KR20140085130A - 다층형 광학 필름 및 표시 장치 - Google Patents

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KR20140085130A
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Abstract

광학 필름을 제시한다. 광학 필름은 nx1≥ny1≥nz1 관계를 갖는 제1 광학적 위상 지연층, 상기 제1 광학적 위상 지연층의 하측에 위치하고 nx2 ≒ ny2 < nz2의 관계를 충족하는 제2 광학적 위상 지연층, 그리고 상기 제1 광학적 위상 지연층의 상측에 위치하고 nx3 ≒ ny3 < nz3의 관계를 충족하는 제3 광학 위상 지연층을 포함한다.

Description

다층형 광학 필름 및 표시 장치{MULTILAYERED OPTICAL FILM AND DISPLAY DEVICE}
광학 필름에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 다층형 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 광학적 보상 필름이 자주 사용된다.
발광형 표시 장치, 예를 들어 유기 발광 표시 장치(organic light emitting display)의 경우, 전극 등의 금속에 의한 외부광의 반사로 인하여 시인성과 대비비가 떨어질 수 있다. 이를 줄이기 위하여 편광판과 위상차 필름을 사용하여 선편광을 원편광으로 바꾸어 줌으로써 유기 발광 표시 장치에 의하여 반사된 외부광이 바깥으로 새어 나오지 않도록 하고 있다.
수광형 표시 장치인 액정 표시 장치(liquid crystal display, LCD)는 투과형, 반투과형, 반사형등 종류에 따라 외부광의 반사 및 선글라스 효과를 해결하기 위한 방법으로 선편광을 원 편광으로 바꾸어 줌으로써 화질을 개선하고 있다.
그러나 현재 개발되어 있는 광학 보상 필름은 보상 효과가 충분하지 못할 수 있다.
광학 필름의 특성을 개선하고자 한다.
한 실시예에 따른 광학 필름은, nx1≥ny1≥nz1 관계를 갖는 제1 광학적 위상 지연층, 상기 제1 광학적 위상 지연층의 하측에 위치하고 nx2 ≒ ny2 < nz2의 관계를 충족하는 제2 광학적 위상 지연층, 그리고 상기 제1 광학적 위상 지연층의 상측에 위치하고 nx3 ≒ ny3 < nz3의 관계를 충족하는 제3 광학 위상 지연층을 포함한다.
상기 제1 광학 위상 지연층의 두께 방향 위상차를 Rth1 = [((nx1+ny1)/2 - nz1)] ×d1, 상기 제2 광학 위상 지연층의 두께 방향 위상차를 Rth2 = [((nx2+ny2)/2 - nz2)] ×d2, 상기 제3 광학 위상 지연층의 두께 방향 위상차를 Rth3 = [((nx3+ny3)/2 - nz3)] ×d3라 할 때, |Rth1|-|(Rth2+Rth3)| < 100nm의 관계가 충족될 수 있다.
상기 제2 광학 위상 지연층과 상기 제3 광학 위상 지연층은 |Rth2 - Rth3| < 150 nm의 관계를 충족할 수 있다.
상기 제2 광학 위상 지연층과 상기 제3 광학 위상 지연층은 두께 방향 위상차가 |Rth2 - Rth3| < 20 nm의 관계를 충족할 수 있다.
상기 제1 광학 위상 지연층은 사분파장판일 수 있다.
상기 제1 광학적 위상 지연층은 액정 물질로 이루어진 도포막을 포함할 수 있다.
상기 제1 광학적 위상 지연층은 액정물질을 배향시키기 위한 배향막을 포함할 수 있다.
상기 도포막은 역파장 분산성을 가질 수 있다.
상기 제1 광학적 위상 지연층은 서로 다른 광축을 가지는 이축성 광학 이방막을 하나 이상 포함할 수 있다.
상기 광학 필름은 상기 제2 광학 지연층 또는 제3 광학 지연층 중 하나 위에 위치하는 편광층을 더 포함할 수 있다.
상기 제 1광학적 위상 지연층은 사분파장판일 수 있다.
한 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치는, 유기 발광 표시판, 그리고 상기 유기 발광 표시판 위에 위치하는 광학 필름을 포함하고, 상기 광학 필름은, nx1≥ny1≥nz1 관계를 갖는 제1 광학적 위상 지연층, 상기 제1 광학적 위상 지연층의 하측에 위치하고 nx2 ≒ ny2 < nz2의 관계를 충족하는 제2 광학적 위상 지연층, 그리고 상기 제1 광학적 위상 지연층의 상측에 위치하고 nx3 ≒ ny3 < nz3의 관계를 충족하는 제3 광학 위상 지연층을 포함한다.
상기 제1 광학 위상 지연층의 두께 방향 위상차를 Rth1 = [((nx1+ny1)/2 - nz1)] ×d1, 상기 제2 광학 위상 지연층의 두께 방향 위상차를 Rth2 = [((nx2+ny2)/2 - nz2)] ×d2, 상기 제3 광학 위상 지연층의 두께 방향 위상차를 Rth3 = [((nx3+ny3)/2 - nz3)] ×d3라 할 때, |Rth1|-|(Rth2+Rth3)| < 100nm의 관계가 충족될 수 있다.
상기 제2 광학 위상 지연층과 상기 제3 광학 위상 지연층은 |Rth2 - Rth3| < 150 nm의 관계를 충족할 수 있다.
상기 제2 광학 위상 지연층과 상기 제3 광학 위상 지연층은 두께 방향 위상차가 |Rth2 - Rth3| < 20 nm의 관계를 충족할 수 있다.
상기 제1 광학 위상 지연층은 사분파장판일 수 있다.
