KR102573661B1 - 편광판 및 이를 포함하는 표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 편광판은, 선편광층, 제1도메인영역과 제2도메인영역을 구비한 제1 광학보상층을 포함하고, 제1 광학보상층은 면내 위상지연값(Rin)이 1/4파장값(λ)을 갖도록 함으로써, 시야각에 따른 색감 변화를 방지하면서 색차 편차와 반사율을 줄인 효과가 있다.
또한, 본 발명의 표시장치는, 표시패널, 편광판을 포함하고, 편광판은, 선편광층과, 선편광층과 표시패널 사이에 제1도메인영역과 제2도메인영역을 구비한 제1 광학보상층을 구비하고, 제1 광학보상층은 면내 위상지연값(Rin)이 1/4파장값(λ)을 갖도록 함으로써, 시야각에 따른 색감 변화를 방지하면서 색차 편차와 반사율을 줄인 효과가 있다.

Description

편광판 및 이를 포함하는 표시장치{POLARIZING PLATE AND DISPLAY DEVICE HAVING THEREOF}
본 발명은 편광판 및 이를 포함하는 표시장치에 관한 것이다.
근래에 들어 사회가 본격적인 정보화 시대로 접어듦에 따라 대량의 정보를 처리 및 표시하는 디스플레이(display) 분야가 급속도로 발전해 왔고, 이에 부응하여 여러 가지 다양한 평판 표시장치가 개발되어 각광받고 있다.
이 같은 평판 표시장치의 구체적인 예로는 액정 표시장치(Liquid Crystal Display device: LCD), 플라즈마 표시장치(Plasma Display Panel device : PDP), 전계방출 표시장치(Field Emission Display device : FED), 전기발광 표시장치(Electroluminescence Display device : ELD), 유기발광 표시장치(organic light emitting diodes : OLED) 등을 들 수 있는데, 이들 평판 표시장치는 박형화, 경량화, 저 소비전력화의 우수한 성능을 보여 기존의 브라운관(Cathode Ray Tube : CRT)을 빠르게 대체하고 있다.
위와 같은 평판 표시장치 중에서, 유기발광 표시장치는 자발광소자로서, 비발광소자인 액정 표시장치에 사용되는 백라이트를 필요로 하지 않기 때문에 경량 박형이 가능하다.
그리고, 액정 표시장치에 비해 시야각 및 대비비가 우수하며, 소비전력 측면에서도 유리하고, 직류 저전압 구동이 가능하다. 또한, 응답속도가 빠르며, 내부 구성요소가 고체이기 때문에 외부충격에 강하고, 사용 온도범위도 넓은 장점을 가지고 있다.
하지만, 유기발광 표시장치는 외부광의 세기에 따라 콘트라스트가 크게 감소하는 단점이 있다. 따라서, 외부광에 의한 콘트라스트 저하를 방지하기 위하여 유기발광 표시장치에는 편광판을 부착하고 있다.
하지만, 편광판을 부착하더라도 표시패널의 정면을 기준으로 비스듬한 각도에서 바라보는 경우 유기발광 표시장치로부터 반사된 빛의 편광특성과 편광판의 흡수축이 불일치하여 빛샘이 발생하거나 색 반전 불량이 발생되는 문제가 있다.
본 발명은, 편광판의 제1 광학보상층에 제1방향으로 액정이 배향되는 제1도메인영역과 제2방향으로 액정이 배향되는 제2도메인영역을 교대로 형성하여, 시야각에 따른 색감 특성 변화를 방지한 편광판 및 이를 구비한 표시장치를 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은, 편광판의 제1 광학보상층에 멀티 도메인영역을 형성하고, 두께방향의 위상지연값을 갖는 제2 광학보상층을 배치하여 시야각에 따른 색감 변화를 방지하면서 색차 편차와 반사율을 줄인 편광판 및 이를 구비한 표시장치를 제공함에 다른 목적이 있다.
상기와 같은 종래 기술의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 편광판은, 선편광층, 선편광층 하부에 위치하며 제1방향으로 액정이 배향되는 제1도메인영역과 제2방향으로 액정이 배향되는 제2도메인영역을 구비한 제1 광학보상층을 포함하고, 제1 광학보상층은 면내 위상지연값(Rin)이 1/4파장값(λ)을 갖도록 함으로써, 시야각에 따른 색감 변화를 방지하면서 색차 편차와 반사율을 줄인 효과가 있다.
또한, 본 발명의 표시장치는, 복수의 서브픽셀들을 구비한 표시패널, 상기 표시패널 상에 배치된 편광판을 포함하고, 편광판은, 선편광층과, 선편광층과 표시패널 사이에 위치하며 제1방향으로 액정이 배향되는 제1도메인영역과 제2방향으로 액정이 배향되는 제2도메인영역을 구비한 제1 광학보상층을 구비하고, 제1 광학보상층은 면내 위상지연값(Rin)이 1/4파장값(λ)을 갖도록 함으로써, 시야각에 따른 색감 변화를 방지하면서 색차 편차와 반사율을 줄인 효과가 있다.
본 발명에 따른 편광판 및 이를 구비한 표시장치는, 편광판의 제1 광학보상층에 제1방향으로 액정이 배향되는 제1도메인영역과 제2방향으로 액정이 배향되는 제2도메인영역을 교대로 형성하여, 시야각에 따른 색감 특성 변화를 방지한 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 편광판 및 이를 구비한 표시장치는, 편광판의 제1 광학보상층에 멀티 도메인영역을 형성하고, 두께방향의 위상지연값을 갖는 제2 광학보상층을 배치하여 시야각에 따른 색감 변화를 방지하면서 색차 편차와 반사율을 줄인 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 편광판을 구비한 표시장치의 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 편광판에 배치된 선편광층 및 제1 광학보상층의 광축을 도시한 도면이다.
