KR102103497B1 - 보상 필름, 광학 필름 및 표시 장치 - Google Patents
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Abstract
음의 복굴절 값을 가지는 고분자를 포함하는 제1 위상 지연층 및 양의 복굴절 값을 가지는 액정을 포함하는 제2 위상 지연층을 포함하고, 550nm 파장의 입사광에 대한 상기 제1 위상 지연층의 면내 위상차(Re1)는 320nm 내지 1050nm이고, 550nm 파장의 입사광에 대한 상기 제2 위상 지연층의 면내 위상차(Re2)는 180nm 내지 910nm이고, 550nm 파장의 입사광에 대한 상기 제1 위상 지연층과 상기 제2 위상 지연층의 전체 면내 위상차(Re0)는 상기 제1 위상 지연층의 면내 위상차(Re1)와 상기 제2 위상 지연층의 면내 위상차(Re2)의 차이 값이고, 상기 제1 위상 지연층의 지상축(slow axis)과 제2 위상 지연층의 지상축이 이루는 각도는 85 내지 95도이고, 450nm, 550nm 및 650nm 파장에 대한 상기 제1 위상 지연층과 상기 제2 위상 지연층의 전체 면내 위상차(Re0)는 Re0(450nm)<Re0(550nm)<Re0(650nm)을 만족하는 보상 필름, 상기 보상 필름을 포함하는 광학 필름 및 표시 장치에 관한 것이다.
Description
보상 필름, 광학 필름 및 표시 장치에 관한 것이다.
현재 주로 사용되고 있는 평판 표시 장치는 스스로 발광하는 발광 표시 장치와 별도의 광원을 필요로 하는 수광형 표시 장치로 나눌 수 있으며, 이들의 화질을 개선하기 위한 방법으로 위상차 필름 등의 보상 필름이 자주 사용된다.
발광형 표시 장치, 예를 들어 유기 발광 표시 장치(organic light emitting diode device)의 경우, 전극 등의 금속에 의한 외부광의 반사로 인하여 시인성과 대비비가 떨어질 수 있다. 이를 줄이기 위하여 편광자와 위상차 필름을 사용하여 선편광을 원편광으로 바꾸어 줌으로써 유기 발광 표시 장치에 의하여 반사된 외부광이 바깥으로 새어 나오는 것을 방지할 수 있다.
수광형 표시 장치인 액정 표시 장치(liquid crystal display, LCD)는 투과형, 반투과형, 반사형 등 종류에 따라 외부 광의 반사 및 선글라스 효과를 해결하기 위한 방법으로 선편광을 원편광으로 바꾸어 줌으로써 화질을 개선하고 있다.
그러나 현재 개발되어 있는 보상 필름은 입사광에 대한 파장 의존성이 강하여 특정 파장의 빛에 대해서는 제대로 동작하지만 다른 파장에 대해서는 그 효과가 떨어질 수 있다. 또한 현재 개발되어 있는 보상 필름은 시야각 의존성이 강하여 측면으로 갈수록 시인성이 떨어질 수 있다.
일 구현예는 파장 의존성 및 시야각 의존성을 줄여 표시 특성을 개선할 수 있는 보상 필름을 제공한다.
다른 구현예는 상기 보상 필름을 포함한 광학 필름을 제공한다.
또 다른 구현예는 상기 보상 필름을 포함한 표시 장치를 제공한다.
일 구현예에 따르면, 음의 복굴절 값을 가지는 고분자를 포함하는 제1 위상 지연층, 그리고 양의 복굴절 값을 가지는 액정을 포함하는 제2 위상 지연층을 포함하고, 550nm 파장의 입사광에 대한 상기 제1 위상 지연층의 면내 위상차(Re1)는 320nm 내지 1050nm이고, 550nm 파장의 입사광에 대한 상기 제2 위상 지연층의 면내 위상차(Re2)는 180nm 내지 910nm이고, 550nm 파장의 입사광에 대한 상기 제1 위상 지연층과 상기 제2 위상 지연층의 전체 면내 위상차(Re0)는 상기 제1 위상 지연층의 면내 위상차(Re1)와 상기 제2 위상 지연층의 면내 위상차(Re2)의 차이 값이고, 상기 제1 위상 지연층의 지상축(slow axis)과 제2 위상 지연층의 지상축이 이루는 각도는 85 내지 95도이고, 450nm, 550nm 및 650nm 파장에 대한 상기 제1 위상 지연층과 상기 제2 위상 지연층의 전체 면내 위상차(Re0)는 Re0(450nm)<Re0(550nm)<Re0(650nm)을 만족하는 보상 필름을 제공한다.
550nm 파장의 입사광에 대한 상기 제1 위상 지연층과 상기 제2 위상 지연층의 전체 면내 위상차(Re0)는 약 120nm 내지 160nm 일 수 있다.
상기 제1 위상 지연층의 단파장 분산성은 약 1.00 내지 1.15일 수 있고, 상기 제2 위상 지연층의 단파장 분산성은 약 1.05 내지 1.30일 수 있다.
상기 제1 위상 지연층의 장파장 분산성은 약 0.90 내지 1.00일 수 있고, 상기 제2 위상 지연층의 장파장 분산성은 약 0.80 내지 0.99일 수 있다.
상기 보상 필름의 단파장 분산성은 약 0.7 이상 1.0 미만일 수 있고, 상기 보상 필름의 장파장 분산성은 약 1.0 초과 1.2 이하일 수 있다.
550nm 파장의 입사광에 대한 상기 제1 위상 지연층의 두께 방향 위상차(Rth1)와 면내 위상차(Re1)는 하기 관계식 1을 만족하고, 550nm 파장의 입사광에 대한 상기 제2 위상 지연층의 두께 방향 위상차(Rth2)와 면내 위상차(Re2)는 하기 관계식 2를 만족할 수 있다.
[관계식 1]
-2.0≤(Rth1/ Re1)+0.5≤0.5
[관계식 2]
1.0≤(Rth2/ Re2)+0.5≤1.5
550nm 파장의 입사광에 대한 상기 보상 필름의 두께 방향 위상차(Rth0)와 면내 위상차(Re0)는 하기 관계식 3을 만족할 수 있다.
[관계식 3]
-1.0≤(Rth0/ Re0)+0.5≤1.0
상기 제1 위상 지연층은 연신된 고분자 층일 수 있고, 상기 제1 위상 지연층은 하기 관계식 4 및 5를 동시에 만족하는 굴절률을 가질 수 있다.
[관계식 4]
nx1≥ny1
[관계식 5]
nx1≥nz1
상기 관계식 4 및 5에서,
nx1는 상기 제1 위상 지연층의 지상축(slow axis)에서의 굴절률이고, ny1는 상기 제1 위상 지연층의 진상축(fast axis)에서의 굴절률이고, nz1는 nx1 및 ny1에 수직 방향의 굴절률이다.
상기 제2 위상 지연층은 이방성 액정층일 수 있고, 상기 제2 위상 지연층은 하기 관계식 6 및 7을 동시에 만족하는 굴절률을 가질 수 있다.
[관계식 6]
nx2≥ny2
[관계식 7]
nx2≥nz2
상기 관계식 6 및 7에서,
nx2는 상기 제2 위상 지연층의 지상축(slow axis)에서의 굴절률이고, ny2는 상기 제2 위상 지연층의 진상축(fast axis)에서의 굴절률이고, nz2는 nx2 및 ny2에 수직 방향의 굴절률이다.
상기 보상 필름은 하기 관계식 8을 만족하는 굴절률을 가질 수 있다.
[관계식 8]
nx0 >nz0>ny0
상기 관계식 8에서,
nx0는 상기 보상 필름의 지상축(slow axis)에서의 굴절률이고, ny0는 상기 보상 필름의 진상축(fast axis)에서의 굴절률이고, nz0는 nx0 및 ny0에 수직 방향의 굴절률이다.