상기 제1 광학적 위상 지연층은 액정 물질로 이루어진 도포막을 포함할 수 있다.
상기 제1 광학적 위상 지연층은 액정물질을 배향시키기 위한 배향막을 포함할 수 있다.
이와 같이 함으로써 광학 필름의 파장 의존성이 줄고 특성이 좋아진다.
도 1은 한 실시예에 따른 표시 장치용 광학 필름의 개략적인 단면도이다.
도 2는 한 실시예에 따른 표시 장치용 광학 필름의 개략적인 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시한 광학 필름의 개략적인 평면도이다.
도 5는 도 2 및 도 3에 도시한 광학 필름을 롤투롤 방식으로 제조하는 방법의 한 실시예를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 6는 한 실시예에 따른 표시 장치용 광학 필름의 개략적인 단면도이다.
도 7은 한 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 개략적인 단면도이다.
도 8은 실험예 및 비교예에 따른 광학 필름을 포함하는 실험 장치의 개략적인 단면도이다.
도 9 내지 도 11은 각각 실험예, 비교예 1, 비교예 2 및 비교예 3에 따른 실험 장치의 평균 반사율을 나타낸 그래프이다.
도 12 내지 도 15는 각각 실험예, 비교예 1, 비교예 2 및 비교예 3에 따른 실험 장치의 반사 색상을 나타낸 그래프이다.
첨부한 도면을 참고로 하여 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계 없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
먼저, 도 1 내지 도 5를 참고하여 한 실시예에 따른 표시 장치용 광학 필름에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 한 실시예에 따른 표시 장치용 광학 필름의 개략적인 단면도이고, 도 2 내지 도 4는 서로 다른 실시예에 따른 광학 필름의 광학적 위상 지연층의 개략적인 단면도이며, 도 5는 다른 실시예에 따른 광학 필름의 c-플레이층의 개략적인 단면도이다.
도 1을 참고하면, 본 실시예에 따른 표시 장치용 광학 필름(100)은 차례로 적층되어 있는 3개의 광학적 위상 지연층(optical phase retardation layer)(120, 110, 130)을 포함한다.
한 실시예에 따르면, 중간에 위치한 광학적 위상 지연층(110)의 경우, 약 550 nm 파장(앞으로 "기준 파장"이라 함)의 입사광에 대한 면내 위상차(Re)는 약 110 nm 내지 약 160nm 범위, 나아가 약 120 nm 내지 약 150 nm일 수 있다. 여기에서 면내 위상차(Re)는 Re = (nx - ny)×d 로 주어지며, d는 층의 두께, nx, ny는 두께 방향에 수직인 평면의 두 직교 방향에 대한 굴절률이다. 따라서 광학적 위상 지연층(110)은 사분파장판(quarter-wave plate)의 역할을 할 수 있다.
한 실시예에 따르면, 광학적 위상 지연층(110)의 두께 방향 위상차는 양의 값을 가질 수 있다. 두께 방향 위상차(Rth)는 Rth = {[(nx + ny)/2] - nz}×d 로 주어지며, d는 층의 두께, nz는 두께 방향의 굴절률, nx, ny는 두께 방향에 수직인 평면의 두 직교 방향에 대한 굴절률이다.
한 실시예에 따르면, 광학적 위상 지연층(110)의 각 방향 굴절률 사이의 관계는 nx ≥ ny ≥ nz 이다.
광학적 위상 지연층(110)의 광축(slow axis)은 층면에 수직인 법선축(surface normal)에 대하여 실질적으로 평행 또는 수직일 수도 있고, 법선축에 대하여 기울어져 있을 수도 있다. 또한 광학적 위상 지연층(110)의 광축은 두께 방향의 위치에 따라 변화할 수도 있다.
한 실시예에 따르면, 광학적 위상 지연층(110)은 중합체, 예를 들면 원반형 네마틱 액정(discotic nematic liquid crystal) 물질을 포함할 수 있다.
광학적 위상 지연층(110)은 단일층일 수도 있으며, 둘 이상의 막(sublayer)을 포함할 수 있다.
예를 들어 도 2를 참고하면, 한 실시예에 따른 광학적 위상 지연층(110)은 바탕막(base sublayer)(111)과 바탕막(111) 표면의 도포막(coating)(112)을 포함할 수 있다. 도포막(112)은 액정 물질을 포함할 수 있으며, 역파장 분산성을 가질 수 있다. 이와는 달리 도포막(112)은 액정이 아닌 다른 비액정성 중합체일 수 있다.
도 3을 참고하면, 다른 실시예에 따른 광학적 위상 지연층(110)은 서로 다른 광축을 가지는 둘 이상의 광학 이방막(optical anisotropic sublayer)(114, 115)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 광학적 위상 지연층(110)은 음의 복굴절성을 가지는 하부막(114)과 양의 복굴절성을 가지는 상부막(115)을 포함할 수 있으며, 하부막(114)과 상부막(115)의 광축이 틀어져 있을 수 있다. 하부막(114)에 사용될 수 있는 양의 복굴절성 재료로는 COP(cyclo-olefin polymer), COC(cyclo-olefin copolymer) 등의 수지를 들 수 있으며, 상부막(115)에 사용될 수 있는 음의 복굴절성 재료로는 [Poly(methyl methacrylate)]를 들 수 있다.
도 4를 참고하면, 다른 실시예에 따른 광학적 위상 지연층(110)은 양의 복굴절(birefringence)을 가지는 하부막(117) 및 상부막(118)과 그 사이에 위치하며 음의 복굴절을 가지는 중간막(116)을 포함한다. 하부막(117) 및 상부막(118)의 광축과 중간막(116)의 광축은 실질적으로 직교일 수 있다.
