substrate 240 .
  • An encapsulation layer 252 may be formed on the light emitting element 210 constituting the unit pixel.
  • a composite optical film 100 may be positioned on the display panel 200 .
  • the composite optical film 100 may be attached on the display panel 200 .
  • the display panel 200 to which the composite optical film 100 is attached may be referred to as a display device. 3 shows a state in which the adhesive layer 110 and the black dye layer 130 are positioned in the composite optical film 100 .
  • the light scattering agent 111 may be included in the adhesive layer 110 .
  • the light scattering agent 111 is included in the adhesive layer 110, so that the effects described above may be exhibited. That is, the composite optical film 100 including the adhesive layer 110 containing the light scattering agent 111 can prevent a luminance deviation phenomenon in which light emitted from the unit pixels 210, 220, and 230 is biased in a specific direction.
  • the composite optical film 100 including the adhesive layer 110 containing the light scattering agent 111 has a phenomenon in which the color of the composite optical film 100 is different depending on the left and right positions and angles based on the position of the substrate 240 (for example, , a phenomenon in which the decrease in luminance is not uniform) can be improved.
  • the blackness of the composite optical film 100 may be lowered due to the light scattering agent 111 included in the adhesive layer 110.
  • the light emitting device constituting the unit pixel 210 may have A black layer 251 may be provided.
  • the black layer 251 may fill the periphery of the unit pixel 210 . As a result, black color may be improved.
  • the base material of the black layer 251 may be a polymer such as silicon/epoxy/acrylic.
  • the black layer 251 may include a black dye and/or pigment that is mixed with the polymer matrix material to show a black color.
  • FIG. 4 shows an example in which a composite optical film 100 including a black dye layer 131 having transmittance adjusted instead of a black layer 251 located on a side surface of a light emitting device is positioned.
  • the transmittance of the black dye layer 131 is adjusted instead of the black layer 251 located on the side of the light emitting element constituting the unit pixel 210, thereby providing a black feeling due to the light scattering agent 111. change can be compensated for.
  • black color may be improved by lowering transmittance of the black dye layer 131 to about 10 to 30%.
  • the transmittance of the black dye layer 130 may be 40 to 70%, FIG. In the case of 4, transmittance of the black dye layer 131 may be 10 to 30%.
  • 5 is a schematic cross-sectional view illustrating a scattering effect of a display device having a composite optical film according to an embodiment of the present invention.
  • 6 is a conceptual diagram illustrating an example of a light scattering agent of a composite optical film according to an embodiment of the present invention.
  • the composite optical film 100 includes a matrix 101 attached to the display panel 200 and including a light scattering agent 111. can do.
  • the light scattering agent 111 may be located in the adhesive layer 110 .
  • the light scattering agent 111 interferes with the linearity of light emitted from the light source constituting the unit pixels 210, 220, and 230, causing light scattering, which is a kind of random reflection, so that the light emitted from the unit pixels 210, 220, and 230 is specific.
  • a luminance deviation phenomenon biased in a direction may be prevented.
  • the light scattering agent 111 can improve a phenomenon in which colors appear different depending on the left and right positions and angles based on the position of the substrate 240 .
  • Zr oxide ZrO 2
  • Such Zr oxide may cause light scattering, which is a kind of random reflection, by interfering with the straightness of light emitted from light sources (light emitting elements) constituting the unit pixels 210, 220, and 230.
  • Zr oxide eg, ZrO 2
  • ZrO 2 a material having a high refractive index (2.3)
  • it may have a relatively large scattering effect.
  • FIG. 7 and 8 are schematic cross-sectional views illustrating a state in which light distribution is compensated for in a display device having a composite optical film according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the composite optical film 100 according to an embodiment of the present invention described above has a difference in light distribution due to chip inclination of light emitting elements (light emitting diodes; LED) constituting unit pixels 210, 220, and 230 and each color ( It is possible to compensate for the beam angle difference of the R, G, and B) light emitting devices.
  • LED light emitting diodes
  • a general composite optical film 10 having an adhesive layer 11 not containing a light scattering agent is positioned on the display panel 20 .
  • a wiring electrode 22 is disposed on a substrate 24 in which a unit pixel area is defined by an insulating layer 26 (a barrier rib), and a light emitting element constituting a unit pixel on the wiring electrode 22 ( 21; a light emitting diode) is provided.
  • an encapsulation layer 25 may be positioned on the light emitting element 21 and the insulating layer 26 .
  • the light emitted from the light emitting element 21 is biased to one side according to the chip tilt of the light emitting element 21. can have an orientation.
  • the light emitting element 21 usually has a compound semiconductor crystal grown on a crystal substrate such as sapphire, and the light emitting element 21 has a chip tilt as schematically shown in FIG. 7 .
  • the reason why the light emitting device 21 has a chip tilt may be due to characteristics of a crystal plane in a chip manufacturing process.
  • the substrate or compound semiconductor crystal constituting the light emitting element 21 has a hexagonal lattice inclined crystal plane. Therefore, in the process of cutting into individual chips after growing the light emitting elements 21, the individual light emitting elements 21 are not cut in a perfect vertical direction because they are cut by these crystal planes. That is, the individual light emitting elements 21 have a parallelogram shape in vertical section instead of a rectangular parallelepiped shape.
  • the tilt of the chip of the light emitting element 21 may be caused by the tilt (inclination) of the light emitting element 21 due to soldering or bonding. That is, when soldering or bonding the light emitting element 21 onto the wiring electrode 22, an inclination may occur due to non-uniformity of the solder or adhesive.
  • the light emitted from the light emitting element 21 has a characteristic that the beam angle is not uniform and biased with respect to the center of the chip of the light emitting element 21 .
  • the non-uniform light distribution due to the chip inclination may be revealed as it is.
  • a luminance deviation phenomenon in which light emitted from the display panel 20 is biased in a specific direction may occur.
  • color difference may occur depending on the viewing angle of the display device.
  • the black dye layer 131 may be positioned on the adhesive layer 110 .
  • optical function layers 140 , 150 , and 160 providing optical functions may be positioned on the black dye layer 131 , but are omitted in FIG. 8 .
  • the wiring electrode 241 is disposed on the substrate 240 in which the unit pixel area is defined by the insulating layer 260 (partition rib), and the unit pixel is on the wiring electrode 241.
  • a light emitting element (210; light emitting diode) forming a may be provided.