도 3은 상기 도 2의 제1 광학보상층의 제1 및 제2 광축과 편광층의 흡수축을 도시한 도면이다.
도 4a 내지 도 4c는 일반적인 편광판의 시야각에 따른 색감, 색좌표 및 시야각에 따른 반사율 특성을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 멀티 도메인영역을 갖는 편광판을 구비한 표시장치의 구조를 도시한 도면이다.
도 6a 내지 도 6c는 도 5의 표시장치에서 시야각 개선 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 5에 따른 표시장치에서 시야각에 따른 색감, 색좌표, 색차 및 시야각에 따른 반사율 특성을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따라 편광판을 구비한 표시장치의 구조를 도시한 도면이다.
도 9a 내지 도 9d는 도 8의 표시장치에서 시야각 개선 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 도 8에 따른 제2 광학보상층이 추가로 배치되는 경우 시야각에 따른 색감, 색좌표, 색차 및 시야각에 따른 반사율이 개선된 모습을 도시한 도면이다.
도 11은 상기 도 5와 도 8에 따른 표시장치에서 시야각에 따른 색차 및 반사율 특성을 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 3차원 편광필름과 편광판을 구비한 표시장치의 구조를 도시한 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
본 명세서 상에서 언급한 '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 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시할 수도 있다.
이하, 본 발명의 실시예들은 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 그리고 도면들에 있어서, 장치의 크기 및 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
본 명세서에 사용되는 용어 및 기호는 아래와 같이 추가적으로 정의한다.
(용어 및 기호의 정의)
(1) 「nx」는 면내의 굴절률이 최대가 되는 방향 (즉, 지상축 방향) 의 굴절률이고, 「ny」는 면내에서 지상축에 수직인 방향 (즉, 진상축 방향) 의 굴절률이며, 「nz」는 두께 방향의 굴절률이다. 또, 예를 들어 「ny= nz」는 ny 와 nz 가 엄밀하게 동등한 경우뿐만 아니라, ny 와 nz 가 실질적으로 동등한 경우도 포함한다.
본 명세서에 있어서 「실질적으로 동일하다」란, 광학 보상층 부착 편광판의 전체적인 편광 특성에 실용상 영향을 미치지 않는 범위에서 ny 와 nz 가 상이한 경우도 포함하는 취지이다. 마찬가지로, 「nx = ny」도, nx와 ny 가 엄밀하게 동일한 경우뿐만 아니라, nx 와 ny 가 실질적으로 동일한 경우도 포함한다.
(2) 면내 위상지연값 Rin는, 23℃ 에 있어서의 파장 590㎚ 의 광으로 측정한 필름 (층) 면내의 위상지연값을 말한다. Rin 는 파장 590㎚ 에 있어서의 필름 (층) 의 지상축 방향, 진상축 방향의 굴절률을 각각, nx, ny 로 하고, d (㎚) 를 필름 (층) 의 두께로 했을 때, 식: Rin = (nx - ny) × d 에 의해 구해진다.
(3) 두께 방향의 위상지연값 Rth는, 23℃ 에 있어서의 파장 590㎚ 의 광으로 측정한 두께 방향의 위상지연값을 말한다. Rth 는 파장 590㎚ 에 있어서의 필름 (층) 의 지상축 방향, 두께 방향의 굴절률을 각각, nx, nz 로 하고, d (㎚) 를 필름 (층) 의 두께로 했을 때, 식: Rth = -[nz-(nx - ny)/2] × d 에 의해 구해진다.
(4) 이분파장값 λ/2는 어느 특정한 진동 방향을 갖는 직선 편광을, 당해 직선 편광의 진동 방향에 직교하는 진동 방향을 갖는 직선 편광으로 변환하거나, 우 원 편광을 좌 원 편광으로 (또는, 좌 원 편광을 우 원 편광으로) 변환하거나 하는 기능을 갖는 것을 말한다. λ/2를 갖는 층 또는 판은 소정 광의 파장(통상, 가시광선 영역) 에 대하여, 필름(층)의 면내 위상지연값(Rin)이 약 1/2파장값(λ)이다.
(5) 사분파장값 λ/4는, 어느 특정 파장의 직선 편광을 원 편광으로 (또는, 원 편광을 직선 편광으로) 변환하는 기능을 갖는 것을 말한다. λ/4를 갖는 층 또는 판은 소정 광의 파장(통상, 가시광선 영역)에 대하여, 필름 (층) 의 면내 위상지연값(Rin)이 약 1/4파장값(λ)이다.
(6) 또한, 본 명세서에서 사용하는 (-)는 특별히 다른 설명을 하지 않는 한 (+)에 대한 반대 방향, 즉 180°위상차를 갖는 것을 의미한다. 예를 들어, 45°에 대한 -45°는 45°의 반대 방향인 135°를 의미한다.
도 1은 본 발명에 따른 편광판을 구비한 표시장치의 구조를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 표시장치(100)는 표시패널(110)과 상기 표시패널(110) 상에 배치된 편광판(150)을 포함한다. 상기 편광판(150) 상에는 보호필름(170)이 부착될 수 있다.
상기 표시패널(110)은 액정층을 사이에 두고 컬러필터기판과 박막트랜지스터(TFT: Thin Film Transistor) 기판이 합착된 액정 표시장치의 표시패널일 수 있다. 표시패널의 구동 모드는 TN(Twisted Nematic), STN (Super Twisted Nematic), ECB(Electrically Controlled Birefringence), VA(Vertical Alignment), FFS(Fringe Field Switching), IPS(In Plane Switching) 모드를 포함한다.