하부막(117) 및 상부막(118)에 사용될 수 있는 양의 복굴절성 재료로는 COP, COC 등의 수지를 들 수 있으며, 하부막(117) 및 상부막(118)은 각각 COP와 COC 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 중간막(116)에 사용될 수 있는 음의 복굴절성 재료로는 변성 폴리스티렌 수지, 예를 들어, 스티렌과 불포화 단량체의 공중합 수지를 들 수 있다. 그 예로는 불포화기를 포함하는 지환족 단량체와 스티렌의 공중합체를 들 수 있고, 예시적으로 SMA(styrene maleic anhydride)를 사용할 수 있다. 변성 폴리스티렌은 스티렌 반복 단위를 약 80 mol% 이상 포함하는 공중합수지일 수 있다.
본 실시예에 따른 광학적 위상 지연층(110)은 양의 복굴절을 가지는 재료와 음의 복굴절을 가지는 재료를 공압출하여 하부막(117), 중간막(116) 및 상부막(118)을 순서대로 적층한 후 이를 연신함으로써 형성할 수 있다.
광학적 위상 지연층(110)은 광학 이방층(optical anisotropic layer) 또는 광학 보상층(optical compensation layer)라고도 할 수 있다.
한 실시예에 따르면, 하부 및 상부에 위치한 광학적 위상 지연층(120, 130) 각각의 각 방향 굴절률 사이의 관계는 nx ≒ ny < nz (단, nz는 두께 방향의 굴절률, nx, ny는 두께 방향에 수직인 평면의 두 직교 방향에 대한 굴절률)일 수 있다.
하부 및 상부 광학적 위상 지연층(120, 130)은 양의 c-플레이트일 수 있으며, 편의상 앞으로 이 두 층(120, 130)을 "c-플레이트층"이라고 할 수도 있다.
한 실시예에 따르면 광학적 위상 지연층(110)의 두께 방향 위상차의 절대값과 두 c-플레이트층(120, 130)의 두께 방향 위상차 합의 절대값의 차이가 약 100 nm 미만일 수 있다. 즉, 광학 위상 지연층(110)의 두께 방향 위상차를 Rth1, 하부 및 상부 c-플레이트층(120, 130)의 두께 방향 위상차를 각각 Rth2, Rth3 라 할 때, |Rth1|-|Rth2 + Rth3| < 100 nm가 충족될 수 있다.
한 실시예에 따르면, 두 c-플레이트층(120, 130)의 두께 방향 위상차의 합의 절대값이 광학적 위상 지연층(110)의 두께 방향 위상차의 절대값과 실질적으로 동일할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 두 c-플레이트층(120, 130)의 두께 방향 위상차의 합의 절대값이 광학적 위상 지연층(110)의 두께 방향 위상차의 절대값의 약 20 % 이내, 나아가 약 10 % 이내일 수 있다.
한 실시예에 따르면, c-플레이트층(120, 130)의 두께 방향 위상차의 차이는 약 150 nm 미만, 나아가 약 20 nm 미만일 수 있다. 즉, |Rth2 - Rth3| < 150 nm 또는 |Rth2 - Rth3| < 20 nm 일 수 있다.
각각의 c-플레이트층(120, 130)의 두께 방향 위상차는 서로 같거나 서로 다를 수 있는데, 예를 들면 c-플레이트층(120, 130)의 두께 방향 위상차가 광학적 위상 지연층(110)의 두께 방향 위상차의 약 절반일 수 있다. 한 실시예에 따르면, c-플레이트층(120, 130)의 두께 방향 위상차는 약 20 % 이내, 나아가 약 10 % 이내의 차이가 있을 수 있다.
한 실시예에 따르면 c-플레이트층(120, 130)은 음 또는 양의 두께 방향 위상차를 가질 수 있다.
c-플레이트층(120, 130)은 단일층일 수도 있으며, 둘 이상의 막(sublayer)을 포함할 수 있다.
예를 들어 도 5를 참고하면, 한 실시예에 따른 c-플레이트층(120)은 바탕막(122)과 바탕막(122) 표면의 도포막(coating)(124)을 포함할 수 있다. 도포막(124)은 액정 또는 액정 특성을 가지는 재료를 포함할 수 있으며, 역파장 분산성을 가질 수 있다. 이와는 달리 도포막(124)은 액정이 아닌 다른 중합체일 수 있다.
다른 c-플레이트(130)도 도 5에 도시한 것과 같은 구조를 가질 수 있다.
c-플레이트층(120, 130)은 도포(coating), 적층(lamination, deposition), 증착(vapor deposition), 전사(transfer), 접착(adhesion), 점착(PSA , Ppressure sensitive adhesion) 등의 방법으로 광학적 위상 지연층(110)과 결합될 수 있다.
앞서 설명한 것처럼, 광학적 위상 지연층(110)이 사분파장판의 역할을 하므로 광학 필름(100) 또한 사분파장판의 역할을 할 수 있다.
앞서 설명한 것처럼, 광학적 위상 지연층(110)의 두께 방향 위상차와 c-플레이트층(120, 130)의 두께 방향 위상차가 서로 부호가 다르고, 두 c-플레이트층(120, 130)의 두께 방향 위상차의 합이 광학적 위상 지연층(110)의 두께 방향 위상차와 실질적으로 동일할 수 있으므로, 이에 따라 본 실시예에 따른 광학 필름(100)의 굴절 계수(Nz)[=(nx-nz)/(nx-ny)]는 약 0.5일 수 있다.