상기 고분자는 폴리스티렌, 폴리스티렌코말레익앤하이드라이드(poly(styrene-co-maleic anhydride)), 폴리말레이미드, 폴리(메타)크릴산, 폴리아크릴로니트릴, 폴리메틸(메타)크릴레이트, 셀룰로오스에스테르, 폴리스티렌코아크릴로니트릴(poly(styrene-co-acrylonitrile)), 폴리스티렌코말레이미드(poly(styrene-co-maleimide)), 폴리스티렌코메타크릴산(poly(styrene-comethacrylic acid)) 이들의 유도체, 이들의 공중합체 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.
상기 액정은 반응성 메조겐 액정일 수 있다.
상기 반응성 메조겐 액정은 하나 이상의 반응성 가교기를 갖는 막대형의 방향족 유도체, 프로필렌글리콜 1-메틸, 프로필렌글리콜 2-아세테이트 및 P1-A1-(Z1-A2)n-P2로 표현되는 화합물(여기서 P1과 P2는 각각 독립적으로 아크릴레이트(acrylate), 메타크릴레이트(methacrylate), 비닐(vinyl), 비닐옥시(vinyloxy), 에폭시(epoxy) 또는 이들의 조합을 포함하고, A1과 A2는 각각 독립적으로 1,4-페닐렌(1,4-phenylene), 나프탈렌(naphthalene)-2,6-디일(diyl)기 또는 이들의 조합을 포함하고, Z1은 단일결합, -COO-, -OCO- 또는 이들의 조합을 포함하고, n은 0, 1 또는 2이다) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 편광 소자 및 상기 보상 필름을 포함하는 광학 필름을 제공한다.
또 다른 구현예에 따르면, 표시 패널, 상기 표시 패널의 일면에 위치하는 보상 필름, 그리고 상기 보상 필름의 일면에 위치하는 편광 소자를 포함하고, 상기 보상 필름은 음의 복굴절 값을 가지는 고분자를 포함하는 제1 위상 지연층 및 양의 복굴절 값을 가지는 액정을 포함하는 제2 위상 지연층을 포함하고, 550nm 파장의 입사광에 대한 상기 제1 위상 지연층의 면내 위상차(Re1)는 약 320nm 내지 1050nm이고, 550nm 파장의 입사광에 대한 상기 제2 위상 지연층의 면내 위상차(Re2)는 약 180nm 내지 910nm이고, 550nm 파장의 입사광에 대한 상기 제1 위상 지연층과 상기 제2 위상 지연층의 전체 면내 위상차(Re0)는 상기 제1 위상 지연층의 면내 위상차(Re1)과 상기 제2 위상 지연층의 면내 위상차(Re2)의 차이 값이고, 450nm, 550nm 및 650nm 파장에 대한 상기 제1 위상 지연층과 상기 제2 위상 지연층의 전체 면내 위상차(Re0)는 Re0(450nm)<Re0(550nm)<Re0(650nm)을 만족하고, 상기 제1 위상 지연층의 지상축(slow axis)과 제2 위상 지연층의 지상축이 이루는 각도는 약 85 내지 95도인 표시 장치를 제공한다.
상기 제1 위상 지연층의 단파장 분산성은 약 1.00 내지 1.15일 수 있고, 상기 제2 위상 지연층의 단파장 분산성은 약 1.05 내지 1.30일 수 있고, 상기 제1 위상 지연층의 장파장 분산성은 약 0.90 내지 1.00일 수 있고, 상기 제2 위상 지연층의 장파장 분산성은 약 0.80 내지 0.99일 수 있고, 상기 제1 위상 지연층과 상기 제2 위상 지연층의 총 단파장 분산성은 약 0.7 이상 1.0 미만일 수 있고, 상기 제1 위상 지연층과 상기 제2 위상 지연층의 총 장파장 분산성은 약 1.0 초과 1.2 이하일 수 있다.
550nm 파장의 입사광에 대한 상기 제1 위상 지연층의 두께 방향 위상차(Rth1)와 면내 위상차(Re1)는 하기 관계식 1을 만족할 수 있고, 550nm 파장의 입사광에 대한 상기 제2 위상 지연층의 두께 방향 위상차(Rth2)와 면내 위상차(Re2)는 하기 관계식 2를 만족할 수 있고, 550nm 파장의 입사광에 대한 상기 제1 위상 지연층과 상기 제2 위상 지연층의 전체 두께 방향 위상차(Rth0)와 전체 면내 위상차(Re0)는 하기 관계식 3을 만족할 수 있다.
[관계식 1]
-2.0≤(Rth1/ Re1)+0.5≤0.5
[관계식 2]
1.0≤(Rth2/ Re2)+0.5≤1.5
[관계식 3]
-1.0≤(Rth0/ Re0)+0.5≤1.0
상기 제1 위상 지연층은 폴리스티렌, 폴리스티렌코말레익앤하이드라이드(poly(styrene-co-maleic anhydride)), 폴리말레이미드, 폴리(메타)크릴산, 폴리아크릴로니트릴, 폴리메틸(메타)크릴레이트, 셀룰로오스에스테르, 폴리스티렌코아크릴로니트릴(poly(styrene-co-acrylonitrile)), 폴리스티렌코말레이미드(poly(styrene-co-maleimide)), 폴리스티렌코메타크릴산(poly(styrene-comethacrylic acid)) 이들의 유도체, 이들의 공중합체 또는 이들의 혼합물을 포함하는 연신된 고분자 층일 수 있고, 상기 제2 위상 지연층은 반응성 메조겐 액정을 포함하는 이방성 액정층일 수 있다.
상기 표시 패널은 액정 표시 패널 또는 유기 발광 표시 패널일 수 있다.
파장 의존성 및 시야각 의존성을 줄여 표시 특성을 개선할 수 있다.
도 1은 일 구현예에 따른 보상 필름의 개략적인 단면도이고,
도 2는 도 1의 보상 필름의 지상축을 개략적으로 보여주는 평면도이고,
도 3은 일 구현예에 따른 광학 필름을 개략적으로 도시한 단면도이고,
도 4는 일 구현예에 따른 광학 필름의 반사방지 원리를 보여주는 개략도이고,
도 5는 일 구현예에 따른 유기 발광 표시 장치를 개략적으로 도시한 단면도이고,
도 6은 일 구현예에 따른 액정 표시 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1의 보상 필름의 지상축을 개략적으로 보여주는 평면도이고,
도 3은 일 구현예에 따른 광학 필름을 개략적으로 도시한 단면도이고,
도 4는 일 구현예에 따른 광학 필름의 반사방지 원리를 보여주는 개략도이고,
도 5는 일 구현예에 따른 유기 발광 표시 장치를 개략적으로 도시한 단면도이고,
도 6은 일 구현예에 따른 액정 표시 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
이하, 본 발명의 구현예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
이하, 도 1을 참고하여 일 구현예에 따른 보상 필름을 설명한다.
도 1은 일 구현예에 따른 보상 필름의 개략적인 단면도이다.
도 1을 참고하면, 일 구현예에 따른 보상 필름(100)은 제1 위상 지연층(110)과 제2 위상 지연층(120)을 포함한다.
제1 위상 지연층(110)은 음의 복굴절 값을 가지는 고분자를 포함하는 연신된 고분자 층이고, 제2 위상 지연층(120)은 양의 복굴절 값을 가지는 액정을 포함하는 이방성 액정층이다. 상기 복굴절 값(Δn)은 광축(optical axis)에 대하여 수평으로 진행하는 빛의 굴절률(ne)에서 광축에 대하여 수직으로 진행하는 빛의 굴절률(no)을 뺀 값으로, 제1 위상 지연층(110)과 제2 위상 지연층(120)은 서로 반대 부호의 복굴절 값을 가진다.
상기 음의 복굴절 값을 가지는 고분자는 예컨대 폴리스티렌, 폴리스티렌코말레익앤하이드라이드(poly(styrene-co-maleic anhydride)), 폴리말레이미드, 폴리(메타)크릴산, 폴리아크릴로니트릴, 폴리메틸(메타)크릴레이트, 셀룰로오스에스테르, 폴리스티렌코아크릴로니트릴(poly(styrene-co-acrylonitrile)), 폴리스티렌코말레이미드(poly(styrene-co-maleimide)), 폴리스티렌코메타크릴산(poly(styrene-comethacrylic acid)) 이들의 유도체, 이들의 공중합체 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 위상 지연층(110)은 연신 후 음의 복굴절 값을 유지할 수 있다.