또한, 상기 표시패널(110)은 각 서브픽셀에 유기발광 다이오드와 구동 트랜지스터를 포함하는 유기발광 표시패널일 수 있다.
상기 편광판(150)은 투과축과 흡수축을 갖는 선편광층(150a)과 이분파장값(λ/2)의 위상차층 또는 사분파장값(λ/4)의 위상차층으로 기능하는 제1 광학보상층(150b)을 포함한다. 따라서, 상기 제1 광학보상층(150b)의 면내 위상지연값(Rin)은 1/2파장값(λ) 또는 1/4파장값(λ)을 가질 수 있다.
상기 선편광층(150a)은 목적에 따라 임의의 적절한 편광자가 채용될 수 있다. 예를 들어, 폴리비닐알코올계 필름, 부분 포르말화 폴리비닐알코올계 필름, 에틸렌·아세트산비닐 공중합체계 부분 비누화 필름 등의 친수성 고분자 필름에, 요오드나 2 색성 염료 등의 2 색성 물질을 흡착시켜 1 축 연신한 것, 폴리비닐알코올의 탈수처리물이나 폴리 염화 비닐의 탈염산 처리물 등 폴리엔계 배향 필름 등을 들 수 있다.
상기 제1 광학보상층(150b)은 이분파장값(λ/2)의 위상차층 또는 사분파장값(λ/4)의 위상차층일 수 있다. 본 명세서에서는 제1 광학보상층(150b)이 사분파장값(λ/4)의 위상차층인 것을 중심으로 설명한다.
상기 제1 광학보상층(150b)은 면내 위상지연값(Rin)이 Rin = (nx - ny) × d 관계식을 갖고, 면상에서 제1광축(SA: Slow Axis(ne))과 제2광축(FA: Fast Axis(no))을 가질 수 있다.
상기 제1 광학보상층(150b)은 도 3에 도시된 바와 같이, 제1광축(SA)은 선편광층(150a)의 흡수축과 45°를 이루고, 제2광축(FA)은 135°(-45°)를 이룰 수 있다.
또한, 상기 제1 광학보상층(150b)은 고리형 올레핀의 개환 (공) 중합체, 고리형 올레핀의 부가 중합체, 고리형 올레핀과 에틸렌, 프로필렌 등의 α-올레핀의 공중합체 (대표적으로는, 랜덤 공중합체) 및, 이들을 불포화 카르복실산이나 그 유도체로 변성한 그래프트 변성체, 그리고, 그들 수소화물들로 형성할 수 있다. 고리형 올레핀의 구체예로는, 노르보르넨계 모노머를 들 수 있다.
또한, 상기 보호필름(170)은 상기 선편광층(150a)의 적어도 한면 상에 배치될 수 있고, 양면에 배치될 수 있다. 상기 보호필름(170)은 복수의 보호층들이 적어도 하나 이상 적층된 구조로 형성될 수 있다.
또한, 상기 보호필름(170)은 트리아세틸셀룰로오스 (TAC) 등의 셀룰로오스계 수지나, 폴리에스테르계, 폴리비닐알코올계, 폴리카보네이트계, 폴리아미드계, 폴리이미드계, 폴리에테르술폰계, 폴리술폰계, 폴리스티렌계, 폴리노르보르넨계, 폴리올레핀계, 아크릴계, 아세테이트계 등의 투명 수지로 형성될 수 있다.
또한, 아크릴계, 우레탄계, 아크릴우레탄계, 에폭시계, 실리콘계 등의 열경화형 수지 또는 자외선 경화형 수지, 실록산계 폴리머 등의 유리질계 폴리머로도 형성할 수 있다.
본 발명의 편광판 및 이를 구비한 표시장치는, 편광판의 제1 광학보상층에 제1방향으로 액정이 배향되는 제1도메인영역과 제2방향으로 액정이 배향되는 제2도메인영역을 교대로 형성하여, 시야각에 따른 색감 특성 변화를 방지한 효과가 있다.
또한, 본 발명의 편광판 및 이를 구비한 표시장치는 편광판의 제1 광학보상층에 멀티 도메인영역을 형성하고, 두께방향의 위상지연값을 갖는 제2 광학보상층을 배치하여 시야각에 따른 색감 변화를 방지하면서 색차 편차와 반사율을 줄인 효과가 있다.
도 2는 본 발명의 편광판에 배치된 선편광층 및 제1 광학보상층의 광축을 도시한 도면이고, 도 3은 상기 도 2의 제1 광학보상층의 제1 및 제2 광축과 편광층의 흡수축을 도시한 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 편광판(150)의 선편광층(150a)은 흡수축(AA)과 흡수축(AA)과 수직으로 교차하는 투과축(TA)을 구비한다.
또한, 제1 광학보상층(150b)은 도 3에 도시된 바와 같이, 면상에서 액정의 제1 광축(SA)과 제2 광축(FA)이 각각 선편광층(150a)의 흡수축(0°)에 대해 45°와 135°의 각도를 갖는다. 따라서, 사분파장값(λ/4)의 위상차층으로 기능한다.
따라서, 외부광은 선편광층(150a)을 통과하여 투과축과 평행한 편광(↕) 상태가 되고, 제1 광학보상층(150b)을 통과하면서 원편광(좌 또는 우) 상태가 된다.
그런 다음, 표시패널(110)에서 반사되고, 편광 변화 없이 원편광은 다시 제1 광학보상층(150b)으로 진행하여 선편광층(150a)의 흡수축(AA)과 평행한 편광(↔) 상태가 되어 선편광층(150a)을 통과하지 못하고 차단된다.