  • the encapsulation layer 250 may be positioned on the light emitting element 210 and the insulating layer 260 .
  • the light emitting element 210 illustrated in FIG. 8 may also have a chip inclination as schematically illustrated in FIG. 7 .
  • the characteristics of the light emitting device 210 having such a chip slope may be the same as those described above with reference to FIG. 7 .
  • the composite optical film 100 having the characteristics described above when the composite optical film 100 having the characteristics described above is positioned on the display panel 200 , the non-uniform light distribution due to the inclination of the chip of the light emitting device 210 can be made uniform.
  • the light emitted from the light emitting element 210 may have a non-uniform and biased characteristic with respect to the center of the chip of the light emitting element 21, but such non-uniform light It can be seen that the distribution of is uniformly emitted by the composite optical film 100 .
  • FIG. 9 is a graph showing a change in white luminance for each viewing angle of a composite optical film according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 a distribution of luminance of white light according to a viewing angle is shown.
  • the luminance distribution is biased towards a positive angle with respect to 0 degree.
  • the composite optical film 100 including Zr oxide (ZrO 2 ) having a content of 4% compared to the adhesive layer 110 is applied, based on 0 degrees It can be seen that there is a uniform luminance distribution at both positive and negative angles.
  • the composite optical film 100 including Zr oxide (ZrO 2 ) may prevent a luminance deviation phenomenon of the display panel 200 .
  • FIG. 10 is a graph showing a change in luminance of each pixel by a composite optical film as a comparative example.
  • viewing angles of light emitting elements for each color of the display device described as a comparative example in FIG. It shows the luminance distribution according to .
  • the luminance distribution of the mixed light (white light) of the light emitting devices of each color is approximately the same as that of the comparative example of FIG. 9 .
  • the luminance distributions according to viewing angles of the red light emitting element (Red), the green light emitting element (Green), and the blue light emitting element (Blue) all have a luminance distribution biased toward the positive angle with respect to 0 degree. Able to know.
  • the degree of bias is different for each color.
  • the red light emitting device (Red) may show a relatively uniform luminance distribution.
  • the green light emitting device (Green) and the blue light emitting device (Blue) exhibit relatively greater heterogeneity. This may be due to the characteristics of the sapphire substrate and the gallium nitride semiconductor crystal used in the green light emitting device (Green) and the blue light emitting device (Blue).
  • FIG. 11 is a graph showing a luminance change of each pixel by a composite optical film according to an embodiment of the present invention.
  • light emitting elements for each color of the display device described with reference to an embodiment of the present invention in FIG. 9 that is, a red light emitting element (Red), a green light emitting element (Green), and a blue light emitting element (Blue) It shows the luminance distribution according to the viewing angle of .
  • the luminance distribution of the mixed light (white light) of the light emitting devices of each color is obtained by applying the composite optical film 100 including Zr oxide (ZrO 2 ) according to an embodiment of the present invention in FIG. 9. roughly coincides with the case
  • the luminance distributions according to the viewing angles of the red light emitting element (Red), the green light emitting element (Green), and the blue light emitting element (Blue) are all based on 0 degree. It can be seen that it has a uniform luminance distribution.
  • the light scattering agent 111 or the composite optical film 100 including the light scattering agent 111 may compensate for a difference in viewing angles of light emitting devices.
  • the light scattering agent 111 or the composite optical film 100 including the light scattering agent 111 may compensate for the asymmetry of the light emitting device with respect to the viewing angle. That is, the light scattering agent 111 or the composite optical film 100 including the light scattering agent 111 can compensate for light distribution due to chip inclination (tilt) of the light emitting device.

Abstract

본 발명은 디스플레이 장치 관련 기술 분야에 적용 가능하며, 예를 들어 복합 광학 필름 및 LED(Light Emitting Diode)를 이용한 디스플레이 장치에 관한 것이다. 상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 디스플레이 패널; 및 상기 디스플레이 패널 상에 위치하는 복합 광학 필름을 포함하고, 상기 복합 광학 필름은, 상기 디스플레이 패널에 부착되고 광 산란제를 포함하는 점착층을 포함하고, 상기 광 산란제의 굴절률은 상기 점착층의 굴절률보다 클 수 있다.

Description

복합 광학 필름 및 이를 포함하는 디스플레이 장치
본 발명은 디스플레이 장치 관련 기술 분야에 적용 가능하며, 예를 들어 복합 광학 필름 및 LED(Light Emitting Diode)를 이용한 디스플레이 장치에 관한 것이다.
최근에는 디스플레이 기술분야에서 박형, 플렉서블 등의 우수한 특성을 가지는 디스플레이 장치가 개발되고 있다.
발광 다이오드(LED)는 점차 소형화되어 디스플레이 장치의 화소로 이용되고 있다.
이러한 디스플레이 장치에는 광학적 기능을 부여하는 필름이 구비될 수 있다. 이와 같은 광학적 기능을 부여하는 필름은 흑색 색감을 부여하는 역할을 주로 수행할 수 있으며, 그 외에도 반사 방지 등의 기능을 부여할 수 있다.
한편, 이러한 필름은 디스플레이 장치의 보호 기능을 수행할 수도 있다. 다양한 형태의 디스플레이 장치 또는 플렉서블 디스플레이 장치의 구현을 위해서는 이러한 보호 필름의 가요성이 요구될 수 있다.
그러나 이러한 필름의 광학적 특성은 위에서 설명하는 바와 같은 흑색 색감의 부여, 반사 방지 등에 제한된 문제점이 있었다.
또한, 일반적인 필름이 디스플레이 패널 상에 위치하는 경우, 발광 소자의 칩 경사에 따라, 이 발광 소자에서 발광되는 빛은 칩 경사에 일측으로 치우친 지향각을 가질 수 있다.
이에 따라, 발광 소자에서 방출되는 빛은 지향각이 발광 소자 칩 중심에 대하여 균일하지 않고 치우친 특성을 가지게 된다.
이때, 일반적인 필름을 이용할 경우에는 이러한 칩 경사에 의한 불균일한 배광분포가 그대로 드러날 수 있다. 이로 인하여 디스플레이 패널에서 방출되는 빛이 특정 방향으로 치우치는 휘도 편차 현상이 발생할 수 있다. 결국, 디스플레이 장치의 시야각에 따라 색감차이가 발생할 수 있다.