따라서 본 실시예에 따른 광학 필름(100)은 높은 광학적 대칭성을 가지며, 이에 따라 보상 효과를 높일 수 있다.
다음, 도 6 및 도 7을 참고하여 다른 실시예에 따른 표시 장치용 광학 필름에 대하여 상세하게 설명한다.
도 6은 한 실시예에 따른 표시 장치용 광학 필름의 개략적인 단면도이고, 도 7은 한 실시예에 따른 표시 장치용 광학 필름의 편광층의 개략적인 단면도이다.
도 6을 참고하면, 본 실시예에 따른 표시 장치용 광학 필름(200)은 광학적 위상 지연층(210)과 그 양면 위에 위치하는 한 쌍의 c-플레이트층(220, 230), 그리고 한 쪽 c-플레이트층(230) 위에 위치하는 편광층(polarization layer)(240)을 포함한다.
편광층(240)은 입사광의 편광을 선편광으로 변환시키는 선형 편광자(linear polarizer)일 수 있으며, 예를 들어 요오드(iodine)가 도핑된 PVA(poly-vinyl alcohol)를 포함할 수 있다.
편광층(240)은 단일층일 수도 있으며, 둘 이상의 막(sublayer)을 포함할 수 있다.
예를 들어 도 7을 참고하면, 한 실시예에 따른 편광층(240)은 편광막(polarization sublayer)(242)과 그 양면 위에 위치하는 한 쌍의 보호막(protection sublayer)(244, 246)을 포함할 수 있다.
보호막(244, 246)은 편광막(242)을 보호하기 위한 것으로서, 예를 들어 TAC(triacetyl cellulose)를 포함할 수 있다. 가장 바깥의 보호층(246)은 반사 방지(anti-reflection), 저반사(low-reflection), 눈부심 방지(anti-glare) 또는 하드코팅(hard coating) 등의 특성을 가질 수 있다. 두 보호층(244, 246) 중 하나는 생략할 수 있다.
광학적 위상 지연층(210)과 c-플레이트층(220, 230)은 도 1 내지 도 5을 참고로 설명한 광학적 위상 지연층(110) 및 c-플레이트층(120, 130)과 실질적으로 동일할 수 있다.
도 1 및 도 6에 도시한 광학 필름(100, 200)은 표시 장치, 특히 유기 발광 표시 장치나 액정 표시 장치 등 평판 표시 장치에 사용될 수 있다.
도 8 및 도 9를 참고하여 한 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치에 대하여 상세하게 설명한다.
도 8은 한 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 개략적인 단면도이다.
도 8을 참고하면, 한 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치(300)는 영상을 표시하는 유기 발광 표시판(310)과 그 위에 부착되어 있는 광학 필름(320)을 포함할 수 있다.
도 9를 참고하면, 유기 발광 표시판(310)은 서로 마주하는 한 쌍의 전극(314, 316)과 그 사이에 위치하며 유기 발광 물질로 이루어진 발광층(312)을 포함할 수 있다.
광학 필름(320)은 광학적 위상 지연층(322)과 그 양면 위에 위치하는 한 쌍의 c-플레이트층(324, 326), 그리고 바깥 쪽 c-플레이트층(326) 위에 위치하는 편광층(328)을 포함한다.
광학적 위상 지연층(322)과 c-플레이트층(324, 326)은 도 1 내지 도 5을 참고로 설명한 광학적 위상 지연층(110) 및 c-플레이트층(120, 130)과 실질적으로 동일할 수 있으며, 편광층(328)은 도 6 및 도 7을 참고로 설명한 편광층(240)과 실질적으로 동일할 수 있다.
이러한 유기 발광 표시 장치(300)에서는 외부광이 광학 필름(320)을 통과하여 유기 발광 표시판(310)으로 들어와서 유기 발광 표시판(310)의 반사체, 예를 들면 전극 등에 의하여 반사될 수 있다. 이 경우 외부광은 편광층(328)를 통과하여 선형 편광되고, 광학적 위상 지연층(322)과 c-플레이트층(324, 326)을 통과하면서 파장의 약 1/4만큼 지연되어 원형 편광으로 바뀔 수 있다. 광학적 위상 지연층(322)과 c-플레이트층(324, 326)을 통과한 빛은 유기 발광 표시판(310)의 반사체에 의하여 반사될 수 있고, 반사된 빛은 광학적 위상 지연층(322)과 c-플레이트층(324, 326)을 다시 통과할 수 있다. 광학적 위상 지연층(322)과 c-플레이트층(324, 326)을 다시 통과하면서 빛은 파장의 약 1/4만큼 지연되고 이에 따라 원형 편광이 다시 선형 편광으로 바뀔 수 있다. 결국 편광층(328)을 통하여 입사된 외부광은 광학적 위상 지연층(322)과 c-플레이트층(324, 326)을 두 번 통과하면서 편광축이 약 90도만큼 회전하므로 편광층(328)을 다시 통과하여 바깥으로 나가기가 거의 어렵게 된다.
이러한 광학 필름의 특성을 알아보기 위하여 LCD Master를 사용한 모의실험을 수행하였으며, 이에 대하여 도 10 내지 도 16을 참고하여 상세하게 설명한다.