따라서, 외부광이 입사되면 편광판(150)의 정면 방향에서는 반사광을 차단할 수 있다.
하지만, 제1 광학보상층(150b)은 일반적으로 단일한 액정 배향 방향을 가지고 있어, 편광판(150)의 정면을 중심으로 시야각이 달라지면 외부광 반사율이 증가하고 시야각에 따른 비대칭적 색감 특성을 갖는 문제점이 있다.
이는 제1 광학보상층(150b)이 사분파장값(λ/4)의 위상차층 기능을 할 경우 정면 방향에서는 반사광을 차단할 수 있으나, 정면으로부터 시야각이 달라질 경우, 사분파장값(λ/4)의 위상차층으로 인식되지 않는다는 것을 의미한다.
예를 들어, 정면 대비 다른 각도에서는 도 3의 제1광축(SA)이 45°보다 작게 인식되고, 제2광축(FA)이 135°크게 인식되기 때문이다.
도 4a 내지 도 4c는 일반적인 편광판의 시야각에 따른 색감, 색좌표 및 시야각에 따른 반사율 특성을 도시한 도면이다.
도 4a를 참조하면, 일반적으로 편광판은 반사율을 줄이기 위해 녹색(Green) 파장(550nm)을 기준에서 사분파장값(λ/4)으로 반사율 최적 설계를 한다.
따라서, 적색(Red) 파장과 청색(B) 파장은 녹색(Green) 파장과 각각 다르기 때문에 선편광층(150a)의 투과축과 흡수축의 위상차인 일분파장값(λ)보다 작거나 큰 값을 갖는다.
이로 인하여, 시야각이 작을 경우(45°), 투과축으로부터 흡수축까지의 위상차 보다 작은 위치에 있던 적색(Red) 파장 성분이 사분파장값(λ/4) 위치에 있게 되고, 다른 녹색(Green) 및 청색(B) 파장 성분도 시프트 되어 적색 반사율이 증가한다. 따라서, 도 4a에 도시된 바와 같이, 시야각이 45°및 225°근처에서는 적색 파장의 광 반사율이 증가하여 레드이시(Reddish) 색감이 나타난다.
시야각이 큰 경우에는(135°) 위상차가 증가하여 청색(B) 파장 성분이 사분파장값(λ/4) 위치에 있게 되고, 다른 녹색(Green) 및 적색(B) 파장 성분도 시프트되어 청색(B) 반사율이 증가한다. 따라서, 135° 및 315°근처에서는 청색 파장의 광 반사율이 증가하여 블루이쉬(Bluishi) 색감이 나타난다.
도 4b를 참조하면, 제1 색좌표와 제2 색좌표를 보면, 시야각에 따라 반사광은 적색 파장과 청색 파장 대에 다수 분포되어 있는 것을 볼 수 있다. 또한, 도 4c를 참조하면, 시야각이 45°, 135°, 225°, 315°에서 광의 반사율이 증가하는 것을 볼 수 있다.
따라서, 색차(E)를 나타내는 수식에는 휘도(L) 성분이 포함되어 있는데, 반사율 증가는 휘도 증가를 의미하기 때문에 시야각이 45°, 135°, 225°, 315°인 구간에서 색차(E)가 변경된다. 이러한 색차(E) 변경은 시야각에 따른 색차(E) 편차를 크게 하여 화질 불량을 야기한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 멀티 도메인영역을 갖는 편광판을 구비한 표시장치의 구조를 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 표시장치는, 표시패널(110), 편광판(150) 및 보호필름(170)을 포함한다.
상기 편광판(150)은, 선편광층(150a)과 상기 선편광층(150a) 하부에 위치하며 제1방향으로 액정이 배향되는 제1도메인영역(D1)과 제2방향으로 액정이 배향되는 제2도메인영역(D2)을 구비한 제1 광학보상층(150b)을 포함한다.
또한, 상기 제1 광학보상층(150b)은 면내 위상지연값(Rin)이 1/4파장값(λ)을 갖고, 상기 제1도메인영역(D1)의 제1방향은 상기 선편광층(150a)의 흡수축과 45도를 이루며, 상기 제2도메인영역(D2)의 제2방향은 상기 선편광층(150a)의 흡수축과 135도를 이룬다.
또한, 상기 표시패널(110)은 액정층을 구비한 표시패널 또는 유기발광 다이오드를 구비하는 유기발광 표시패널일 수 있다.
또한, 상기 표시패널(110)은 복수의 게이트 라인과 복수의 데이터 라인이 교차되어 정의되는 복수의 서브픽셀들을 포함하는데, 상기 서브픽셀은 장방향 길이(L1)과 단방향 길이(L2)를 가질 수 있다.
또한, 상기 제1 광학보상층(150b)의 제1도메인영역(D1) 또는 제2도메인영역(D2)의 폭을 W1, W2라고 하고, W1, W2는 서로 동일할 수 있다.
상기 표시패널(110)에 배치되는 서브픽셀의 장방향의 길이(L1)는 상기 제1 및 제2 도메인영역(D1, D2)의 폭(W1, W2)와 동일하게 설계될 수 있다. 도면에서 설명하지 않았지만, 상기 제1 및 제2 도메인영역(D1, D2)의 폭(W1, W2)을 서브픽셀의 단방향의 길이(L2)와 동일하게 설계할 수 있다.
도 6a 내지 도 6c는 도 5의 표시장치에서 시야각 개선 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 5와 함께 도 6a 내지 도 6c를 참조하면, 본 발명에 따른 표시장치는 편광판(150)을 포함하고, 편광판(150)은 선편광층(150a)과 제1 광학보상층(150b)을 구비한다.