상기 액정은 예컨대 강직 막대(rigid-rod) 모양을 가지는 모노머, 올리고머 또는 중합체일 수 있다. 상기 액정은 광축을 따라 일방향으로 배향될 수 있다.
상기 액정은 반응성 메조겐(reactive mesogen) 액정일 수 있으며, 예컨대 하나 이상의 반응성 가교기를 가질 수 있다. 상기 반응성 메조겐 액정은 예컨대 하나 이상의 반응성 가교기를 갖는 막대형의 방향족 유도체, 프로필렌글리콜 1-메틸, 프로필렌글리콜 2-아세테이트 및 P1-A1-(Z1-A2)n-P2로 표현되는 화합물(여기서 P1과 P2는 각각 독립적으로 아크릴레이트(acrylate), 메타크릴레이트(methacrylate), 비닐(vinyl), 비닐옥시(vinyloxy), 에폭시(epoxy) 또는 이들의 조합을 포함하고, A1과 A2는 각각 독립적으로 1,4-페닐렌(1,4-phenylene), 나프탈렌(naphthalene)-2,6-디일(diyl)기 또는 이들의 조합을 포함하고, Z1은 단일결합, -COO-, -OCO- 또는 이들의 조합을 포함하고, n은 0, 1 또는 2이다) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 구현예에서는, 제1 위상 지연층(110)과 제2 위상 지연층(120)의 광학 특성을 조절함으로써 제1 위상 지연층(110)과 제2 위상 지연층(120)을 포함하는 보상 필름(100)의 파장 의존성 및 시야각 의존성을 줄여 보상 기능을 강화할 수 있다.
제1 위상 지연층(110)과 제2 위상 지연층(120)은 각각 정파장 분산 위상 지연을 가질 수 있으며, 제1 위상 지연층(110)과 제2 위상 지연층(120)을 포함하는 보상 필름(100)은 역파장 분산 위상 지연을 가질 수 있다. 여기서 정파장 분산 위상 지연은 단파장의 빛에 대한 위상차가 장파장의 빛에 대한 위상차보다 더 큰 것을 말하고, 역파장 분산 위상 지연은 장파장의 빛에 대한 위상차가 단파장의 빛에 대한 위상차보다 더 큰 것을 말한다.
상기 위상차는 면내 위상차(in-plane retardation, Re)로 나타낼 수 있으며, 면내 위상차(Re)는 Re=(nx-ny)d 로 표현될 수 있다. 여기서 nx는 필름의 면내 굴절률이 가장 큰 방향(이하 '지상축(slow axis)'이라 한다)에서의 굴절률이고, ny는 면내 굴절률이 가장 작은 방향(이하 '진상축(fast axis)'이라 한다)에서의 굴절률이고, d는 필름의 두께이다.
제1 위상 지연층(110)의 면내 위상차(Re1)는 Re1=(nx1-ny1)d1으로 표현될 수 있고, 제2 위상 지연층(120)의 면내 위상차(Re2)는 Re2=(nx2-ny2)d2으로 표현될 수 있고, 보상 필름(110)의 면내 위상차(Re0)는 Re0=(nx0-ny0)d0으로 표현될 수 있다. 여기서 nx1는 제1 위상 지연층(110)의 지상축에서의 굴절률이고, ny1는 제1 위상 지연층(110)의 진상축에서의 굴절률이고, d1은 제1 위상 지연층(110)의 필름 두께이고, nx2는 제2 위상 지연층(120)의 지상축에서의 굴절률이고, ny2는 제2 위상 지연층(120)의 진상축에서의 굴절률이고, d2는 제2 위상 지연층(120)의 필름 두께이고, nx0는 보상 필름(100)의 지상축에서의 굴절률이고, ny0는 보상 필름(100)의 진상축에서의 굴절률이고 d0은 보상 필름(100)의 필름 두께이다. 따라서 제1 위상 지연층(110) 및 제2 위상 지연층(120)의 지상축 및/또는 진상축에서의 굴절률 및/또는 두께를 변화하여 소정 범위의 면내 위상차(Re1, Re2)를 가지도록 조절할 수 있다.
일 예에 따르면, 550nm 파장(이하 '기준 파장'이라 한다)의 입사광에 대한 제1 위상 지연층(110)의 면내 위상차(Re1)는 약 320nm 내지 1050nm일 수 있고, 기준 파장의 입사광에 대한 제2 위상 지연층(120)의 면내 위상차(Re2)는 약 180nm 내지 910nm일 수 있고, 기준 파장의 입사광에 대한 제1 위상 지연층(110)과 제2 위상 지연층(120)의 전체 면내 위상차, 즉 보상 필름(100)의 면내 위상차(Re0)는 제1 위상 지연층(110)의 면내 위상차(Re1)와 제2 위상 지연층(120)의 면내 위상차(Re2)의 차이 값일 수 있다. 예컨대 기준 파장의 입사광에 대한 보상 필름(100)의 면내 위상차(Re0)는 약 120nm 내지 160nm 일 수 있다.
제1 위상 지연층(110)과 제2 위상 지연층(120)은 전술한 바와 같이 단파장의 빛에 대한 위상차가 장파장의 빛에 대한 위상차보다 클 수 있으며, 예컨대 450nm, 550nm 및 650nm 파장에 대한 제1 위상 지연층(110)의 면내 위상차(Re1)는 Re1(450nm)≥Re1(550nm)>Re1(650nm) 또는 Re1(450nm)>Re1(550nm)≥Re1(650nm)을 만족할 수 있으며 제2 위상 지연층(120)의 면내 위상차(Re2)는 Re2(450nm)>Re2(550nm)>Re2(650nm)을 만족할 수 있다.
기준 파장에 대한 단파장의 위상차 변화 정도는 단파장 분산성으로 나타낼 수 있으며, 제1 위상 지연층(110)의 단파장 분산성은 Re1(450nm)/Re1(550nm)으로 표현될 수 있고 제2 위상 지연층(120)의 단파장 분산성은 Re2(450nm)/Re2(550nm)으로 표현될 수 있다. 예컨대, 제1 위상 지연층(110)의 단파장 분산성은 약 1.00 내지 1.15일 수 있고, 제2 위상 지연층(120)의 단파장 분산성은 약 1.05 내지 1.30일 수 있다.
기준 파장에 대한 장파장의 위상차 변화 정도는 장파장 분산성으로 나타낼 수 있으며, 제1 위상 지연층(110)의 장파장 분산성은 Re1(650nm)/Re1(550nm)으로 표현될 수 있고 제2 위상 지연층(120)의 장파장 분산성은 Re2(650nm)/Re2(550nm)으로 표현될 수 있다. 예컨대, 제1 위상 지연층(110)의 장파장 분산성은 약 0.90 내지 1.00일 수 있고, 제2 위상 지연층(120)의 장파장 분산성은 약 0.80 내지 0.99일 수 있다.
한편, 제1 위상 지연층(110)의 지상축과 제2 위상 지연층(120)의 지상축이 이루는 각도는 약 85 내지 95도일 수 있다.
도 2는 도 1의 보상 필름의 지상축을 개략적으로 보여주는 평면도이다.
도 2를 참고하면, 제1 위상 지연층(110)의 지상축(115)과 제2 위상 지연층(120)의 지상축(125)이 이루는 각도는 약 85도 내지 95도일 수 있으며, 예컨대 약 87.5도 내지 92.5도일 수 있으며, 예컨대 약 90도일 수 있다.
제1 위상 지연층(110) 및 제2 위상 지연층(120)이 상술한 면내 위상차를 가지면서 제1 위상 지연층(110)의 지상축(115)과 제2 위상 지연층(120)의 지상축(125)이 이루는 각도가 상기 범위를 가짐으로써 역파장 분산 위상 지연을 가지는 보상 필름(100)을 구현할 수 있다.
전술한 바와 같이, 기준 파장의 입사광에 대한 보상 필름(100)의 면내 위상차(Re0)는 제1 위상 지연층(110)의 면내 위상차(Re1)와 제2 위상 지연층(120)의 면내 위상차(Re2)의 차이 값일 수 있으며, 예컨대 약 120nm 내지 160nm 일 수 있다.