도 10 및 도 11은 비교예에 따른 광학 필름의 개략적인 단면도이고, 도 12는 비교예와 실시예에 따른 광학 필름과 반사체의 결합체의 개략적인 단면도이며, 도 13은 비교예 1-1, 비교예 1-2 및 실시예 1에 따른 광학 필름 결합체의 반사율과 색상 천이를 나타낸 그래프이고, 도 14는 비교예 2-1, 비교예 2-2 및 실시예 2에 따른 광학 필름 결합체의 반사율과 색상 천이를 나타낸 그래프이고, 도 15는 비교예 3-1, 비교예 3-2 및 실시예 3에 따른 광학 필름 결합체의 반사율과 색상 천이를 나타낸 그래프이며, 도 16은 비교예 4-1, 비교예 4-2 및 실시예 4에 따른 광학 필름 결합체의 반사율과 색상 천이를 나타낸 그래프이다.
도 10에 도시한 광학 필름(400)은 광학적 위상 지연층(410)과 그 위에 위치한 편광층(420)을 포함하며, 도 11에 도시한 광학 필름(500)은 광학적 위상 지연층(510), 양의 c-플레이트층(520) 및 편광층(530)을 포함한다.
비교예 1-1에 따른 광학 필름은 도 10에 도시한 구조를 가지며 고분자 필름을 연신하여 광학적 위상 지연층(410)을 형성한 것이고, 비교예 1-2에 따른 광학 필름은 도 11에 도시한 구조를 가지며, 고분자 필름을 연신하여 광학적 위상 지연층(510)을 형성한 것이다. 실시예 1에 따른 광학 필름은 도 6에 도시한 구조를 가지며 고분자 필름을 연신하여 광학적 위상 지연층(210)을 형성한 것이다.
여기에서 광학적 위상 지연층(410, 510, 210)의 면내 위상차(Re)는 약 141 nm이고, 두께 방향 위상차(Rth)는 약 79 nm이며, 광학적 위상 지연층(410, 510, 210)의 두께는 약 50 μm로 하였다. 비교예 1-2에서 c-플레이트층(420)의 두께 방향 위상차는 약 -79 nm이고, c-플레이트층(420)의 두께는 약 1 μm로 하였다. 실시예 1에서 c-플레이트층(220, 230) 각각의 두께 방향 위상차는 약 -39 nm이고, c-플레이트층(220, 230) 각각의 두께는 약 0.5 μm로 하였다.
비교예 2-1에 따른 광학 필름은 도 10에 도시한 구조를 가지며 도 3에 도시한 것과 같이 광학적 위상 지연층(410)이 PMMA 하부막(114)과 COP 상부막(115)을 포함하는 것이고, 비교예 2-2에 따른 광학 필름은 도 11에 도시한 구조를 가지며, 도 3에 도시한 것과 같이 광학적 위상 지연층(510)이 PMMA 하부막(114)과 COP 상부막(115)을 포함하는 것이다. 실시예 2에 따른 광학 필름은 도 6에 도시한 구조를 가지며 도 3에 도시한 것과 같이 광학적 위상 지연층(210)이 PMMA 하부막(114)과 COP 상부막(115)을 포함하는 것이다.
여기에서, PMMA 하부막(114)의 면내 위상차(Re)는 약 140 nm, 두께는 약 55 μm, 그리고 광축은 약 90 도로 하였고, COP 상부막(115)의 면내 위상차(Re)는 약 280 nm, 두께는 약 44 μm, 그리고 광축은 약 22.5 도로 하였다. 비교예 2-2에서 c-플레이트층(420)의 두께 방향 위상차는 약 -100 nm로 하였고, 실시예 2에서 c-플레이트층(220, 230) 각각의 두께 방향 위상차는 약 -50 nm로 하였다.
비교예 3-1에 따른 광학 필름은 도 10에 도시한 구조를 가지며 도 4에서와 같이 광학적 위상 지연층(410)이 COP 하부막(117), SMA 중간막(116) 및 COP 상부막(118)을 포함하는 것이고, 비교예 3-2에 따른 광학 필름은 도 11에 도시한 구조를 가지며, 도 4에서와 같이 광학적 위상 지연층(510)이 COP 하부막(117), SMA 중간막(116) 및 COP 상부막(118)을 포함하는 것이다. 실시예 3에 따른 광학 필름은 도 6에 도시한 구조를 가지며 도 4에서와 같이 광학적 위상 지연층(210)이 COP 하부막(117), SMA 중간막(116) 및 COP 상부막(118)을 포함하는 것이다.
여기에서, COP 하부막(117), SMA 중간막(116) 및 COP 상부막(118)의 두께는 각각 약 64 μm, 약 45 μm, 약 64 μm로 하였고, 비교예 3-2에서 c-플레이트층(420)의 두께 방향 위상차는 약 -128 nm로 하였고, 실시예 3에서 c-플레이트층(220, 230) 각각의 두께 방향 위상차는 약 -64 nm로 하였다.
비교예 4-1에 따른 광학 필름은 도 10에 도시한 구조를 가지며 광학적 위상 지연층(410)이 도 2을 참고하여 설명한 것과 같은 방식으로 형성된 액정 도포막(112)을 포함하는 것이고, 비교예 4-2에 따른 광학 필름은 도 11에 도시한 구조를 가지며 광학적 위상 지연층(510)이 도 2을 참고하여 설명한 것과 같은 방식으로 형성된 액정 도포막(112)을 포함하는 것이다. 실시예 4에 따른 광학 필름은 도 6에 도시한 구조를 가지며 광학적 위상 지연층(210)이 액정 도포막(112)을 포함하는 것이다.
여기에서 광학적 위상 지연층(410, 510, 210)의 면내 위상차(Re)는 약 138 nm이고, 광학적 위상 지연층(410, 510, 210)의 두께는 약 3.1 μm로 하였다. 비교예 1-2에서 c-플레이트층(420)의 두께 방향 위상차는 약 -150 nm이고, c-플레이트층(420)의 두께는 약 0.85 μm로 하였다. 실시예 4에서 c-플레이트층(220, 230) 각각의 두께 방향 위상차는 약 -75 nm이고, c-플레이트층(220, 230) 각각의 두께는 약 0.44 μm로 하였다.