도 6a를 참조하면, 제1 광학보상층(150b)은 면내 위상지연값(Rin)이 1/4파장값(λ)을 갖고, 제1도메인영역(D1)의 제1방향은 상기 선편광층(150a)의 흡수축과 45도를 이루며, 상기 제2도메인영역(D2)의 제2방향은 상기 선편광층(150a)의 흡수축과 135도를 이룬다.
도 6b는 표시장치 정면 대비 135도 방향에서의 시야각 특성을 도시한 것이고 도 6c에서는 표시장치 정면 대비 45도 방향에서의 시야각 특성을 도시한 것이다.
시야각이 135도 방향에서는 제1 광학보상층(150b)의 제1도메인영역(D1)이 선편광층(150a)의 흡수축과 45도의 각도를 이루기 때문에 위상차가 증가하여 시야각 135도 영역에서 블루(Blue) 반사율이 증가한다.
시야각이 135도 방향에서는 제1 광학보상층(150b)의 제2도메인영역(D2)이 선편광층(150a)의 흡수축과 135도의 각도를 이루기 때문에 위상차가 감소하여 135도에서 레드(Red) 반사율이 증가한다.
하지만, 제1 광학보상층(150b)의 멀티 도메인 효과로 인하여 시야각 135도에서는 블루 반사율과 레드 반사율이 혼합되어 전체적으로 반사율이 줄어들게 된다.
마찬가지 원리에 의해 시야각이 45도인 도 6c에서는 제1 광학보상층(150b)의 제1도메인영역(D1)이 선편광층(150a)의 흡수축과 45도의 각도를 이루기 때문에 위상차가 감소하여 시야각 45도 영역에서 레드(Red) 반사율이 증가한다.
시야각이 45도 방향에서 제1 광학보상층(150b)의 제2도메인영역(D2)이 선편광층(150a)의 흡수축과 135도의 각도를 이루기 때문에 위상차가 감소하여 시야각 135도에서 블루(Blue) 반사율이 증가한다.
하지만, 제1 광학보상층(150b)의 멀티 도메인 효과로 인하여 시야각 45도에서는 레드 반사율과 블루 반사율이 혼합되어 전체적인 반사율이 줄어들게 된다.
도 7은 도 5에 따른 표시장치에서 시야각에 따른 색감, 색좌표, 색차 및 시야각에 따른 반사율 특성을 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 표시장치의 컬러 색감 특성(a), 제1 및 제2 색좌표 특성(b, c), 색차(E) 특성(d) 및 반사율 특성(e)을 도시하였다.
(a)의 컬러 색감 특성을 보면, 본 발명의 제1 광학보상층(150b)을 면내 위상지연값(Rin)이 1/4파장값(λ), 제1도메인영역(D1)의 제1방향을 선편광층(150a)의 흡수축과 45도, 제2도메인영역(D2)의 제2방향을 선편광층(150a)의 흡수축과 135도를 이루게 함으로써, 시야각이 45°및 225°근처에서 발생하던 레드이시 색감 불량이 줄어든 것을 볼 수 있다.
또한, 제1 및 제2 색좌표(b, c) 특성을 보면, 시야각에 따라 반사광에 의해 적색 파장과 청색 파장 대가 넓게 분포되었으나(도 4b), 본 발명의 제1 광학보상층(150b)을 사용함으로써, 각 컬러별 파장대가 좁게 분포되는 것을 볼 수 있다.
또한, 색차 특성(d)과 반사율 특성(e)을 보면 도 4c에서는 시야각이 45°, 135°, 225°, 315°에서 색차 특성과 광의 반사율이 증가하였으나, 도 6a 내지 도 6c에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 제1 광학보상층(150b)에 의해 색차(E) 특성과 광 반사율이 현저히 줄어든 것을 볼 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 편광판 및 이를 구비한 표시장치는, 편광판의 제1 광학보상층에 제1방향으로 액정이 배향되는 제1도메인영역과 제2방향으로 액정이 배향되는 제2도메인영역을 교대로 형성하여, 시야각에 따른 색감 특성 변화를 방지한 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 편광판 및 이를 구비한 표시장치는, 편광판의 제1 광학보상층에 멀티 도메인영역을 형성하고, 두께방향의 위상지연값을 갖는 제2 광학보상층을 배치하여 시야각에 따른 색감 변화를 방지하면서 색차 편차와 반사율을 줄인 효과가 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따라 편광판을 구비한 표시장치의 구조를 도시한 도면이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시장치는, 표시패널(110), 편광판(150) 및 보호필름(170)을 포함한다.
상기 편광판(150)은, 선편광층(150a)과, 상기 선편광층(150a) 하부에 위치하며 제1방향으로 액정이 배향되는 제1도메인영역(D1)과 제2방향으로 액정이 배향되는 제2도메인영역(D2)을 구비한 제1 광학보상층(150b)과, 상기 제1 광학보상층(150b) 하부에 위치하는 제2 광학보상층(150c)을 포함한다.
또한, 상기 제1 광학보상층(150b)은 면내 위상지연값(Rin)이 1/4파장값(λ)을 갖고, 상기 제1도메인영역(D1)의 제1방향은 상기 선편광층(150a)의 흡수축과 45도를 이루며, 상기 제2도메인영역(D2)의 제2방향은 상기 선편광층(150a)의 흡수축과 135도를 이룬다.