따라서, 이와 같은 문제점들을 해결할 방안이 대두된다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 디스플레이 장치에 보다 우수한 광학적 기능을 부여할 수 있는 복합 광학 필름 및 이를 포함하는 디스플레이 장치를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 디스플레이 장치의 배광분포 차이를 보상할 수 있는 복합 광학 필름 및 이를 포함하는 디스플레이 장치를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 디스플레이 장치의 화소로 이용되는 발광 소자의 지향각 차이를 보상할 수 있는 복합 광학 필름 및 이를 포함하는 디스플레이 장치를 제공하고자 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 관점으로서, 본 발명은, 디스플레이 패널; 및 상기 디스플레이 패널 상에 위치하는 복합 광학 필름을 포함하고, 상기 복합 광학 필름은, 상기 디스플레이 패널에 부착되고 광 산란제를 포함하는 점착층을 포함하고, 상기 광 산란제의 굴절률은 상기 점착층의 굴절률보다 클 수 있다.
예시적인 실시예로서, 상기 광 산란제는 Zr, Si, Ti, Zn, BaS, 및 그 산화물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예로서, 상기 광 산란제는 Zr 산화물을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예로서, 상기 광 산란제의 굴절률은 1.3 내지 2.8일 수 있다.
예시적인 실시예로서, 상기 광 산란제의 함량은 상기 점착층 대비 0.01 내지 20%일 수 있다.
예시적인 실시예로서, 상기 복합 광학 필름은, 상기 점착층 상에 위치하는 투명 보호층; 상기 투명 보호층 상에 위치하는 블랙 염료층; 및 상기 블랙 염료층 상에 위치하여 광학적 기능을 부여하는 광학 기능층을 더 포함할 수 있다.
예시적인 실시예로서, 광학 기능층은, 반사 방지 필름(Anti-Reflection (AR) film 또는 Anti-Glare (AG) film), 저반사(Low Reflection (LR)) 필름, 및 지문 방지(Anti-Finger (AF)) 필름 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예로서, 상기 디스플레이 패널은 개별 화소를 이루는 적색, 녹색 및 청색 발광 소자를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예로서, 상기 광 산란제는 상기 발광 소자의 지향각 차이를 보상할 수 있다.
예시적인 실시예로서, 상기 광 산란제는 상기 발광 소자의 결정면이 가지는 틸트에 의하여 치우친 배광분포를 보상할 수 있다.
예시적인 실시예로서, 상기 발광 소자 측면에 위치하는 블랙층을 더 포함할 수 있다.
예시적인 실시예로서, 상기 광 산란제의 크기는 0.01 내지 10 ㎛일 수 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2 관점으로서, 본 발명은 디스플레이 패널 상에 위치하는 복합 광학 필름에 있어서, 상기 디스플레이 패널에 부착되고 광 산란제를 포함하는 점착층; 상기 점착층 상에 위치하는 투명 보호층; 상기 투명 보호층 상에 위치하는 블랙 염료층; 및 상기 블랙 염료층 상에 위치하여 광학적 기능을 부여하는 광학 기능층을 포함하고, 상기 광 산란제의 굴절률은 상기 점착층의 굴절률보다 클 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.
먼저, 디스플레이 패널에서 방출되는 빛이 특정 방향으로 치우치는 휘도 편차 현상이 해소될 수 있다. 따라서, 디스플레이 장치의 시야각에 따라 색감차이가 발생하지 않고 균일한 색감을 가질 수 있다.
즉, 디스플레이 패널을 기준으로 위치 및 각도에 따라 색감이 다르게 느껴지는 현상(휘도의 감소가 균일하지 않은)이 개선될 수 있다.
또한, 본 발명의 예시적인 실시예에 의하면 발광 소자의 칩 경사에 의한 불균일한 배광분포가 균일화될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 복합 광학 필름이 구비된 디스플레이 장치를 나타내는 단면 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 복합 광학 필름을 나타내는 단면 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 복합 광학 필름이 구비된 디스플레이 장치의 구체적인 일례를 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 복합 광학 필름이 구비된 디스플레이 장치의 구체적인 다른 예를 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 복합 광학 필름이 구비된 디스플레이 장치의 산란 효과를 나타내는 단면 개략도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 복합 광학 필름의 광 산란제의 예를 나타내는 개념도이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 복합 광학 필름이 구비된 디스플레이 장치의 배광분포를 보상하는 상태를 나타내는 단면 개략도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 복합 광학 필름의 시야각별 백색 휘도의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 10은 비교예로서 복합 광학 필름에 의한 각 화소의 휘도 변화를 나타내는 그래프이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 의한 복합 광학 필름에 의한 각 화소의 휘도 변화를 나타내는 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.
나아가, 설명의 편의를 위해 각각의 도면에 대해 설명하고 있으나, 당업자가 적어도 2개 이상의 도면을 결합하여 다른 실시예를 구현하는 것도 본 발명의 권리범위에 속한다.
또한, 층, 영역 또는 기판과 같은 요소가 다른 구성요소 "상(on)"에 존재하는 것으로 언급될 때, 이것은 직접적으로 다른 요소 상에 존재하거나 또는 그 사이에 중간 요소가 존재할 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
본 명세서에서 설명되는 디스플레이 장치는 단위 화소 또는 단위 화소의 집합으로 정보를 표시하는 모든 디스플레이 장치를 포함하는 개념이다. 따라서 완성품에 한정하지 않고 부품에도 적용될 수 있다. 예를 들어 디지털 TV의 일 부품에 해당하는 패널도 독자적으로 본 명세서 상의 디스플레이 장치에 해당한다. 완성품으로는 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(personal digital assistants), PMP(portable multimedia player), 네비게이션, 슬레이트 피씨(Slate PC), Tablet PC, Ultra Book, 디지털 TV, 데스크 탑 컴퓨터 등이 포함될 수 있다.
그러나, 본 명세서에 기재된 실시예에 따른 구성은 추후 개발되는 새로운 제품 형태이라도, 디스플레이가 가능한 장치에는 적용될 수도 있음을 본 기술 분야의 당업자라면 쉽게 알 수 있을 것이다.
또한, 당해 명세서에서 언급된 반도체 발광 소자는 LED, 미니 LED, 마이크로 LED 등을 포함하는 개념이며, 혼용되어 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 복합 광학 필름이 구비된 디스플레이 장치를 나타내는 단면 개략도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 복합 광학 필름을 나타내는 단면 개략도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 디스플레이 패널(200)는 기판(240) 상에 배열되는 단위 화소(210, 220, 230)에 의하여 영상을 구현할 수 있다. 이러한 단위 화소(210, 220, 230) 상에는 봉지층(250)이 형성될 수 있다.