450nm, 550nm 및 650nm 파장에 대한 보상 필름(100)의 면내 위상차(Re0)는 Re0(450nm)<Re0(550nm)<Re0(650nm)을 만족할 수 있으며, 이에 따라 역파장 분산 위상 지연을 가질 수 있다.
보상 필름(100)의 단파장 분산성은 Re0(450nm)/Re0(550nm)으로 표현될 수 있으며, 예컨대 약 0.7 이상 1.0 미만일 수 있다. 상기 범위 내에서 보상 필름(100)의 단파장 분산성은 예컨대 약 0.75 내지 0.90 일 수 있으며, 예컨대 약 0.81 일 수 있다.
보상 필름(100)의 장파장 분산성은 Re0(650nm)/Re0(550nm)으로 표현될 수 있으며, 예컨대 약 1.0 초과 1.2 이하일 수 있다. 상기 범위 내에서 보상 필름(100)의 장파장 분산성은 예컨대 약 1.15 내지 1.19 일 수 있으며, 예컨대 약 1.18 일 수 있다.
한편, 전술한 위상차는 면내 위상차(Re) 외에 두께 방향 위상차(Rth)가 있다. 두께 방향 위상차(Rth)는 필름의 두께 방향으로 발생하는 위상차로, 제1 위상 지연층(110)의 두께 방향 위상차(Rth1)는 Rth1={[(nx1 +ny1)/2]-nz1}d1으로 표현될 수 있고, 제2 위상 지연층(120)의 두께 방향 위상차(Rth2)는 Rth2={[(nx2 +ny2)/2]-nz2}d2으로 표현될 수 있고, 보상 필름(110)의 두께 방향 위상차(Rth0)는 Rth0={[(nx0 +ny0)/2]-nz0}d0으로 표현될 수 있다. 여기서 nx1는 제1 위상 지연층(110)의 지상축에서의 굴절률이고, ny1는 제1 위상 지연층(110)의 진상축에서의 굴절률이고, nz1은 nx1 및 ny1에 수직한 방향에서의 굴절률이고, nx2는 제2 위상 지연층(120)의 지상축에서의 굴절률이고, ny2는 제2 위상 지연층(120)의 진상축에서의 굴절률이고, nz2은 nx2 및 ny2에 수직한 방향에서의 굴절률이고, nx0는 보상 필름(100)의 지상축에서의 굴절률이고, ny0는 보상 필름(100)의 진상축에서의 굴절률이고, nz0은 nx0 및 ny0에 수직한 방향에서의 굴절률이다.
보상 필름(100)의 두께 방향 위상차(Rth0)는 제1 위상 지연층(110)의 두께 방향 위상차(Rth1)와 제2 위상 지연층(120)의 두께 방향 위상차(Rth2)의 합으로 표현될 수 있다. 보상 필름(100)의 두께 방향 위상차(Rth0)는 작을수록 시야각 의존성을 줄일 수 있다.
기준 파장의 입사광에 대한 제1 위상 지연층(110)의 두께 방향 위상차(Rth1)와 면내 위상차(Re1)는 하기 관계식 1을 만족할 수 있고, 기준 파장의 입사광에 대한 제2 위상 지연층(120)의 두께 방향 위상차(Rth2)와 면내 위상차(Re2)는 하기 관계식 2를 만족할 수 있다.
[관계식 1]
-2.0≤(Rth1/ Re1)+0.5≤0.5
[관계식 2]
1.0≤(Rth2/ Re2)+0.5≤1.5
상기 관계식 1, 2를 만족하는 제1 위상 지연층(110) 및 제2 위상 지연층(120)을 사용하는 경우, 제1 위상 지연층(110)의 두께 방향 위상차(Rth1)와 제2 위상 지연층(120)의 두께 방향 위상차(Rth2)를 서로 상쇄시켜 하기 관계식 3을 만족하는 보상 필름(100)을 구현할 수 있다.
[관계식 3]
-1.0≤(Rth0/ Re0)+0.5≤1.0
또한 제1 위상 지연층(110)은 하기 관계식 4 및 5를 동시에 만족하는 굴절률을 가질 수 있고, 제2 위상 지연층(120)은 하기 관계식 6 및 7을 동시에 만족하는 굴절률을 가질 수 있다.
[관계식 4]
nx1≥ny1
[관계식 5]
nx1≥nz1
상기 관계식 4 및 5에서,
nx1는 제1 위상 지연층의 지상축에서의 굴절률이고, ny1는 제1 위상 지연층의 진상축에서의 굴절률이고, nz1는 nx1 및 ny1에 수직 방향의 굴절률이다.
[관계식 6]
nx2≥ny2
[관계식 7]
nx2≥nz2
상기 관계식 6 및 7에서,
nx2는 제2 위상 지연층의 지상축에서의 굴절률이고, ny2는 제2 위상 지연층의 진상축에서의 굴절률이고, nz2는 nx2 및 ny2에 수직 방향의 굴절률이다.
제1 위상 지연층(110)과 제2 위상 지연층(120)이 상기 관계식을 만족하는 굴절률을 가짐에 따라, 보상 필름(110)은 하기 관계식 8을 만족하는 굴절률을 가질 수 있다.
[관계식 8]
nx0 >nz0>ny0
상기 관계식 8에서,
nx0는 보상 필름의 지상축에서의 굴절률이고, ny0는 보상 필름의 진상축에서의 굴절률이고, nz0는 nx0 및 ny0에 수직 방향의 굴절률이다.
보상 필름(100)은 광학 특성이 제어된 제1 위상 지연층(110)과 제2 위상 지연층(120)을 접합함으로써 역파장 분산 지연을 구현하여 가시광선 전 영역에서 λ/4 위상차가 나타날 수 있도록 하는 동시에 두께 방향 위상차(Rth0)를 효과적으로 상쇄하여 시야각 의존성을 줄일 수 있다. 이에 따라 보상 필름(100)은 원편광 보상 기능을 효과적으로 구현할 수 있고 보상 필름(100)을 구비한 표시 장치의 표시 특성을 개선할 수 있다.
보상 필름(100)은 제1 위상 지연층(110)과 제2 위상 지연층(120) 사이에 점착층(도시하지 않음)을 더 포함할 수 있다. 상기 점착층은 제1 위상 지연층(110)과 제2 위상 지연층(120)을 효과적으로 접착하기 위한 것으로, 예컨대 감압 점착제로 만들어질 수 있다.
보상 필름(100)은 제1 위상 지연층(110)과 제2 위상 지연층(120)을 각각 필름 형태로 준비한 후 합착할 수도 있고 제1 위상 지연층(110) 위에 제2 위상 지연층(120)을 코팅하여 형성할 수도 있다. 제2 위상 지연층(120)을 필름 형태로 준비시, 지지층 위에 액정 용액을 도포하고 광조사하여 가교시킬 수 있다. 상기 지지층은 예컨대 트리아세틸 셀룰로오스(triacetyl cellulose, TAC) 필름일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 보상 필름(100)은 예컨대 롤-투-롤(roll-to-roll), 스핀코팅, 전사 등의 방법으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상술한 보상 필름(100)은 편광자(polarizer)와 함께 사용되어 광학 필름을 형성할 수 있다. 광학 필름은 예컨대 반사방지 필름일 수 있다.
도 3은 일 구현예에 따른 광학 필름을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3을 참고하면, 일 구현예에 따른 광학 필름(300)은 보상 필름(100)과 보상 필름(100)의 일면에 위치하는 편광자(200)를 포함한다.
보상 필름(100)은 전술한 바와 같으며, 제1 위상 지연층(110)이 편광자(200) 측에 배치될 수도 있고 제2 위상 지연층(120)이 편광자(200) 측에 배치될 수도 있다.
편광자(200)는 빛이 입사되는 측에 배치될 수 있으며, 입사광의 편광을 선편광으로 변환시키는 선형 편광자(linear polarizer)일 수 있다. 편광자(200)는 예컨대 연신된 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol, PVA)로 만들어질 수 있으며, 예컨대 폴리비닐알코올 필름을 연신하고 여기에 요오드 또는 이색성 염료를 흡착시킨 후 붕산 처리 및 세정 등의 방법으로 형성될 수 있다.