상기 제2 광학보상층(150c)은 C-플레이트, B-플레이트, A-플레이트 중 선택된 어느 하나로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 제2 광학보상층(150c)은 선편광층과 제1 광학보상층(150b) 사이 또는 상기 제1 광학보상층(150b) 하부에 두께방향의 위상지연값(Rth)이 상기 제1 광학보상층(150b)의 면내 위상지연값(Rin)의 0.1~0.9배인 값을 갖는다.
또한, 상기 제2 광학보상층의 두께방향의 위상지연값(Rth)은 (-)1/8파장값(λ)을 갖는다.
도 9a 내지 도 9d는 도 8의 표시장치에서 시야각 개선 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 8과 함께 도 9a 내지 도 9d를 참조하면, 본 발명의 표시장치는 표시패널(110)과 편광판(150)을 포함하고, 상기 편광판(150)은 선편광층(150a), 제1도메인영역(D1)과 제2도메인영역(D2)을 구비한 제1 광학보상층(150b) 및 제2 광학보상층(150c)을 포함한다.
도 9a의 (b)를 참조하면, 상기 제1 광학보상층(150b)은 면내 위상지연값(Rin)이 1/4파장값(λ)을 갖고, 상기 제1도메인영역(D1)의 제1방향은 상기 선편광층(150a)의 흡수축과 45도를 이루며, 상기 제2도메인영역(D2)의 제2방향은 상기 선편광층(150a)의 흡수축과 135도를 이룬다. 상기 제2 광학보상층(150c)의 편광축은 선편광층(150a)의 흡수축과 수직한 방향을 갖는다.
또한, 상기 제2 광학보상층(150c)은 선편광층과 제1 광학보상층(150b) 사이 또는 상기 제1 광학보상층(150b) 하부에 두께방향의 위상지연값(Rth)이 상기 제1 광학보상층(150b)의 면내 위상지연값(Rin)의 0.1~0.9배인 값을 갖는다.
또한, 상기 제2 광학보상층의 두께방향의 위상지연값(Rth)은 (-)1/8파장값(λ)을 갖는다.
도 9a의 (a)를 참조하면, 외부광은 선편광층(150a)과 제1 광학보상층(150b)를 통과한 제1편광(①), 제2 광학보상층(150c)을 통과한 제2편광(②), 상기 표시패널(110)에서 반사되어 제2 광학보상층(150c)을 통과한 제3편광(③), 제1 광학보상층(150b)과 선편광층(150a)을 통과한 제4편광(④)으로 구분된다. 본 발명에서는 제4편광(④)은 선편광층(150a)의 흡수축에 흡수되어 선편광층(150a)로 나오지 않는다.
도 9b와 같이, 제1 광학보상층(150b)의 제1 도메인영역(D1)과 제2 도메인영역(D2)은 선편광층(150a)의 흡수축 대비 45도와 135도를 이루기 때문에 액정은 서로 대칭되는 방향으로 배열되어 있다.
도 9c는 표시장치의 정면 대비 135도의 시야각에서 제1 광학보상층(150b)의 제1 도메인영역(D1) 또는 45도 시야각에서 제1 광학보상층(150b)의 제2 도메인영역(D2)에 대한 편광 변화를 도시한 것이다.
상기 선편광층(150a)과 제1 광학보상층(150b)를 통과한 제1편광(①)은 선편광층(150a)의 투과축에서 흡수축 방향으로 진행하고, 제2 광학보상층(150c)을 통과한 제2편광(②)과 표시패널(110)에서 반사되어 제2 광학보상층(150c)을 통과한 제3편광(③)은 상기 제2 광학보상층(150c)에 의해 선편광층(150a)의 투과축 방향으로 복귀한다.
그런 다음, 제1 광학보상층(150b)과 선편광층(150a)을 통과한 제4편광(④)은 상기 선편광층(150a)의 흡수축 방향으로 이동한다.
즉, 결과적으로 외부광이 제1 및 제2 광학보상층(150b, 150c)에 의해 제1편광(①), 제2편광(②), 제3편광(③) 및 제4편광(④) 상태가 되고, 제1편광(①)과 제4편광(④)은 90도의 각도를 이루어 편광판 외부로 광이 나오지 않게 된다. 이로 인하여 색차 감소 및 광 반사율이 감소된다.
도 9d는 표시장치의 정면 대비 135도의 시야각에서 제1 광학보상층(150b)의 제2 도메인영역(D2) 또는 45도 시야각에서 제1 광학보상층(150b)의 제1 도메인영역(D1)에 대한 편광 변화를 도시한 것이다.
상기 선편광층(150a)과 제1 광학보상층(150b)를 통과한 제1편광(①)은 선편광층(150a)의 투과축에서 흡수축 방향으로 진행하고, 제2 광학보상층(150c)을 통과한 제2편광(②)과 표시패널(110)에서 반사되어 제2 광학보상층(150c)을 통과한 제3편광(③)은 제1편광(①) 방향에서 추가적으로 선편광층(150a)의 흡수축 방향으로 진행한다.
그런 다음, 제1 광학보상층(150b)과 선편광층(150a)을 통과한 제4편광(④)은 상기 선편광층(150a)의 흡수축 방향으로 이동한다.
즉, 도 9b는 도 9a와 각 편광들의 이동 경로는 상이하지만, 결과적으로 외부광의 편광 성분들이 선평광층(150a)의 투과축에서 흡수축으로 편광판 외부로 광이 나오지 않게 된다. 이로 인하여 색차 감소 및 광 반사율이 감소된다.
도 10은 도 8에 따른 제2 광학보상층이 추가로 배치되는 경우 시야각에 따른 색감, 색좌표, 색차 및 시야각에 따른 반사율이 개선된 모습을 도시한 도면이고, 도 11은 상기 도 5와 도 8에 따른 표시장치에서 시야각에 따른 색차 및 반사율 특성을 도시한 도면이다.