이러한 디스플레이 패널(200) 상에는 복합 광학 필름(100)이 위치할 수 있다. 이와 같이 복합 광학 필름(100)은 디스플레이 패널(200) 상에 부착될 수 있다. 이러한 복합 광학 필름(100)이 부착된 디스플레이 패널(200)을 디스플레이 장치라고 일컬을 수 있다.
여기서, 복합 광학 필름(100)은, 디스플레이 패널(200)에 부착되고 광 산란제(111)를 포함하는 모체(101)를 포함할 수 있다. 도 2를 함께 참조하면, 이러한 모체(101)는 점착층(110) 및 투명 보호층(120)을 포함할 수 있다. 일례로, 광 산란제(111)는 점착층(110) 내에 위치할 수 있다.
광 산란제(111)는 단위 화소(210, 220, 230)를 이루는 광원에서 방출되는 빛의 직진성을 방해하여 무작위 반사의 일종인 광산란 일으킬 수 있다. 따라서 광 산란제(111)는 단위 화소(210, 220, 230)에서 방출되는 빛이 특정 방향으로 치우치는 휘도 편차 현상을 방지할 수 있다.
또한, 광 산란제(111)는 기판(240)의 위치를 기준으로 좌우 각 위치 및 각도에 따라 색감이 다르게 보이는 현상(일례로, 휘도의 감소가 균일하지 않은 현상)을 개선시킬 수 있다.
예시적인 실시예로서, 디스플레이 패널(200)는 플렉서블 디스플레이(flexible display)일 수 있다.
플렉서블 디스플레이는, 예를 들어 외력에 의하여 휘어질 수 있는, 또는 구부러질 수 있는, 또는 비틀어질 수 있는, 또는 접힐 수 있는, 또는 말려질 수 있는 디스플레이를 포함할 수 있다.
나아가, 플렉서블 디스플레이는, 예를 들어 기존의 평판 디스플레이의 디스플레이 특성을 유지하면서, 종이와 같이 휘어지거나, 또는 구부리거나, 또는 접을 수 있거나 또는 말 수 있는 얇고 유연한 기판 위에 제작되는 디스플레이가 될 수 있다.
플렉서블 디스플레이가 휘어지지 않는 상태(예를 들어, 무한대의 곡률반경을 가지는 상태, 이하 제1상태라 한다)에서는 플렉서블 디스플레이의 디스플레이 영역이 평면이 된다. 이러한 제1상태에서 외력에 의하여 휘어진 상태(예를 들어, 유한의 곡률 반경을 가지는 상태, 이하, 제2상태라 한다)에서는 디스플레이 영역이 곡면이 될 수 있다. 이러한 제2상태에서 표시되는 정보는 곡면상에 출력되는 시각 정보가 될 수 있다. 이러한 시각 정보는 매트릭스 형태로 배치되는 단위 화소(sub-pixel)의 발광이 독자적으로 제어됨에 의하여 구현될 수 있다. 여기서, 단위 화소는, 예를 들어 하나의 색을 구현하기 위한 최소 단위를 의미할 수 있다.
일례로, 이와 같은 디스플레이 패널(200)의 단위 화소는 발광 소자에 의하여 구현될 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 전류를 빛으로 변환시키는 반도체 발광 소자의 일 종류로서 발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED)를 예시한다. 발광 다이오드는 작은 크기로 형성되며, 플렉서블 디스플레이의 경우에는 제2상태에서도 단위 화소의 역할을 할 수 있다.
기판(240)은 유리나 폴리이미드(PI, Polyimide)를 포함할 수 있다. 플렉서블 디스플레이를 구현하기 위해서 기판(240)은 이외에도 절연성이 있고, 유연성 있는 재질이면, 예를 들어 PEN(Polyethylene Naphthalate), PET(Polyethylene Terephthalate) 등 어느 것이라도 사용될 수 있다. 또한, 기판(240)은 투명한 재질 또는 불투명한 재질 어느 것이나 될 수 있다.
기판(240)은 배선전극(241)이 배치되는 배선기판이 될 수 있으며, 따라서 배선전극(241)이 기판(240) 상에 위치할 수 있다.
봉지층(250)은 배선전극(241)이 위치한 기판(240) 상에 배치될 수 있다. 봉지층(250)은 폴리이미드(PI, Polyimide), PET, PEN 등과 같이 절연성이 있고, 유연성 있는 재질로, 기판(240)과 일체로 이루어져 하나의 기판을 형성할 수 있다.
배선전극(241)에는 각 단위 화소(210, 220, 230)를 이루는 발광 소자가 접속될 수 있다. 이하, 일 실시예로서, 단위 화소는 발광 소자와 동일한 의미를 가질 수 있다. 따라서 동일한 도면부호를 이용하여 설명한다. 일례로, 세 개의 단위 화소(sub-pixel)가 하나의 화소(pixel)를 형성할 수 있다. 즉, 적색(R) 발광 소자(210), 녹색 발광 소자(220), 및 청색 발광 소자(230)가 하나의 화소를 이룰 수 있다. 위에서 설명한 바와 같이, 이러한 발광 소자는 반도체 발광 소자일 수 있다.
이러한 단위 화소를 이루는 반도체 발광 소자(210, 220, 230)는 수 내지 수백 마이크로 크기를 가지는 마이크로 LED일 수 있다. 경우에 따라서, 반도체 발광 소자(210, 220, 230)는 마이크로 LED의 수십 배의 크기를 가지는 미니 LED일 수 있다. 여기서, 미니 LED는 마이크로 LED와 크기 외 적층 구조가 상이할 수 있다. 구체적으로, 미니 LED는 반도체 층을 성장하기 위한 성장 기판을 더 포함할 수 있다.
단위 화소를 이루는 반도체 발광 소자(210, 220, 230)의 일례로서 마이크로 LED 또는 미니 LED는 적색(R), 녹색(G), 및 청색(B) LED가 독립적으로 발광하는 형태뿐 아니라 하나의 LED에 적색(R), 녹색(G), 및 청색(B) 층으로 구성된 적층형 LED 형태를 가질 수 있다.