광학 필름(300)은 편광자(200)의 일면에 보호층(도시하지 않음)을 더 포함할 수 있다. 상기 보호층은 광학 필름(300)의 내구성을 개선하거나 반사 또는 눈부심을 줄이는 기능성을 더욱 보강하여 제공할 수 있으며, 예컨대 트리아세틸 셀룰로오스(TAC) 필름일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
광학 필름(300)은 보상 필름(100)의 일면에 위치하는 보정층(도시하지 않음)을 더 포함할 수 있다. 상기 보정층은 예컨대 색 변이 방지층(color shift resistant layer)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
광학 필름(300)은 가장자리를 따라 뻗어 있는 차광층(light blocking layer)(도시하지 않음)을 더 포함할 수 있다. 상기 차광층은 광학 필름(300)의 둘레를 따라 띠의 형태로 형성될 수 있으며, 예컨대 보상 필름(100)의 제1 위상 지연층(110)과 제2 위상 지연층(120) 사이에 위치할 수 있다. 상기 차광층은 불투명한 물질, 예컨대 검은 색의 물질을 포함할 수 있다. 예컨대 차광층은 검은색 잉크로 만들어질 수 있다.
광학 필름(300)은 보상 필름(100) 및 편광자(200)를 롤-투-롤(roll-to-roll) 방식으로 적층할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 4는 일 구현예에 따른 광학 필름의 반사방지 원리를 보여주는 개략도이다.
도 4를 참고하면, 외부로부터 입사되는 비편광된 광(incident unpolarized light)은 편광자(200)을 통과하면서 두 개의 편광 직교 성분 중 하나의 편광 직교 성분, 즉 제1 편광 직교 성분만이 투과되고, 편광된 광은 보상 필름(100)을 통과하면서 원편광으로 바뀔 수 있다. 상기 원편광된 광은 기판, 전극 등을 포함한 표시 패널(40)에서 반사되면서 원편광 방향이 바뀌게 되고 상기 원편광된 광이 보상필름(100)을 다시 통과하면서 두 개의 편광 직교 성분 중 다른 하나의 편광 직교 성분, 즉 제2 편광 직교 성분만이 투과될 수 있다. 상기 제2 편광 직교 성분은 편광자(200)을 통과하지 못하여 외부로 광이 방출되지 않으므로 외광 반사 방지 효과를 가질 수 있다.
보상 필름(100)과 광학 필름(200)은 다양한 표시 장치에 적용될 수 있다.
일 구현예에 따른 표시 장치는 표시 패널, 상기 표시 패널의 일면에 위치하는 보상 필름, 그리고 상기 보상 필름의 일면에 위치하는 편광 소자를 포함한다. 표시 패널은 액정 표시 패널 또는 유기 발광 표시 패널일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이하 표시 장치의 일 예로 유기 발광 표시 장치에 대하여 설명한다.
도 5는 일 구현예에 따른 유기 발광 표시 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 5를 참고하면, 일 구현예에 따른 유기 발광 표시 장치는 유기 발광 표시 패널(400), 유기 발광 표시 패널(400)의 일면에 위치하는 보상 필름(100) 및 보상 필름(100)의 일면에 위치하는 편광 소자(200)를 포함한다.
유기 발광 표시 패널(400)은 베이스 기판(410), 하부 전극(420), 유기 발광층(430), 상부 전극(440) 및 봉지 기판(450)을 포함할 수 있다.
베이스 기판(410)은 유리 또는 플라스틱으로 만들어질 수 있다.
하부 전극(420) 및 상부 전극(440) 중 하나는 애노드(anode)이고 다른 하나는 캐소드(cathode)일 수 있다. 애노드는 정공(hole)이 주입되는 전극으로, 일 함수(work function)가 높고 발광된 빛이 외부로 나올 수 있는 투명 도전 물질로 만들어질 수 있으며 예컨대 ITO 또는 IZO 일 수 있다. 캐소드는 전자(electrode)가 주입되는 전극으로, 일 함수가 낮고 유기 물질에 영향을 미치지 않는 도전 물질로 만들어질 수 있으며 예컨대 알루미늄(Al), 칼슘(Ca) 및 바륨(Ba)에서 선택될 수 있다.
유기 발광층(430)은 하부 전극(420)과 상부 전극(440)에 전압이 인가되었을 때 빛을 낼 수 있는 유기 물질을 포함한다.
하부 전극(420)과 유기 발광층(430) 사이 및 상부 전극(440)과 유기 발광층(430) 사이에는 부대층(도시하지 않음)을 더 포함할 수 있다. 부대층은 전자와 정공의 균형을 맞추기 위한 정공 전달층(hole transporting layer), 정공 주입층(hole injecting layer), 전자 주입층(electron injecting layer) 및 전자 전달층(electron transporting layer)을 포함할 수 있다.
봉지 기판(450)은 유리, 금속 또는 고분자로 만들어질 수 있으며, 하부 전극(420), 유기 발광층(430) 및 상부 전극(440)을 봉지하여 외부로부터 수분 및/또는 산소가 유입되는 것을 방지할 수 있다.
보상 필름(100) 및 편광자(200)는 빛이 나오는 측에 배치될 수 있다. 예컨대 베이스 기판(410) 측으로 빛이 나오는 배면 발광(bottom emission) 구조인 경우 베이스 기판(410)의 외측에 배치될 수 있고, 봉지 기판(450) 측으로 빛이 나오는 전면 발광(top emission) 구조인 경우 봉지 기판(450)의 외측에 배치될 수 있다.
보상 필름(100) 및 편광자(200)는 전술한 바와 같으며, 편광자(200)를 통과한 빛이 유기 발광 표시 패널(400)의 전극 등과 같은 금속에 의해 반사되어 표시 장치의 외측으로 나오는 것을 방지하는 반사방지 필름으로 사용될 수 있다. 또한 보상 필름(100)은 전술한 바와 같이 시야각 의존성을 줄여 정면 뿐만 아니라 측면 시야각을 개선할 수 있다. 따라서 유기 발광 표시 장치의 표시 특성을 개선할 수 있다.
이하 표시 장치의 일 예로 액정 표시 장치에 대하여 설명한다.
도 6은 일 구현예에 따른 액정 표시 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 6을 참고하면, 일 구현예에 따른 액정 표시 장치는 액정 표시 패널(500), 액정 표시 패널(500)의 일면에 위치하는 보상 필름(100) 및 보상 필름(100)의 일면에 위치하는 편광 소자(200)를 포함한다.
액정 표시 패널(500)은 트위스트 네마틱(twist nematic, TN) 모드, 수직 배향(patterned vertical alignment, PVA) 모드, 평면 정렬 스위칭(in plane switching, IPS) 모드, OCB(optically compensated bend) 모드 등일 수 있다.
액정 표시 패널(500)은 제1 표시판(510), 제2 표시판(520) 및 제1 표시판(510)과 제2 표시판(520) 사이에 개재되어 있는 액정층(530)을 포함한다.
제1 표시판(510)은 예컨대 기판(도시하지 않음) 위에 형성되어 있는 박막 트랜지스터(도시하지 않음) 및 이에 연결되어 있는 제1 전기장 생성 전극(도시하지 않음)을 포함할 수 있고, 제2 표시판(520)은 예컨대 기판(도시하지 않음) 위에 형성되어 있는 색 필터(도시하지 않음) 및 제2 전기장 생성 전극(도시하지 않음)을 포함할 수 있다. 그러나 이에 한정되지 않고 색 필터가 제1 표시판(510)에 포함될 수도 있고, 제1 전기장 생성 전극과 제2 전기장 생성 전극이 제1 표시판(510)에 함께 위치할 수도 있다.