도 10을 참조하면, 도 5의 표시장치의 편광판(150)에 추가적으로 제2 광학보상층(150c)이 배치된 경우, 컬러 색감 특성(a), 제1 및 제2 색좌표 특성(b, c), 색차(E) 특성(d) 및 반사율 특성(e)을 도시하였다. 이러한 특성은 도 9a 내지 도 9d에서 설명한 편광 원리에 의해 구현된다.
(a)의 컬러 색감 특성을 보면, 본 발명의 제1 광학보상층(150b)을 면내 위상지연값(Rin)이 1/4파장값(λ), 제1도메인영역(D1)의 제1방향을 선편광층(150a)의 흡수축과 45도, 제2도메인영역(D2)의 제2방향을 선편광층(150a)의 흡수축과 135도를 이루게 하고, 상기 제2 광학보상층(150c)의 선편광층(150a)과 제1 광학보상층(150b) 사이 또는 상기 제1 광학보상층(150b) 하부에 두께방향의 위상지연값(Rth)이 상기 제1 광학보상층(150b)의 면내 위상지연값(Rin)의 0.1~0.9배인 값을 갖도록 함으로써, 시야각 45°및 225°근처에서 레드이시 색감 불량 제거하였다. 특히, 제2 광학보상층(150c) 배치로 도 6에서보다 레드이시 색감 불량율이 현저히 줄어든 것을 볼 수 있다.
또한, 제1 및 제2 색좌표(b, c) 특성을 보면, 제1 광학보상층(150b)과 제2 광학보상층(150c)을 함께 사용함으로써, 각 컬러별 파장대가 도 7에서보다 더욱 좁게 분포되는 것을 볼 수 있다.
또한, 색차(E) 특성(d)과 반사율 특성(e)을 보면 도 6에서는 시야각이 45°, 135°, 225°, 315°에서 약간의 색차와 광의 반사율이 존재하였으나, 도 8의 표시장치에서는 색차(E) 특성이 거의 발생되지 않고, 광 반사율도 거의 제거된 것을 볼 수 있다.
또한, 도 11을 참조하면, 비교예는 광학보상층을 사용하지 않은 것이고 실시예 1은 제1 광학보상층(150b)을 사용한 표시장치이며, 실시예 2는 제1 및 제2 광학보상층(150c)을 사용한 표시장치이다.
비교예의 정면 대비 색차(E) 값과 좌우 대비 색차(E) 값을 보면 19.1, 29.1이나, 실시예 1에서는 10.6, 0.001, 실시예 2에서는 8.2, 0.001로 정면 대비 색차도 줄어들지만, 특히 좌우 대비 색차가 현저하게 줄어드는 것을 볼 수 있다.
또한, 비교예의 반사율을 100%로 보면, 실시예 1에서는 96%, 실시예 2에서는 43%로 줄어들어 광 반사율도 현저하게 줄어든다.
이와 같이, 본 발명에 따른 편광판 및 이를 구비한 표시장치는, 편광판의 제1 광학보상층에 제1방향으로 액정이 배향되는 제1도메인영역과 제2방향으로 액정이 배향되는 제2도메인영역을 교대로 형성하여, 시야각에 따른 색감 특성 변화를 방지한 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 편광판 및 이를 구비한 표시장치는, 편광판의 제1 광학보상층에 멀티 도메인영역을 형성하고, 두께방향의 위상지연값을 갖는 제2 광학보상층을 배치하여 시야각에 따른 색감 변화를 방지하면서 색차 편차와 반사율을 줄인 효과가 있다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 3차원 편광필름과 편광판을 구비한 표시장치의 구조를 도시한 도면이다.
도 12를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시장치는, 복수의 서브픽셀들을 구비한 표시패널(110), 상기 표시패널(110) 상에 배치된 편광판(350), 상기 편광판(350) 상에 3차원 편광 필름(180) 및 상기 3차원 편광 필름(180) 상에 보호필름(170)을 포함한다.
상기 표시패널(110)은 액정층을 구비한 표시패널 또는 유기발광 다이오드를 구비하는 유기발광 표시패널일 수 있다.
또한, 상기 표시패널(110)은 복수의 게이트 라인과 복수의 데이터 라인이 교차되어 정의되는 복수의 서브픽셀들을 포함하는데, 상기 제1 광학보상층(150b)의 제1도메인영역(D1) 또는 제2도메인영역(D2)의 폭(W1, W2)은 도 5에서 설명한 바와 같이, 상기 표시패널(110)에 배치되는 서브픽셀의 장방향의 길이 또는 단방향의 길이와 동일하게 설계할 수 있다.
또한, 상기 편광판(150)은, 선편광층(150a)과, 상기 선편광층(150a) 하부에 위치하며 제1방향으로 액정이 배향되는 제1도메인영역(D1)과 제2방향으로 액정이 배향되는 제2도메인영역(D2)을 구비한 제1 광학보상층(150b)과, 상기 제1 광학보상층(150b) 하부에 위치하는 제2 광학보상층(150c)을 포함한다.
또한, 상기 제1 광학보상층(150b)은 면내 위상지연값(Rin)이 1/4파장값(λ)을 갖고, 상기 제1도메인영역(D1)의 제1방향은 상기 선편광층(150a)의 흡수축과 45도를 이루며, 상기 제2도메인영역(D2)의 제2방향은 상기 선편광층(150a)의 흡수축과 135도를 이룬다.