배선전극(241)에는 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor; TFT)가 연결되어 액티브 매트릭스(Active Matrix; AM)형 디스플레이 장치를 구현할 수 있다. 일례로, 기판(240)는 TFT 기판일 수 있다. 다른 예로, 기판(240)은 패시브 매트릭스(Passive Matrix; PM) 형태의 기판일 수도 있다.
도 1에서, 디스플레이 패널(200)의 구조는 단순화되어 간략하게 도시되어 있다. 이하, 이러한 디스플레이 패널(200)의 구체적인 구성에 대한 설명은 생략한다.
위에서 언급한 바와 같이, 이러한 디스플레이 패널(200) 상에는 복합 광학 필름(100)이 위치할 수 있다. 이러한 복합 광학 필름(100)에는 광 산란제(111)가 포함될 수 있다. 광 산란제(111)는 점착층(110)에 포함될 수 있다. 이때, 광 산란제(111)의 굴절률은 점착층(110)의 굴절률보다 클 수 있다.
도 2를 참조하면, 복합 광학 필름(100)은, 광 산란제(111)가 포함된 점착층(110) 상에 투명 보호층(120), 블랙 염료층(130) 및 광학적 기능을 부여하는 광학 기능층(140, 150, 160)이 차례로 위치할 수 있다.
예시적인 실시예로서, 광학 기능층(140, 150, 160)은, 반사 방지 필름(Anti-Reflection (AR) film 또는 Anti-Glare (AG) film), 저반사(Low Reflection (LR)) 필름, 및 지문 방지(Anti-Finger (AF)) 필름 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
투명 보호층(120)은 가요성을 가지며, 외부의 충격으로부터 발광 소자(210, 220, 230)를 보호할 수 있다. 다양한 형태의 디스플레이 장치의 수요를 만족하기 위해 가요성을 가지는 투명 보호층(120)이 이용될 수 있다.
이러한 투명 보호층(120)은 점착층(110)을 이용하여 봉지층(250)에 접착될 수 있다.
블랙 염료층(130)은 기 설정 투과율을 가지는 블랙 염료로서, 투명 보호층(120)이 자외선에 노출되는 정도를 저감할 수 있다. 일례로, 블랙 염료층(130)은 10% 내지 60%의 투과율을 가질 수 있다. 이때, 블랙 염료층(130)은 자외선 차단 효과를 증가하기 위해, 자외선 차단제를 포함할 수 있다.
이러한 블랙 염료층(130)은 명암비를 높이는 기능을 수행할 수 있다.
한편, 광 산란제(111)는 상대적으로 큰 굴절률을 가지는 물질로서 굴절률 향상의 효과가 있다. 이와 같이 큰 굴절률을 가지는 광 산란제(111)는 적은 양을 첨가하여도 큰 산란 효과를 발휘할 수 있다.
예시적인 실시예로서, 광 산란제(111)는 Zr, Si, Ti, Zn, BaS, 및 그 산화물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일례로, 광 산란제(111)는 Zr, Si, Ti, Zn, BaS의 산화물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 즉, 광 산란제(111)는 ZrxOy, TixOy, SixOy, ZnxOy, BaxSyOz로 표현되는 산화물 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
또한, 예시적인 실시예로서, 광 산란제(111)의 굴절률은 1.3 내지 2.8일 수 있다.
예시적인 실시예로서, 광 산란제(111)의 함량은 점착층(110) 대비 0.01 내지 20%일 수 있다.
광 산란제(111)의 직경(크기)은 0.01 내지 10 ㎛일 수 있다.
일례로, 광 산란제(111)는 중간 크기가 대략 1 ㎛인 무정형 입자 형상을 가질 수 있다. 이러한 광 산란제(111)는 점착층(110) 내에 디스펜싱 공정으로 첨가될 수 있는데, 위와 같은 작은 크기를 가지는 광 산란제(111)는 디스펜싱 공정에 대하여 안정성을 가질 수 있다. 또한, 디스펜싱 공정 후 경화 과정을 거친 후에 침강 현상이 적은 장점을 가질 수 있다.
예시적인 실시예로서, 광 산란제(111)는 Zr 산화물(예: ZrO2)을 포함할 수 있다. 이러한 Zr 산화물은 고굴절(2.3)을 가지는 물질이므로 상대적으로 큰 산란 효과를 가질 수 있다.
일례로, 점착층(110)으로 실리콘 산화물(SiO2)가 이용되거나, 투명 보호층(120), 블랙 염료층(130) 및 광학 기능층(140, 150, 160) 중 적어도 어느 하나가 실리콘 산화물(SiO2)을 포함하는 경우, Zr 산화물은 실리콘 산화물(SiO2)보다 큰 굴절률을 가지므로 큰 산란 효과를 발휘할 수 있다.
이때, Zr 산화물의 함량은 점착층(110) 대비 0.01 내지 20%일 수 있다. 이는 점착층(110)의 투과율과 광 산란제(111)의 산란 효과를 함께 고려할 때 적절한 범위일 수 있다.
이와 같이, 광 산란제(111)는 점착층(110), 투명 보호층(120), 블랙 염료층(130) 및 광학 기능층(140, 150, 160) 중 적어도 어느 하나보다 큰 굴절률을 가질 수 있다.
이와 같이, 광 산란제(111)는 점착층(110)을 형성하는 수지(Resin)의 굴절률 대비 굴절률 차이가 큰 재료로 제작되는 경우 산란 효과가 증대될 수 있다.
실리콘 수지의 굴절율은 대략 1.4 내지 1.6 수준이다. 점착층(110)으로 실리콘 수지가 사용되는 경우, 광 산란제(111)의 굴절률은 이보다 큰 것이 바람직하다.
한편, 점착력을 고려할 때, 점착층(110)의 두께는 20 ㎛ 이상일 수 있다. 보통 이용되는 점착층(110)의 최대 두께는 200 ㎛일 수 있다. 이러한 상황을 고려할 때, 점착층(110)의 두께는 20 내지 200 ㎛일 수 있다.
일례로, 점착층(110)은 디스플레이 패널(200)에 직접 부착될 수 있다. 경우에 따라, 점착층(110)은 디스플레이 패널(200)에 직접 도포되어 형성될 수도 있다.
이와 같은 디스플레이 패널(200) 상에 복합 광학 필름(100)을 위치시키면 위에서 설명한 광학적 특성의 개선 및 보호 기능에 더하여 추가적인 장점을 가질 수 있다.