액정층(530)은 복수의 액정 분자를 포함할 수 있다. 액정 분자는 양 또는 음의 유전율 이방성을 가질 수 있다. 액정 분자가 양의 유전율 이방성을 가지는 경우 전기장이 없는 상태에서 그 장축이 제1 표시판(510)과 제2 표시판(520)의 표면에 대하여 거의 평행을 이루도록 배향되고 전기장이 인가된 상태에서 그 장축이 제1 표시판(510)과 제2 표시판(520)의 표면에 대하여 거의 수직을 이루도록 배향될 수 있다. 이와 반대로, 액정 분자가 음의 유전율 이방성을 가지는 경우 전기장이 없는 상태에서 그 장축이 제1 표시판(510)과 제2 표시판(520)의 표면에 대하여 거의 수직하게 배향되고 전기장이 인가된 상태에서 그 장축이 제1 표시판(510)과 제2 표시판(520)의 표면에 대하여 거의 평행하게 배향될 수 있다.
보상 필름(100) 및 편광자(200)는 액정 표시 패널(500)의 외측에 위치하며, 도면에서는 액정 표시 패널(500)의 하부 및 상부에 각각 형성된 것으로 도시하였지만, 이에 한정되지 않고 액정 표시 패널(500)의 하부 및 상부 중 어느 하나에만 형성될 수도 있다.
이하 실시예를 통하여 상술한 본 발명의 구현예를 보다 상세하게 설명한다. 다만 하기의 실시예는 단지 설명의 목적을 위한 것이며 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.
보상 필름의 제조
제조예
1
(1) 제1 위상 지연층(A)의 준비
100㎛ 두께의 폴리스티렌코메타크릴산(poly(styrene-co-methacrylic acid)) 필름 (T080, TOYO STYRENE 사 제조)을 약 128℃에서 50 내지 200% 배율로 일축 연신(Instron사 인장시험기 사용)하여 하기 표 1의 광학적 특성을 가지는 제1 위상 지연층(A)을 준비한다.
(2) 제2 위상 지연층(B)의 준비
60㎛ 두께의 Z-TAC 필름(Fuji film사) 위에 일 방향으로 러빙 배향 처리한 후 +A plate 액정(RMS03-013C, Merck사)을 약 5㎛ 내지 10㎛ 두께로 코팅한 후, 건조 오븐에서 60℃에서 1분 동안 건조하여 코팅 용매를 제거한다. 이어서 질소 충전된 용기에서 30초 동안 80mW/㎠ 세기의 자외선을 조사하여 액정 분자를 광가교시켜 하기 표 1의 광학적 특성을 가지는 제2 위상 지연층(B)을 준비한다.
(3) 제1 위상 지연층과 제2 위상 지연층의 합착(AB)
이어서 제1 위상 지연층과 제2 위상 지연층의 액정층이 마주하도록 배치한다. 이때 제1 위상 지연층의 지상축과 제2 위상 지연층의 지상축이 이루는 각도가 약 90도가 되도록 배치한다. 이어서 제1 위상 지연층의 일면에 액정층을 전사하고 Z-TAC 필름을 제거하여 제1 위상 지연층과 제2 위상 지연층이 접합된 보상 필름(AB)을 제조한다.
| 면내 위상차(Re) | 파장 분산성 | Nz | ||||
| Re(450nm) | Re(550nm) | Re(650nm) | Re(450nm)/Re(550nm) | Re(650nm)/Re(550nm) | ||
| A | 833 | 780 | 751.9 | 1.068 | 0.964 | -0.05 |
| B | 718.7 | 640 | 609.9 | 1.123 | 0.953 | 1.01 |
* Nz = (Rth/Re)+0.5
제조예
2
하기 표 2의 광학적 특성을 가지는 제1 위상 지연층(A) 및 제2 위상 지연층(B)을 준비한 것을 제외하고는 제조예 1과 동일한 방법으로 보상 필름을 제조한다.
| 면내 위상차(Re) | 파장 분산성 | Nz | ||||
| Re(450nm) | Re(550nm) | Re(650nm) | Re(450nm)/Re(550nm) | Re(650nm)/Re(550nm) | ||
| A | 1100 | 1030 | 993 | 1.068 | 0.964 | -0.03 |
| B | 1000 | 890 | 848 | 1.123 | 0.953 | 1.02 |
* Nz = (Rth/Re)+0.5
제조예
3
하기 표 3의 광학적 특성을 가지는 제1 위상 지연층(A) 및 제2 위상 지연층(B)을 준비한 것을 제외하고는 제조예 1과 동일한 방법으로 보상 필름을 제조한다.
| 면내 위상차(Re) | 파장 분산성 | Nz | ||||
| Re(450nm) | Re(550nm) | Re(650nm) | Re(450nm)/Re(550nm) | Re(650nm)/Re(550nm) | ||
| A | 838 | 785 | 757 | 1.068 | 0.964 | -0.04 |
| B | 729 | 640 | 610 | 1.123 | 0.953 | 1.01 |
* Nz = (Rth/Re)+0.5
제조예
4
하기 표 4의 광학적 특성을 가지는 제1 위상 지연층(A) 및 제2 위상 지연층(B)을 준비한 것을 제외하고는 제조예 1과 동일한 방법으로 보상 필름을 제조한다.
| 면내 위상차(Re) | 파장 분산성 | Nz | ||||
| Re(450nm) | Re(550nm) | Re(650nm) | Re(450nm)/Re(550nm) | Re(650nm)/Re(550nm) | ||
| A | 587 | 550 | 530 | 1.068 | 0.964 | -0.04 |
| B | 460 | 410 | 390 | 1.123 | 0.953 | 1.02 |
* Nz = (Rth/Re)+0.5
제조예
5
하기 표 5의 광학적 특성을 가지는 제1 위상 지연층(A) 및 제2 위상 지연층(B)을 준비한 것을 제외하고는 제조예 1과 동일한 방법으로 보상 필름을 제조한다.
| 면내 위상차(Re) | 파장 분산성 | Nz | ||||
| Re(450nm) | Re(550nm) | Re(650nm) | Re(450nm)/Re(550nm) | Re(650nm)/Re(550nm) | ||
| A | 342 | 320 | 309 | 1.068 | 0.964 | -0.04 |
| B | 197 | 175 | 167 | 1.123 | 0.953 | 1.02 |
* Nz = (Rth/Re)+0.5
비교제조예
1
(1) 제1 위상 지연층(A-1)의 준비
100㎛ 두께의 시클로올레핀(cyclo olefin polymer, ZEON사 제조) 필름을 약 140℃에서 70% 배율로 일축 연신(Instron사 인장시험기 사용)하여 하기 표 6의 광학적 특성을 가지는 제1 위상 지연층(A-1)을 준비한다.
(2) 제2 위상 지연층(B-1)의 준비
60㎛ 두께의 Z-TAC 필름(Fuji film사) 위에 일 방향으로 러빙 배향 처리한 후 +A plate 액정(RMS03-013C, Merck사)을 약 10㎛ 두께로 코팅 후, 건조 오븐에서 60℃에서 1분 동안 건조하여 코팅 용매를 제거한다. 이어서 질소 충전된 용기에서 30초 동안 80mW/㎠ 세기의 자외선을 조사하여 하기 표 6의 광학적 특성을 가지는 제2 위상 지연층(B-1)을 준비한다.
(3) 제1 위상 지연층과 제2 위상 지연층의 합착(A-1/B-1)
이어서 제1 위상 지연층과 제2 위상 지연층의 액정층이 마주하도록 배치한다. 이때 제1 위상 지연층의 지상축과 제2 위상 지연층의 지상축이 이루는 각도가 약 90도가 되도록 배치한다. 이어서 제1 위상 지연층의 일면에 액정층을 전사하고 Z-TAC 필름을 제거하여 제1 위상 지연층과 제2 위상 지연층이 접합된 보상 필름(A-1/B-1)을 제조한다.
| 면내 위상차(Re) | 파장 분산성 | Nz | ||||
| Re(450nm) | Re(550nm) | Re(650nm) | Re(450nm)/Re(550nm) | Re(650nm)/Re(550nm) | ||
| A-1 | 386 | 383 | 381 | 1.009 | 0.997 | 1.03 |
| B-1 | 279 | 248 | 236 | 1.125 | 0.955 | 1.00 |
* Nz = (Rth/Re)+0.5
평가 1
제조예 1 내지 5에 따른 보상 필름(AB)의 면내 위상차, 두께 방향 위상차 및 파장 분산성을 평가한다. 면내 위상차, 두께 방향 위상차 및 파장 분산성은 Axoscan 장비(Axometrics 사)를 이용하여 측정하며, 측정파장 범위는 400nm 내지 700nm이며, -70도 내지 70도를 5도 간격으로 입사각을 조절하여 필름의 위상차를 측정한다.