상기 제2 광학보상층(150c)은 C-플레이트, B-플레이트, A-플레이트 중 선택된 어느 하나로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 제2 광학보상층(150c)은 선편광층과 제1 광학보상층(150b) 사이 또는 상기 제1 광학보상층(150b) 하부에 두께방향의 위상지연값(Rth)이 상기 제1 광학보상층(150b)의 면내 위상지연값(Rin)의 0.1~0.9배인 값을 갖는다.
또한, 상기 제2 광학보상층의 두께방향의 위상지연값(Rth)은 (-)1/8파장값(λ)을 갖는다.
이와 같이, 본 발명에 따른 편광판 및 이를 구비한 표시장치는, 편광판의 제1 광학보상층에 제1방향으로 액정이 배향되는 제1도메인영역과 제2방향으로 액정이 배향되는 제2도메인영역을 교대로 형성하여, 시야각에 따른 색감 특성 변화를 방지한 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 편광판 및 이를 구비한 표시장치는, 편광판의 제1 광학보상층에 멀티 도메인영역을 형성하고, 두께방향의 위상지연값을 갖는 제2 광학보상층을 배치하여 시야각에 따른 색감 변화를 방지하면서 색차 편차와 반사율을 줄인 효과가 있다.
이상에서의 설명 및 첨부된 도면은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 나타낸 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 구성의 결합, 분리, 치환 및 변경 등의 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
110: 표시패널
150: 편광판
170: 보호필름
150a: 선편광층
150b: 제1 광학보상층
150c: 제2 광학보상층

Claims (13)

  1. 선편광층;
    상기 선편광층 하부에 위치하며 제1방향으로 액정이 배향되는 제1도메인영역과 제2방향으로 액정이 배향되는 제2도메인영역을 구비한 제1광학보상층; 및
    상기 선편광층과 상기 제1광학보상층 사이 또는 상기 제1광학보상층 하부에 하기 식에 의해 구해지는 두께방향의 위상지연값(Rth)이 (-)1/8파장값(λ)을 갖는 제2광학보상층을 포함하고,
    상기 제1광학보상층은 하기 식에 의해 구해지는 면내 위상지연값(Rin)이 1/4파장값(λ)을 갖는 편광판.
    식: 면내 위상지연값(Rin) = (nx - ny) × d
    식: 두께방향의 위상지연값(Rth) = -[nz-(nx - ny)/2] × d
    [여기서, 상기 면내 위상지연값(Rin)은 23℃에 있어서의 파장 590㎚의 광으로 측정한 필름(층) 면내의 위상지연값을 말하며, 상기 두께방향의 위상지연값(Rth)은 23℃에 있어서의 파장 590㎚의 광으로 측정한 필름(층) 두께방향의 위상지연값을 말하고, nx는 필름(층)의 지상축 방향의 굴절률, ny는 상기 지상축에 수직인 진상축 방향의 굴절률, nz는 필름(층)의 두께방향의 굴절률, d는 필름(층)의 두께로서 두께의 단위는 ㎚이다.]
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1방향은 상기 선편광층의 흡수축과 45도를 이루고 상기 제2방향은 상기 선편광층의 흡수축과 135도를 이루는 편광판.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2 광학보상층은 C-플레이트, B-플레이트, A-플레이트 중 선택된 어느 하나로 이루어지는 편광판.
  6. 복수의 서브픽셀들을 구비한 표시패널; 및
    상기 표시패널 상에 배치된 편광판을 포함하고,
    상기 편광판은,
    선편광층과,
    상기 선편광층과 상기 표시패널 사이에 위치하며 제1방향으로 액정이 배향되는 제1도메인영역과 제2방향으로 액정이 배향되는 제2도메인영역을 구비한 제1광학보상층과,
    상기 선편광층과 상기 제1광학보상층 사이 또는 상기 제1광학보상층과 상기 표시패널 사이에 하기 식에 의해 구해지는 두께방향의 위상지연값(Rth)이 (-)1/8파장값(λ)을 갖는 제2광학보상층을 구비하고,
    상기 제1광학보상층은 하기 식에 의해 구해지는 면내 위상지연값(Rin)이 1/4파장값(λ)을 갖는 표시장치.
    식: 면내 위상지연값(Rin) = (nx - ny) × d
    식: 두께방향의 위상지연값(Rth) = -[nz-(nx - ny)/2] × d
    [여기서, 상기 면내 위상지연값(Rin)은 23℃에 있어서의 파장 590㎚의 광으로 측정한 필름(층) 면내의 위상지연값을 말하며, 상기 두께방향의 위상지연값(Rth)은 23℃에 있어서의 파장 590㎚의 광으로 측정한 필름(층) 두께방향의 위상지연값을 말하고, nx는 필름(층)의 지상축 방향의 굴절률, ny는 상기 지상축에 수직인 진상축 방향의 굴절률, nz는 필름(층)의 두께방향의 굴절률, d는 필름(층)의 두께로서 두께의 단위는 ㎚이다.]
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1방향은 상기 선편광층의 흡수축과 45도를 이루고 상기 제2방향은 상기 선편광층의 흡수축과 135도를 이루는 표시장치.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제6항에 있어서,
    상기 제2 광학보상층은 C-플레이트, B-플레이트, A-플레이트 중 선택된 어느 하나로 이루어지는 표시장치.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 표시패널은 액정층을 구비한 표시패널 또는 유기발광 다이오드를 구비하는 표시패널인 표시장치.
  12. 제6항에 있어서,
    상기 제1 광학보상층의 상기 제1도메인영역 또는 상기 제2도메인영역의 폭은 상기 표시패널에 배치되는 상기 서브픽셀의 장방향의 길이와 같은 표시장치.
  13. 제6항에 있어서,
    상기 편광판 상에 3차원 편광 필름을 더 포함하는 표시장치.
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