즉, 하단부의 LED 소자에 불량이 발생하여 리페어(발광소자 교체 및 수리)를 진행할 경우 상면부의 고분자 봉지재층 평탄성에 문제가 발생하여 시각적 및 광학적인 비균일성이 발생할 수 있으나, 디스플레이 패널(200) 상에 위치하는 복합 광학 필름(100)은 이러한 문제점을 해결할 수 있다. 따라서 리페어가 원활히 수행될 수 있다는 장점이 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 복합 광학 필름이 구비된 디스플레이 장치의 구체적인 일례를 나타내는 단면도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 복합 광학 필름이 구비된 디스플레이 장치의 구체적인 다른 예를 나타내는 단면도이다.
도 3을 참조하면, 디스플레이 패널(200) 상에 복합 광학 필름(100)이 위치하는 일례를 나타내고 있다.
기판(240) 상에 배열되는 단위 화소(210; 발광 소자)에 의하여 영상을 구현할 수 있다. 발광 소자(210)는 기판(240) 상에 위치하는 배선전극(241)에 접속될 수 있다. 이러한 단위 화소를 이루는 발광 소자(210) 상에는 봉지층(252)이 형성될 수 있다.
이러한 디스플레이 패널(200) 상에는 복합 광학 필름(100)이 위치할 수 있다. 이와 같이 복합 광학 필름(100)은 디스플레이 패널(200) 상에 부착될 수 있다. 이러한 복합 광학 필름(100)이 부착된 디스플레이 패널(200)을 디스플레이 장치라고 일컬을 수 있다. 도 3에서는 복합 광학 필름(100)은 점착층(110)과 블랙 염료층(130)이 위치하는 상태를 도시하고 있다.
위에서 설명한 바와 같이, 점착층(110) 내에는 광 산란제(111)가 포함될 수 있다.
한편, 이와 같이, 점착층(110) 내에는 광 산란제(111)가 포함되어 위에서 설명한 바와 같은 효과를 발휘할 수 있다. 즉, 광 산란제(111)가 포함된 점착층(110)을 포함하는 복합 광학 필름(100)은 단위 화소(210, 220, 230)에서 방출되는 빛이 특정 방향으로 치우치는 휘도 편차 현상을 방지할 수 있다.
또한, 광 산란제(111)가 포함된 점착층(110)을 포함하는 복합 광학 필름(100)은 기판(240)의 위치를 기준으로 좌우 각 위치 및 각도에 따라 색감이 다르게 보이는 현상(일례로, 휘도의 감소가 균일하지 않은 현상)을 개선시킬 수 있다.
그런데 경우에 따라, 점착층(110) 내에 포함된 광 산란제(111)로 인하여 복합 광학 필름(100의 흑색도가 낮아질 수 있다. 이러한 경우, 단위 화소(210)를 이루는 발광 소자 측면에 위치하는 블랙층(251)이 구비될 수 있다.
이러한 블랙층(251)은 단위 화소(210)의 주변부를 채울 수 있다. 이로 인하여 블랙 색감을 향상시킬 수 있다.
블랙층(251)의 모체 재료는 실리콘/에폭시/아크릴 등의 고분자일 수 있다. 블랙층(251)은 이러한 고분자 모체 재료에 혼합되어 흑색을 나타내는 흑색 염료 및/또는 안료를 포함할 수 있다.
도 4는 발광 소자 측면에 위치하는 블랙층(251) 대신에 투과율을 조절한 블랙 염료층(131)을 포함하는 복합 광학 필름(100)이 위치하는 일례를 나타내고 있다.
즉, 도 4를 참조하면, 이러한 단위 화소(210)를 이루는 발광 소자 측면에 위치하는 블랙층(251) 대신에 블랙 염료층(131)의 투과율을 조절함으로써 광 산란제(111)에 의한 블랙감 변화를 보완할 수 있다.
예를 들어, 블랙 염료층(131)의 투과율을 10 내지 30% 정도로 낮추어 블랙 색감을 향상시킬 수 있다. 일례로, 도 3의 경우와 같이 단위 화소(210)를 이루는 발광 소자 측면에 위치하는 블랙층(251)이 구비되는 경우, 블랙 염료층(130)의 투과율은 40 내지 70%일 수 있고, 도 4의 경우에는 블랙 염료층(131)의 투과율이 10 내지 30%일 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 복합 광학 필름이 구비된 디스플레이 장치의 산란 효과를 나타내는 단면 개략도이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 복합 광학 필름의 광 산란제의 예를 나타내는 개념도이다.
위에서 설명한 바와 같이, 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 복합 광학 필름(100)은, 디스플레이 패널(200)에 부착되고 광 산란제(111)를 포함하는 모체(101)를 포함할 수 있다. 일례로, 광 산란제(111)는 점착층(110) 내에 위치할 수 있다.
광 산란제(111)는 단위 화소(210, 220, 230)를 이루는 광원에서 방출되는 빛의 직진성을 방해하여 무작위 반사의 일종인 광산란 일으켜서 단위 화소(210, 220, 230)에서 방출되는 빛이 특정 방향으로 치우치는 휘도 편차 현상을 방지할 수 있다.
또한, 광 산란제(111)는 기판(240)의 위치를 기준으로 좌우 각 위치 및 각도에 따라 색감이 다르게 보이는 현상을 개선시킬 수 있다.
이러한 광 산란제(111)의 일례로서 Zr 산화물(ZrO2)이 이용될 수 있다. 이러한 Zr 산화물은 단위 화소(210, 220, 230)를 이루는 광원(발광 소자)에서 방출되는 빛의 직진성을 방해하여 무작위 반사의 일종인 광산란을 일으킬 수 있다.
위에서 언급한 바와 같이, 광 산란제(111)로 사용되는 Zr 산화물(예: ZrO2)은 고굴절(2.3)을 가지는 물질이므로 상대적으로 큰 산란 효과를 가질 수 있다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 복합 광학 필름이 구비된 디스플레이 장치의 배광분포를 보상하는 상태를 나타내는 단면 개략도이다.
위에서 설명한 본 발명의 일 실시예에 의한 복합 광학 필름(100)은 단위 화소(210, 220, 230)를 이루는 발광 소자(발광 다이오드; LED)의 칩 경사에 기인한 배광 분포의 차이 그리고 각 색상(R, G, B)의 발광 소자의 지향각 차이를 보완할 수 있다.