그 결과는 표 7과 같다.
| 면내 위상차(Re) | 파장 분산성 | Nz | ||||
| Re(450nm) | Re(550nm) | Re(650nm) | Re(450nm)/Re(550nm) | Re(650nm)/Re(550nm) | ||
| 제조예 1 (AB) |
114 | 140 | 147 | 0.81 | 1.05 | -0.25 |
| 제조예 2 (AB) |
101 | 140 | 145 | 0.72 | 1.03 | -0.18 |
| 제조예 3 (AB) |
120 | 145 | 147 | 0.83 | 1.02 | -0.16 |
| 제조예 4 (AB) |
127 | 140 | 141 | 0.90 | 1.00 | -0.12 |
| 제조예 5 (AB) |
136 | 143 | 144 | 0.95 | 1.00 | -0.10 |
* Nz=[(제1 위상지연층(A)의 Rth + 제2 위상지연층(B)의 Rth)/(제1 위상지연층(A)의 Re - 제2 위상지연층(B)의 Re)]+0.5
표 7을 참고하면, 제조예 1 내지 5에 따른 보상 필름은 역파장 분산 지연을 가지는 것을 확인할 수 있으며 -1.0≤Nz≤1.0 범위를 만족하여 두께 방향 위상차를 충분히 상쇄하여 시야각 의존성을 개선할 수 있음을 알 수 있다.
유기 발광 표시 장치의 제조
실시예
1
유리 기판 위에 금속성 전극재료를 포함하는 캐소드, 발광물질을 함유하는 유기 발광층, 투명 전도성 재료를 포함하는 애노드 및 상부 기판이 순차적으로 적층된 구조의 유기발광 표시패널을 준비한다. 상기 유기발광 표시패널의 상부 기판 위에 제조예 1에 따른 보상 필름과 편광자(제일모직 제조)를 차례로 부착하여 유기발광 표시장치를 제조한다.
비교예
1
제조예 1에 따른 보상 필름 대신 비교제조예 1에 따른 보상 필름을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기발광 표시장치를 제조한다.
평가 2
실시예 1과 비교예 1에 따른 유기발광 표시장치의 정면에서의 반사율 및 색 변이(color shift)를 평가한다. 색 변이는 CIE-Lab 색 좌표계에서 가로축인 a* 값과 세로축인 b* 값을 사용하며, 양수 a* 값은 적색, 음수 a* 값은 녹색, 양수 b* 값은 황색, 음수 b* 값은 청색을 나타내며 a*와 b*의 절대값이 클수록 색이 진한 정도를 나타낸다. a*, b* 및 Δa*b* 가 작을수록 색 변이가 양호한 것이다.
정면에서의 반사율 및 색 변이는 광원 D65, 8도 반사, 수광부 2도 조건으로 광을 공급하면서 분광측색계(CM-3600d, Konica Minolta 社)를 사용하여 방법으로 평가한다.
그 결과는 표 8과 같다.
| 정면 반사율(%) | a* | b* | Δa*b* | |
| 실시예 1 | 5.20 | 0.21 | -0.64 | 0.67 |
| 비교예 1 | 5.17 | 1.17 | -2.18 | 2.47 |
표 8을 참고하면, 실시예 1에 따른 유기발광 표시장치는 비교예 1에 따른 유기발광 표시장치와 비교하여 유사한 정도의 정면 반사율을 가지면서도 색 변이가 크게 개선된 것을 확인할 수 있다. 구체적으로 실시예 1에 따른 유기발광 표시장치는 비교예 1에 따른 유기발광 표시장치와 비교하여 유사한 정도의 정면 반사율을 가지면서도 색 변이 1.80이 개선된 것을 확인할 수 있다.
평가 3
실시예 1과 비교예 1에 따른 유기발광 표시장치의 측면에서의 반사율 및 색 변이를 평가한다. 측면에서의 반사율 및 색 변이는 EZ contrast (ELDIM 사 제조)으로 평가한다.
그 결과는 표 9와 같다.
| 45° 측면반사율(%) | 65° 측면반사율(%) | 45° 색 변이 | |
| 실시예 1 | 8.28 | 13.49 | 5.43 |
| 비교예 1 | 11.97 | 21.99 | 9.59 |
표 9를 참고하면, 실시예 1에 따른 유기발광 표시장치는 비교예 1에 따른 유기발광 표시장치와 비교하여 측면 반사율 및 색 변이가 크게 개선된 것을 확인할 수 있다. 따라서 실시예 1에 따른 유기발광 표시장치는 시야각 의존성을 크게 줄일 수 있음을 알 수 있다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
100: 보상 필름 110: 제1 위상차 층
120: 제2 위상차 층 115, 125: 지상축
200: 편광자 300: 광학 필름
40: 표시 패널 400: 유기발광 표시패널
410: 베이스 기판 420: 하부 전극
430: 유기 발광층 440: 상부 전극
450: 봉지 기판 500: 액정 표시패널
510: 제1 표시판 520: 제2 표시판
530: 액정층
120: 제2 위상차 층 115, 125: 지상축
200: 편광자 300: 광학 필름
40: 표시 패널 400: 유기발광 표시패널
410: 베이스 기판 420: 하부 전극
430: 유기 발광층 440: 상부 전극
450: 봉지 기판 500: 액정 표시패널
510: 제1 표시판 520: 제2 표시판
530: 액정층
Claims (19)
- 음의 복굴절 값을 가지는 고분자를 포함하는 제1 위상 지연층, 그리고
양의 복굴절 값을 가지는 액정을 포함하는 제2 위상 지연층
을 포함하고,
550nm 파장의 입사광에 대한 상기 제1 위상 지연층의 면내 위상차(Re1)는 320nm 내지 1050nm이고,
550nm 파장의 입사광에 대한 상기 제2 위상 지연층의 면내 위상차(Re2)는 180nm 내지 910nm이고,
550nm 파장의 입사광에 대한 상기 제1 위상 지연층과 상기 제2 위상 지연층의 전체 면내 위상차(Re0)는 상기 제1 위상 지연층의 면내 위상차(Re1)와 상기 제2 위상 지연층의 면내 위상차(Re2)의 차이 값이고,
상기 제1 위상 지연층의 지상축(slow axis)과 제2 위상 지연층의 지상축이 이루는 각도는 85 내지 95도이고,
450nm, 550nm 및 650nm 파장에 대한 상기 제1 위상 지연층과 상기 제2 위상 지연층의 전체 면내 위상차(Re0)는 Re0(450nm)<Re0(550nm)<Re0(650nm)을 만족하며,
550nm 파장의 입사광에 대한 상기 제1 위상 지연층의 두께 방향 위상차(Rth1)와 면내 위상차(Re1)는 하기 관계식 1을 만족하고,
550nm 파장의 입사광에 대한 상기 제2 위상 지연층의 두께 방향 위상차(Rth2)와 면내 위상차(Re2)는 하기 관계식 2를 만족하는 보상 필름:
[관계식 1]
-2.0≤(Rth1/ Re1)+0.5≤0.5
[관계식 2]
1.0≤(Rth2/ Re2)+0.5≤1.5
- 제1항에서,
550nm 파장의 입사광에 대한 상기 제1 위상 지연층과 상기 제2 위상 지연층의 전체 면내 위상차(Re0)는 120nm 내지 160nm인 보상 필름.
- 제1항에서,
상기 제1 위상 지연층의 단파장 분산성은 1.00 내지 1.15이고,
상기 제2 위상 지연층의 단파장 분산성은 1.05 내지 1.30인
보상 필름.
- 제1항에서,
상기 제1 위상 지연층의 장파장 분산성은 0.90 내지 1.00이고,
상기 제2 위상 지연층의 장파장 분산성은 0.80 내지 0.99인
보상 필름.