도 12를 참고하면, 반사체(610) 위에 비교예와 실시예에 따른 광학 필름(620)가 형성된 구조에 대하여 반사율 및 색상 천이를 계산하였다. 여기에서 반사체(620)는 이상적인 반사체를 가정하였다.
도 13을 참고하면, 비교예 1-1, 비교예 1-2, 실시예 1 중에서 실시예 1의 경우가 반사율이 가장 낮음을 알 수 있다. 비교예 1-1, 비교예 1-2, 실시예 1 중의 최대 반사율은 각각 약 4.44 %, 약 2.47 %, 약 1.45 %였고, 축 방향 반사율은 약 0.73 %, 약 0.72 %, 약 0.73 %으로 나타났으며, 실시예 1을 비교예 1-1과 비교하면 50 % 정도의 반사율 개선 효과가 있었다. 색상 천이도 실시예 1이 비교예 1-1 및 비교예 1-2에 비하여 낮게 나타났으며, 특히 측면 색상 천이가 매우 개선되었다.
도 14를 참고하면, 비교예 2-1, 비교예 2-2, 실시예 2 중에서 실시예 2의 반사율이 비교적 낮음을 알 수 있다. 비교예 2-1, 비교예 2-2, 실시예 2의 최대 반사율은 각각 약 9.5 %, 약 8.2 %, 약 6.5 %였고, 축 방향 반사율은 세 경우 모두 약 0.1 %로 나타났으며, 실시예 2를 비교예 2-1과 비교하면 14 % 정도의 반사율 개선 효과가 있었다. 색상 천이도 실시예 2가 비교예 2-1 및 비교예 2-2에 비하여 낮게 나타났으며, 특히 측면 색상 천이가 개선되었다.
도 15를 참고하면, 비교예 3-1, 비교예 3-2, 실시예 3 중에서 실시예 3의 반사율이 가장 낮음을 알 수 있다. 비교예 3-1, 비교예 3-2, 실시예 3의 최대 반사율은 각각 약 6.9 %, 약 2.6 %, 약 1.2 %였고, 축 방향 반사율은 세 경우 모두 약 0.1 %으로 나타났으며, 실시예 3을 비교예 3-1과 비교하면 약 62 %의 반사율 개선 효과가 있었다. 색상 천이도 실시예 3이 비교예 3-1 및 비교예 3-2에 비하여 낮게 나타났으며, 특히 측면 색상 천이가 개선되었다.
도 16을 참고하면, 비교예 4-1, 비교예 4-2, 실시예 4 중에서 실시예 4의 반사율이 가장 낮음을 알 수 있다. 비교예 4-1, 비교예 4-2, 실시예 4의 최대 반사율은 각각 약 4.44 %, 약 2.47 %, 약 1.45 %였고, 축 방향 반사율은 약 0.73 %, 약 0.72 %, 약 0.73 %으로 나타났으며, 실시예 4를 비교예 4-1과 비교하면 40 % 정도의 반사율 개선 효과가 있었다. 색상 천이도 실시예 4가 비교예 4-1 및 비교예 4-2에 비하여 낮게 나타났으며, 특히 측면 색상 천이가 매우 개선되었다.
그러면 실제 실험예 및 실제 비교예에 따른 광학 필름에 대하여 도 17 및 도 18을 참고하여 설명한다.
도 17은 비교예 5-1, 비교예 5-2 및 실험예 1에 따른 광학 필름을 포함하는 유기 발광 표시 장치의 반사율 및 색공간(color gamut)을 나타낸 그래프이고, 도 18은 비교예 6-1, 비교예 6-2 및 실험예 2에 따른 광학 필름을 포함하는 유기 발광 표시 장치의 반사율 및 색공간을 나타낸 그래프이다.
먼저, 액정 도포형 광학적 위상 지연층을 포함하는 비교예 5-1, 비교예 5-2 및 실험예 1에 따른 광학 필름을 제작하였다.
톨루엔(toluene)과 시클로헥사논(cyclolohexanone)이 약 7:3의 비율로 혼합된 약 66.7 wt%의 용매와 약 33.3 wt%의 역파장 분산성 액정 혼합물을 포함하는 용액을 와이어바(wire bar)를 이용하여 약 40 μm두께의 TAC 필름에 약 4 μm 두께로 도포(coating)한 후, 약 65 ℃에서 약 60 초 동안 건조하였다. 이어 결과물을 약 80 mW의 자외선을 약 10 초 동안 조사하여 경화시켜 역파장 분산성 액정 광학적 위상 지연층을 제작하였다. 제작된 광학적 위상 지연층의 면내 위상차(Re)가 약 132 ± 3 nm였고, 두께 방향 위상차(Rth)는 약 90 nm ± 3 nm였다.
약 15.0 wt%의 양의 c-플레이트 고분자 혼합물을 약 85 wt%의 메틸이소부틸케톤(MIBK) 용매에 용해한 용액을 와이어바를 이용하여 약 80 μm 두께의 COP 필름(이형 필름)에 약 2 μm 또는 약 4 μm 두께로 도포한 후, 약 80 ℃에서 약 180 초 동안 건조하여 c-플레이트층을 제작하였다. 제작된 c-플레이트층의 지연값은, 두께가 2 μm인 경우에 면내 위상차(Re)가 약 3 ± 3 nm였고, 두께 방향 위상차(Rth)가 약 -45 ± 3 nm였으며, 두께가 4 μm인 경우 면내 위상차(Re)가 3 ± 3 nm였고, 두께 방향 위상차(Rth)가 약 -90 ± 3 nm였다.