도 7을 참조하면, 광 산란제를 포함하지 않는 점착층(11)을 구비하는 일반적인 복합 광학 필름(10)이 디스플레이 패널(20) 상에 위치하는 상태를 도시하고 있다.
디스플레이 패널(20)에는 절연층(26; 격벽)으로 단위 화소 영역이 정의되는 기판(24) 상에 배선전극(22)이 배치되고, 이 배선전극(22) 상에 단위 화소를 이루는 발광 소자(21; 발광 다이오드)가 구비된다. 이때, 발광 소자(21)와 절연층(26) 상에는 봉지층(25)이 위치할 수 있다.
이와 같은 일반적인 복합 광학 필름(10)이 디스플레이 패널(20) 상에 위치하는 경우, 발광 소자(21)의 칩 경사에 따라, 이 발광 소자(21)에서 발광되는 빛은 이 칩 경사에 일측으로 치우친 지향각을 가질 수 있다.
발광 소자(21)는 보통 사파이어 등의 결정 기판 상에 성장된 화합물 반도체 결정을 가지게 되는데 이러한 발광 소자(21)는 도 7에서 개략적으로 도시하는 바와 같이 칩 경사를 가지게 된다.
이와 같이 발광 소자(21)가 칩 경사(tilt)를 가지는 이유는 칩 제조 공정상 결정면이 가지는 특성에 기인한 것일 수 있다. 통상, 발광 소자(21)를 이루는 기판이나 화합물 반도체 결정은 육방정계(hexagonal lattice)의 기울어진 결정면을 가진다. 따라서, 이러한 발광 소자(21)의 성장 후 개별 칩으로 절단하는 과정에서 이러한 결정면에 의하여 절단이 되어 개별 발광 소자(21)는 완벽한 수직 방향으로 절단되지 않는다. 즉, 개별 발광 소자(21)는 직육면체의 형상이 아닌 수직 단면이 평행사변형의 형상을 가지게 되는 것이다.
그 외에도, 발광 소자(21)의 칩 경사는 발광 소자(21)의 솔더링 또는 접착에 따른 틸트(경사)에 기인할 수 있다. 즉, 발광 소자(21)를 배선전극(22) 상에 솔더링 또는 접착할 때 솔더 또는 접착제의 불균일에 의한 경사가 발생할 수 있다.
이에 따라, 이러한 발광 소자(21)에서 방출되는 빛은 도 7에서 도시하는 바와 같이, 지향각이 발광 소자(21) 칩 중심에 대하여 균일하지 않고 치우친 특성을 가지게 된다.
이때, 일반적인 복합 광학 필름(10)을 이용할 경우에는 이러한 칩 경사에 의한 불균일한 배광분포가 그대로 드러날 수 있다. 이로 인하여 디스플레이 패널(20)에서 방출되는 빛이 특정 방향으로 치우치는 휘도 편차 현상이 발생할 수 있다. 결국, 디스플레이 장치의 시야각에 따라 색감차이가 발생할 수 있다.
한편, 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 광 산란제(111)를 포함하는 점착층(110)을 구비하는 복합 광학 필름(100)이 디스플레이 패널(200) 상에 위치하는 상태를 도시하고 있다. 위에서 설명한 바와 같이, 점착층(110) 상에는 블랙 염료층(131)이 위치할 수 있다. 또한, 블랙 염료층(131) 상에 광학적 기능을 부여하는 광학 기능층(140, 150, 160)이 위치할 수 있으나, 도 8에서는 생략되어 있다.
위에서 설명한 바와 같이, 디스플레이 패널(200)에는 절연층(260; 격벽)으로 단위 화소 영역이 정의되는 기판(240) 상에 배선전극(241)이 배치되고, 이 배선전극(241) 상에 단위 화소를 이루는 발광 소자(210; 발광 다이오드)가 구비될 수 있다. 이때, 발광 소자(210)와 절연층(260) 상에는 봉지층(250)이 위치할 수 있다.
도 8에서 도시하는 발광 소자(210) 또한 도 7에서 개략적으로 도시하는 바와 같이 칩 경사를 가질 수 있다. 이러한 칩 경사를 가지는 발광 소자(210)의 특성은 위에서 도 7을 참조하여 설명한 바와 동일할 수 있다.
그러나 위에서 설명한 바와 같은 특징을 가지는 복합 광학 필름(100)이 디스플레이 패널(200) 상에 위치하는 경우에는 발광 소자(210)의 칩 경사에 의한 불균일한 배광분포가 균일화될 수 있다.
이로 인하여 디스플레이 패널(210)에서 방출되는 빛이 특정 방향으로 치우치는 휘도 편차 현상이 해소될 수 있다. 결국, 디스플레이 장치의 시야각에 따라 색감차이가 발생하지 않고 균일한 색감을 가질 수 있다.
이와 같이, 디스플레이 패널(200)을 기준으로 위치 및 각도에 따라 색감이 다르게 느껴지는 현상(휘도의 감소가 균일하지 않은)이 개선될 수 있다.
도 8을 참조하면, 발광 소자(210)에서 방출되는 빛은 도 7에서 도시하는 바와 같이, 지향각이 발광 소자(21) 칩 중심에 대하여 균일하지 않고 치우친 특성을 가질 수 있으나, 이러한 불균일한 빛의 분포는 복합 광학 필름(100)에 의하여 균일하게 되어 방출되는 것을 알 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 복합 광학 필름의 시야각별 백색 휘도의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 9를 참조하면, 시야각(viewing angle)에 따른 백색광(white)의 휘도의 분포를 나타내고 있다. 비교예로서 도 7에서 도시하는 바와 같은 일반적인 복합 광학 필름(10)이 이용되는 경우에는 0도를 기준으로 양의 각도 측으로 치우친 휘도 분포를 가짐을 알 수 있다.
그러나 본 발명의 일 실시예에 의하면, 예를 들어, 점착층(110) 대비 4%의 함량을 가지는 Zr 산화물(ZrO2)을 포함하는 복합 광학 필름(100)을 적용한 경우에는 0도를 기준으로 양의 각도 및 음의 각도 모두에서 균일한 휘도 분포를 가짐을 알 수 있다.
이와 같이, Zr 산화물(ZrO2)을 포함하는 복합 광학 필름(100)은 디스플레이 패널(200)의 휘도 편차 현상을 방지할 수 있다.