- 제1항에서,
상기 보상 필름의 단파장 분산성은 0.7 이상 1.0 미만이고,
상기 보상 필름의 장파장 분산성은 1.0 초과 1.2 이하인
보상 필름.
- 삭제
- 제1항에서,
550nm 파장의 입사광에 대한 상기 보상 필름의 두께 방향 위상차(Rth0)와 면내 위상차(Re0)는 하기 관계식 3을 만족하는 보상 필름:
[관계식 3]
-1.0≤(Rth0/ Re0)+0.5≤1.0
- 제1항에서,
상기 제1 위상 지연층은 연신된 고분자 층이고,
상기 제1 위상 지연층은 하기 관계식 4 및 5를 동시에 만족하는 굴절률을 가지는 보상 필름:
[관계식 4]
nx1≥ny1
[관계식 5]
nx1≥nz1
상기 관계식 4 및 5에서,
nx1는 상기 제1 위상 지연층의 지상축(slow axis)에서의 굴절률이고, ny1는 상기 제1 위상 지연층의 진상축(fast axis)에서의 굴절률이고, nz1는 nx1 및 ny1에 수직 방향의 굴절률이다.
- 제1항에서,
상기 제2 위상 지연층은 이방성 액정층이고,
상기 제2 위상 지연층은 하기 관계식 6 및 7을 동시에 만족하는 굴절률을 가지는 보상 필름:
[관계식 6]
nx2≥ny2
[관계식 7]
nx2≥nz2
상기 관계식 6 및 7에서,
nx2는 상기 제2 위상 지연층의 지상축(slow axis)에서의 굴절률이고, ny2는 상기 제2 위상 지연층의 진상축(fast axis)에서의 굴절률이고, nz2는 nx2 및 ny2에 수직 방향의 굴절률이다.
- 제1항에서,
하기 관계식 8을 만족하는 굴절률을 가지는 보상 필름:
[관계식 8]
nx0 >nz0>ny0
상기 관계식 8에서,
nx0는 상기 보상 필름의 지상축(slow axis)에서의 굴절률이고, ny0는 상기 보상 필름의 진상축(fast axis)에서의 굴절률이고, nz0는 nx0 및 ny0에 수직 방향의 굴절률이다.
- 제1항에서,
상기 고분자는 폴리스티렌, 폴리스티렌코말레익앤하이드라이드(poly(styrene-co-maleic anhydride)), 폴리말레이미드, 폴리(메타)크릴산, 폴리아크릴로니트릴, 폴리메틸(메타)크릴레이트, 셀룰로오스에스테르, 폴리스티렌코아크릴로니트릴(poly(styrene-co-acrylonitrile)), 폴리스티렌코말레이미드(poly(styrene-co-maleimide)), 폴리스티렌코메타크릴산(poly(styrene-comethacrylic acid)) 이들의 유도체, 이들의 공중합체 또는 이들의 혼합물을 포함하는 보상 필름.
- 제1항에서,
상기 액정은 반응성 메조겐 액정인 보상 필름.
- 제12항에서,
상기 반응성 메조겐 액정은 하나 이상의 반응성 가교기를 갖는 막대형의 방향족 유도체, 프로필렌글리콜 1-메틸, 프로필렌글리콜 2-아세테이트 및 P1-A1-(Z1-A2)n-P2로 표현되는 화합물(여기서 P1과 P2는 각각 독립적으로 아크릴레이트(acrylate), 메타크릴레이트(methacrylate), 비닐(vinyl), 비닐옥시(vinyloxy), 에폭시(epoxy) 또는 이들의 조합을 포함하고, A1과 A2는 각각 독립적으로 1,4-페닐렌(1,4-phenylene), 나프탈렌(naphthalene)-2,6-디일(diyl)기 또는 이들의 조합을 포함하고, Z1은 단일결합, -COO-, -OCO- 또는 이들의 조합을 포함하고, n은 0, 1 또는 2이다) 중 적어도 하나를 포함하는 보상 필름.
- 편광 소자, 그리고
제1항 내지 제5항 및 제7항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 보상 필름
을 포함하는 광학 필름.
- 표시 패널,
상기 표시 패널의 일면에 위치하는 보상 필름, 그리고
상기 보상 필름의 일면에 위치하는 편광 소자
를 포함하고,
상기 보상 필름은
음의 복굴절 값을 가지는 고분자를 포함하는 제1 위상 지연층, 그리고
양의 복굴절 값을 가지는 액정을 포함하는 제2 위상 지연층
을 포함하고,
550nm 파장의 입사광에 대한 상기 제1 위상 지연층의 면내 위상차(Re1)는 320nm 내지 1050nm이고,
550nm 파장의 입사광에 대한 상기 제2 위상 지연층의 면내 위상차(Re2)는 180nm 내지 910nm이고,
550nm 파장의 입사광에 대한 상기 제1 위상 지연층과 상기 제2 위상 지연층의 전체 면내 위상차(Re0)는 상기 제1 위상 지연층의 면내 위상차(Re1)과 상기 제2 위상 지연층의 면내 위상차(Re2)의 차이 값이고,
450nm, 550nm 및 650nm 파장에 대한 상기 제1 위상 지연층과 상기 제2 위상 지연층의 전체 면내 위상차(Re0)는 Re0(450nm)<Re0(550nm)<Re0(650nm)을 만족하고,
상기 제1 위상 지연층의 지상축(slow axis)과 제2 위상 지연층의 지상축이 이루는 각도는 85 내지 95도이며,
550nm 파장의 입사광에 대한 상기 제1 위상 지연층의 두께 방향 위상차(Rth1)와 면내 위상차(Re1)는 하기 관계식 1을 만족하고,
550nm 파장의 입사광에 대한 상기 제2 위상 지연층의 두께 방향 위상차(Rth2)와 면내 위상차(Re2)는 하기 관계식 2를 만족하는 표시 장치:
[관계식 1]
-2.0≤(Rth1/ Re1)+0.5≤0.5
[관계식 2]
1.0≤(Rth2/ Re2)+0.5≤1.5
- 제15항에서,
상기 제1 위상 지연층의 단파장 분산성은 1.00 내지 1.15이고,
상기 제2 위상 지연층의 단파장 분산성은 1.05 내지 1.30이고,
상기 제1 위상 지연층의 장파장 분산성은 0.90 내지 1.00이고,
상기 제2 위상 지연층의 장파장 분산성은 0.80 내지 0.99이고,
상기 제1 위상 지연층과 상기 제2 위상 지연층의 총 단파장 분산성은 0.7 이상 1.0 미만이고,
상기 제1 위상 지연층과 상기 제2 위상 지연층의 총 장파장 분산성은 1.0 초과 1.2 이하인
표시 장치.
- 제15항에서,
550nm 파장의 입사광에 대한 상기 제1 위상 지연층과 상기 제2 위상 지연층의 전체 두께 방향 위상차(Rth0)와 전체 면내 위상차(Re0)는 하기 관계식 3을 만족하는 표시 장치:
[관계식 3]
-1.0≤(Rth0/ Re0)+0.5≤1.0
- 제15항에서,
상기 제1 위상 지연층은 폴리스티렌, 폴리스티렌코말레익앤하이드라이드(poly(styrene-co-maleic anhydride)), 폴리말레이미드, 폴리(메타)크릴산, 폴리아크릴로니트릴, 폴리메틸(메타)크릴레이트, 셀룰로오스에스테르, 폴리스티렌코아크릴로니트릴(poly(styrene-co-acrylonitrile)), 폴리스티렌코말레이미드(poly(styrene-co-maleimide)), 폴리스티렌코메타크릴산(poly(styrene-comethacrylic acid)) 이들의 유도체, 이들의 공중합체 또는 이들의 혼합물을 포함하는 연신된 고분자 층이고,
상기 제2 위상 지연층은 반응성 메조겐 액정을 포함하는 이방성 액정층인
표시 장치.
- 제15항에서,
상기 표시 패널은 액정 표시 패널 또는 유기 발광 표시 패널인 표시 장치.
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