이상에서 지연값은 Axo scan 장비를 이용하여 측정하였다.
이와 같이 제작한 광학적 위상 지연층 (및 c-플레이트층)과 PVA 편광층을 합지하여 도 10에 도시한 구조를 가지는 비교예 5-1의 광학 필름, 도 11에 도시한 구조를 가지는 비교예 5-2의 광학 필름, 그리고 도 6에 도시한 구조를 가지는 실험예 1의 광학 필름을 제작하였다. 비교예 5-2의 광학 필름에 포함된 c-플레이트층은 두께 약 4 μm이고 두께 방향 위상차(Rth)가 약 -90 nm인 것이고, 실험예 1의 광학 필름에 포함된 c-플레이트층은 각각 두께 약 2 μm이고 두께 방향 위상차(Rth)가 약 -45 nm인 것이다. 액정 광학적 위상 지연층에 점착제를 바른 다음, c-플레이트층을 전사하는 방식으로 합지하였다. 실험예 1의 광학 필름은 액정 광학적 위상 지연층 양면에 c-플레이트층을 합지하여 제조하였다.
이와 같이 제작한 광학 필름(편광층 제외)의 결과적인 지연값은, 비교예 5-1의 경우 면내 위상차(Re)가 약 132 nm, 두께 방향 위상차(Rth)가 약 92 nm였고, 비교예 5-2의 경우 면내 위상차(Re)가 약 131 nm, 두께 방향 위상차(Rth)가 약 -5 nm였고, 실험예 1의 경우 면내 위상차(Re)가 약 134 nm, 두께 방향 위상차(Rth)가 약 -4 nm였다.
비교예와 실험예의 광학 필름을 유기 발광 표시판(OLED panel)에 부착한 후, EZ contrast 장비를 이용하여 반사율 및 컬러특성을 측정하였으며, 그 결과가 도 17에 도시되어 있다.
극각(polar angle) 약 8도에서의 반사율은 비교예 5-1, 비교예 5-2, 실험예 1의 순서로 각각 약 6.0 %, 약 6.2 %, 약 5.2 %로, 실험예 1의 경우가 가장 낮았다. 극각 약 45도에서의 반사율은 실험예 1이 약 7.0 %으로 비교예 5-1과 비교예 5-2의 약 7.4 %에 비해 낮았다.
컬러 특성을 보면, 극각 약 8도에서 Δa*b*가 비교예 5-1, 비교예 5-2, 실험예 1의 순서로 각각 약 10.7, 약 11.9, 약 7.5로, 실험예 1의 경우가 가장 낮았다. 극각 약 45도에서는 Δa*b*가 비교예 5-1, 비교예 5-2, 실험예 1의 순서로 각각 약 9.9, 10.0, 6.0으로, 실험예 1의 경우가 매우 낮았다. 극각 약 65도에서 Δa*b*가 비교예 5-1, 비교예 5-2, 실험예 1의 순서로 각각 약 9.8, 약 11.6, 약 8.4로, 실험예 1의 경우가 비교적 낮았다.
다음, 연신형 광학적 위상 지연층을 포함하는 비교예 6-1, 비교예 6-2 및 실험예 2에 따른 광학 필름을 제작하였다.
연신형 광학적 위상 지연층과 앞서 설명한 방법으로 제조한 c-플레이트층 및 편광층을 합지하여 도 10에 도시한 구조를 가지는 비교예 6-1의 광학 필름, 도 11에 도시한 구조를 가지는 비교예 6-2의 광학 필름, 그리고 도 6에 도시한 구조를 가지는 실험예 2의 광학 필름을 제작하였다. 비교예 6-2의 광학 필름에 포함된 c-플레이트층은 두께 약 4 μm이고 두께 방향 위상차(Rth)가 약 -90인 것이고, 실험예 2의 광학 필름에 포함된 c-플레이트층은 각각 두께 약 2 μm이고 두께 방향 위상차(Rth)가 약 -45 nm인 것이다.
이와 같이 제작한 광학 필름의 결과적인 지연값은, 비교예 6-1의 경우 면내 위상차(Re)가 약 145 nm, 두께 방향 위상차(Rth)가 약 92 nm였고, 비교예 6-2의 경우 면내 위상차(Re)가 약 144 nm, 두께 방향 위상차(Rth)가 약 -4 nm였고, 실험예 1의 경우 면내 위상차(Re)가 약 145 nm, 두께 방향 위상차(Rth)가 약 -6 nm였다.
비교예와 실험예의 광학 필름을 유기 발광 표시판(OLED panel)에 부착한 후, EZ contrast 장비를 이용하여 반사율 및 컬러특성을 측정하였으며, 그 결과가 도 18에 도시되어 있다.
극각 약 45도에서의 반사율은 비교예 6-1, 비교예 6-2, 실험예 2의 순서로 각각 약 .8 %, 약 6.5 %, 약 6.4 %로, 실험예 2의 경우가 다소 낮았다. 극각 약 65도에서의 반사율은 비교예 6-1, 비교예 6-2, 실험예 2의 순서로 각각 약 13.4 %, 약 12.7 %, 약 12.2 %로, 실험예 2의 경우가 다소 낮았다.
컬러 특성을 보면, 극각 약 45도에서 Δa*b*가 비교예 6-1, 비교예 6-2, 실험예 2의 순서로 각각 약 1.7, 약 4.0, 약 2.5로, 실험예 1의 경우가 비교예 2에 비하여 낮았다. 극각 약 65도에서는 Δa*b*가 비교예 6-1, 비교예 6-2, 실험예 2의 순서로 각각 약 7.5, 약 9.2, 약 7.7로, 실험예 2의 경우가 비교예 2에 비하여 낮았다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.