도 10은 비교예로서 복합 광학 필름에 의한 각 화소의 휘도 변화를 나타내는 그래프이다.
도 10을 참조하면, 도 9에서 비교예로서 설명한 디스플레이 장치의 각 색상별 발광 소자, 즉, 적색 발광 소자(Red), 녹색 발광 소자(Green) 및 청색 발광 소자(Blue)의 시야각(viewing angle)에 따른 휘도 분포를 나타내고 있다.
도 10에서 이와 같은 각 색상의 발광 소자의 혼합광(백색광; white)의 휘도 분포는 도 9의 비교예의 경우와 대략적으로 일치한다.
이와 같이, 적색 발광 소자(Red), 녹색 발광 소자(Green) 및 청색 발광 소자(Blue)의 시야각(viewing angle)에 따른 휘도 분포는 모두 0도를 기준으로 양의 각도 측으로 치우친 휘도 분포를 가짐을 알 수 있다.
또한, 이러한 치우침 정도는 각 색상에 따라 다른 것을 알 수 있다. 일례로, 적색 발광 소자(Red)의 경우는 상대적으로 균일한 휘도 분포를 보일 수 있다. 또한 녹색 발광 소자(Green) 및 청색 발광 소자(Blue)의 경우는 상대적으로 더 큰 분균일성을 보이는 것을 알 수 있다. 이는 녹색 발광 소자(Green) 및 청색 발광 소자(Blue)에서 사용되는 사파이어 기판 및 질화갈륨 반도체 결정의 특성에서 기인한 것일 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 의한 복합 광학 필름에 의한 각 화소의 휘도 변화를 나타내는 그래프이다.
도 11을 참조하면, 도 9에서 본 발명의 일 실시예를 참조하여 설명한 디스플레이 장치의 각 색상별 발광 소자, 즉, 적색 발광 소자(Red), 녹색 발광 소자(Green) 및 청색 발광 소자(Blue)의 시야각(viewing angle)에 따른 휘도 분포를 나타내고 있다.
도 11에서 이와 같은 각 색상의 발광 소자의 혼합광(백색광; white)의 휘도 분포는 도 9의 본 발명의 일 실시예에 의한 Zr 산화물(ZrO2)을 포함하는 복합 광학 필름(100)을 적용한 경우와 대략적으로 일치한다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예를 적용한 경우, 적색 발광 소자(Red), 녹색 발광 소자(Green) 및 청색 발광 소자(Blue)의 시야각(viewing angle)에 따른 휘도 분포는 모두 0도를 기준으로 균일한 휘도 분포를 가짐을 알 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 광 산란제(111) 또는 이러한 광 산란제(111)를 포함하는 복합 광학 필름(100)은 발광 소자의 지향각 차이를 보상할 수 있다.
또한, 광 산란제(111) 또는 이러한 광 산란제(111)를 포함하는 복합 광학 필름(100)은 발광 소자의 시야각에 대한 비대칭성을 보상할 수 있다. 즉, 광 산란제(111) 또는 이러한 광 산란제(111)를 포함하는 복합 광학 필름(100)은 발광 소자의 칩 경사(틸트)에 의한 배광분포를 보상할 수 있다.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
본 발명에 의하면 디스플레이 패널 상에 위치하는 복합 광학 필름 및 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.

Claims (18)

  1. 디스플레이 패널; 및
    상기 디스플레이 패널 상에 위치하는 복합 광학 필름을 포함하고,
    상기 복합 광학 필름은,
    상기 디스플레이 패널에 부착되고 광 산란제를 포함하는 점착층을 포함하고,
    상기 광 산란제의 굴절률은 상기 점착층의 굴절률보다 큰 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 광 산란제는 Zr, Si, Ti, Zn, BaS, 및 그 산화물 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 광 산란제는 Zr 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 광 산란제의 굴절률은 1.3 내지 2.8인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 광 산란제의 함량은 상기 점착층 대비 0.01 내지 20%인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 복합 광학 필름은,
    상기 점착층 상에 위치하는 투명 보호층;
    상기 투명 보호층 상에 위치하는 블랙 염료층; 및
    상기 블랙 염료층 상에 위치하여 광학적 기능을 부여하는 광학 기능층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  7. 제6항에 있어서, 광학 기능층은,
    반사 방지 필름(Anti-Reflection (AR) film 또는 Anti-Glare (AG) film), 저반사(Low Reflection (LR)) 필름, 및 지문 방지(Anti-Finger (AF)) 필름 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 디스플레이 패널은 개별 화소를 이루는 적색, 녹색 및 청색 발광 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 광 산란제는 상기 발광 소자의 지향각 차이를 보상하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  10. 제8항에 있어서, 상기 광 산란제는 상기 발광 소자의 결정면이 가지는 틸트 또는 상기 발광 소자의 솔더링 또는 접착에 따른 틸트에 의하여 치우친 배광분포를 보상하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  11. 제8항에 있어서, 상기 발광 소자 측면에 위치하는 블랙층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  12. 제1항에 있어서, 상기 광 산란제의 크기는 0.01 내지 10 ㎛인 것을 특징으로 하는 복합 광학 필름.
  13. 디스플레이 패널 상에 위치하는 복합 광학 필름에 있어서,
    상기 디스플레이 패널에 부착되고 광 산란제를 포함하는 점착층;
    상기 점착층 상에 위치하는 투명 보호층;
    상기 투명 보호층 상에 위치하는 블랙 염료층; 및
    상기 블랙 염료층 상에 위치하여 광학적 기능을 부여하는 광학 기능층을 포함하고,
    상기 광 산란제의 굴절률은 상기 점착층의 굴절률보다 큰 것을 특징으로 하는 복합 광학 필름.
  14. 제13항에 있어서, 상기 광 산란제는 Zr, Si, Ti, Zn, BaS, 및 그 산화물 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 광학 필름.
  15. 제13항에 있어서, 상기 광 산란제는 Zr 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 광학 필름.
  16. 제13항에 있어서, 상기 광 산란제의 굴절률은 1.3 내지 2.8인 것을 특징으로 하는 복합 광학 필름.
  17. 제13항에 있어서, 상기 광 산란제의 함량은 상기 점착층 대비 0.01 내지 20%인 것을 특징으로 하는 복합 광학 필름.
  18. 제13항에 있어서, 상기 광 산란제의 크기는 0.01 내지 10 ㎛인 것을 특징으로 하는 복합 광학 필름.
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