100, 200, 320, 400, 500, 620: 광학 필름
110, 210, 322, 410, 510: 광학적 위상 지연층
111: 광학적 위상 지연층의 바탕막
112: 광학적 위상 지연층의 도포막
114, 115: 광학적 위상 지연층의 광학 이방막
116: 광학적 위상 지연층의 중간막
117: 광학적 위상 지연층의 하부막
118: 광학적 위상 지연층의 상부막
120, 130, 220, 230, 324, 326, 520: c-플레이트층
122: c-플레이트층의 바탕막
124: c-플레이트층의 도포막
240, 328, 420, 530: 편광층
242: 편광막
244, 246: 보호막
300: 유기 발광 표시 장치
312: 발광층
314, 316: 전극

Claims (17)

  1. nx1≥ny1≥nz1 관계를 갖는 제1 광학적 위상 지연층,
    상기 제1 광학적 위상 지연층의 하측에 위치하고 nx2 ≒ ny2 < nz2의 관계를 충족하는 제2 광학적 위상 지연층, 그리고
    상기 제1 광학적 위상 지연층의 상측에 위치하고 nx3 ≒ ny3 < nz3의 관계를 충족하는 제3 광학 위상 지연층
    을 포함하는 광학 필름.
  2. 제1항에서,
    상기 제1 광학 위상 지연층의 두께 방향 위상차를 Rth1 = [((nx1+ny1)/2 - nz1)] ×d1,
    상기 제2 광학 위상 지연층의 두께 방향 위상차를 Rth2 = [((nx2+ny2)/2 - nz2)] ×d2,
    상기 제3 광학 위상 지연층의 두께 방향 위상차를 Rth3 = [((nx3+ny3)/2 - nz3)] ×d3라 할 때,
    |Rth1|-|(Rth2+Rth3)| < 100 nm의 관계가 충족되는
    광학 필름.
  3. 제2항에서,
    상기 제2 광학 위상 지연층과 상기 제3 광학 위상 지연층은 |Rth2 - Rth3| < 150 nm의 관계를 충족하는 광학필름.
  4. 제3항에서,
    상기 제2 광학 위상 지연층과 상기 제3 광학 위상 지연층은 두께 방향 위상차가 |Rth2 - Rth3| < 20nm의 관계를 충족하는 광학필름.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에서,
    상기 제1 광학 위상 지연층은 사분파장판인 광학 필름.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에서,
    상기 제1 광학적 위상 지연층은 액정 물질로 이루어진 도포막을 포함하는 광학 필름.
  7. 제6항에서,
    상기 제1 광학적 위상 지연층은 액정물질을 배향시키기 위한 배향막을 포함하는 광학 필름.
  8. 제6항에서,
    상기 도포막은 역파장 분산성을 가지는 광학 필름.
  9. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에서,
    상기 제1 광학적 위상 지연층은 서로 다른 광축을 가지는 이축성 광학 이방막을 하나 이상 포함하는 광학 필름.
  10. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에서,
    상기 제2 광학 지연층 또는 제3 광학 지연층 중 하나 위에 위치하는 편광층을 더 포함하는 광학 필름.
  11. 제10항에서,
    상기 제 1광학적 위상 지연층은 사분파장판인 광학 필름.
  12. 유기 발광 표시판, 그리고
    상기 유기 발광 표시판 위에 위치하는 광학 필름
    을 포함하고,
    상기 광학 필름은,
    nx1 ≥ ny1 ≥ nz1 관계를 갖는 제1 광학적 위상 지연층,
    상기 제1 광학적 위상 지연층의 하측에 위치하고 nx2 ≒ ny2 < nz2의 관계를 충족하는 제2 광학적 위상 지연층,
    상기 제1 광학적 위상 지연층의 상측에 위치하고 nx3 ≒ ny3 < nz3의 관계를 충족하는 제3 광학 위상 지연층, 그리고
    상기 제2 광학적 위상 지연층 위에 위치하는 편광층
    을 포함하는인
    유기 발광 표시 장치.
  13. 제12항에서,
    상기 제1 광학 위상 지연층의 두께 방향 위상차를 Rth1 = [((nx1+ny1)/2 - nz1)] ×d1,
    상기 제2 광학 위상 지연층의 두께 방향 위상차를 Rth2 = [((nx2+ny2)/2 - nz2)] ×d2,
    상기 제3 광학 위상 지연층의 두께 방향 위상차를 Rth3 = [((nx3+ny3)/2 - nz3)] ×d3라 할 때,
    |Rth1|-|(Rth2+Rth3)| < 100nm의 관계를 충족하는 광학 필름을 포함하는
    유기 발광 표시 장치.
  14. 제12항에서,
    상기 제2 광학 위상 지연층과 상기 제3 광학 위상 지연층은 두께 방향 위상차가 |Rth2 - Rth3| < 20 nm의 관계를 충족하는 광학 필름을 포함하는
    유기 발광 표시 장치.
  15. 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에서,
    상기 제1 광학적 위상 지연층은 사분파장판인 유기 발광 표시 장치.
  16. 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에서,
    상기 제1 광학적 위상 지연층은 액정 물질로 이루어진 도포막인 유기 발광 표시 장치.
  17. 제16항에서,
    상기 제1 광학적 위상 지연층은 액정물질을 배향시키기 위한 배향막을 포함하는 유기 발광 표시 장치.
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