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KR102528299B1 - 위상차필름 및 이를 구비한 플렉서블 디스플레이 장치 - Google Patents

위상차필름 및 이를 구비한 플렉서블 디스플레이 장치 Download PDF

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KR102528299B1
KR102528299B1 KR1020160064235A KR20160064235A KR102528299B1 KR 102528299 B1 KR102528299 B1 KR 102528299B1 KR 1020160064235 A KR1020160064235 A KR 1020160064235A KR 20160064235 A KR20160064235 A KR 20160064235A KR 102528299 B1 KR102528299 B1 KR 102528299B1
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South Korea
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liquid crystal
plate
tilt
film
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이희영
최석
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삼성디스플레이 주식회사
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Abstract

본 발명은 필름의 길이방향 축을 X축, 상기 X축에 수직한 필름의 폭방향 축을 Y축, 상기 X축 및 상기 Y축에 수직한 필름의 두께방향 축을 Z축이라 하고, 각각의 축방향 굴절률을 nx, ny, nz라 할 때, nx≠ny<nz의 재질을 갖는 액정층을 구비한, 적층구조의 2m(m은 양의 정수)개의 틸트 +C플레이트들 및 상기 2m개의 틸트 +C플레이트들 상에 배치되는 +A플레이트를 구비하는, 위상차필름을 제공한다.

Description

위상차필름 및 이를 구비한 플렉서블 디스플레이 장치{Retardation film and flexible display apparatus comprising the same}
본 발명의 실시예들은 위상차필름 및 이를 구비한 플렉서블 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 디스플레이 장치가 휘거나 접히는 경우에도 고품질의 이미지를 디스플레이할 수 있는 위상차필름 및 이를 구비한 플렉서블 디스플레이 장치에 관한 것이다.
근래에 디스플레이 장치는 휴대가 가능한 박형의 디스플레이 장치로 대체되는 추세이다. 특히 최근에는 사용자가 원하는 때에 휘거나 접을 수 있는 플렉서블 디스플레이 장치 또는 제조 공정에서 휘거나 접는 단계를 구비하는 플렉서블 디스플레이 장치의 시장이 확대되고 있다.
한편, 유기발광 디스플레이 장치나 액정 디스플레이 장치 등의 경우, 광범위한 시야각에서 높은 콘트라스트비를 갖는 이미지를 구현하기 위해 편광필름과 함께 위상차필름을 사용한다.
그러나 종래의 위상차필름의 경우, 평판 형태의 디스플레이 장치에 적합하게 고안되어 있어, 이를 휘거나 접을 수 있는 플렉서블 디스플레이 장치에 그대로 적용하는 경우 시야각에 따라 색좌표값이 변화하는 소위 색변이(color shift)가 발생하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 상세하게는 디스플레이 장치가 휘거나 접히는 경우에도 고품질의 이미지를 디스플레이할 수 있는 위상차필름 및 이를 구비한 플렉서블 디스플레이 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 필름의 길이방향 축을 X축, 상기 X축에 수직한 필름의 폭방향 축을 Y축, 상기 X축 및 상기 Y축에 수직한 필름의 두께방향 축을 Z축이라 하고, 각각의 축방향 굴절률을 nx, ny, nz라 할 때, nx≠ny<nz의 재질을 갖는 액정층을 구비한, 적층구조의 2m(m은 양의 정수)개의 틸트 +C플레이트들 및 상기 2m개의 틸트 +C플레이트들 상에 배치되는 +A플레이트;를 구비하는, 위상차필름이 제공된다.
상기 액정층은 상기 Z축에 대하여 기울어진 장축을 갖는 액정분자들을 포함하고, 상기 2m개의 틸트 +C플레이트들 중에서, m개의 틸트 +C플레이트들의 액정분자들의 장축과, 나머지 m개의 틸트 +C플레이트들의 액정분자들의 장축은, 상기 X축에 대하여 서로 대칭을 이룰 수 있다.
상기 액정층은 상기 Z축에 대하여 기울어지도록 배향된 코팅층일 수 있다.
상기 +A플레이트는 상기 X축과 평행하도록 수평 배향된 수평액정층을 구비할 수 있다.
상기 +A플레이트는 사분파장판(quarter wave plate: λ/4 plate)일 수 있다.
상기 +A플레이트는 역파장 분산 특성(reverse wavelength dispersion)을 가질 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 바나나형 액정분자들을 포함하는 액정층을 구비한, 적어도 하나의 틸트 +C플레이트 및 상기 적어도 하나의 틸트 +C플레이트 상에 배치되는 +A플레이트를 구비하는, 위상차필름이 제공된다.
필름의 길이방향 축을 X축이라 할 때, 상기 바나나형 액정분자들은, 상기 X축 방향으로 굽은 형상을 가질 수 있다.
필름의 길이방향 축을 X축이라 할 때, 상기 바나나형 액정분자들은, 상기 X축과 평행하게 연장된 중심선을 대칭축으로 하는 선대칭 형상을 가질 수 있다.
상기 적어도 하나의 틸트 +C플레이트는, 적층구조의 2m(m은 양의 정수)개의 플레이트들을 포함하고, 상기 2m개의 플레이트들 중에서, m개의 플레이트들의 바나나형 액정분자들의 굽은 방향과, 나머지 m개의 플레이트들의 바나나형 액정분자들의 굽은 방향이 서로 반대일 수 있다.
필름의 길이방향 축을 X축이라 할 때, 상기 +A플레이트는 상기 X축과 평행하도록 수평 배향된 수평액정층을 구비할 수 있다.
상기 +A플레이트는 사분파장판(quarter wave plate: λ/4 plate)일 수 있다.
상기 +A플레이트는 역파장 분산 특성을 가질 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 기판, 상기 기판 상에 배치되어 휘거나 접힐 수 있고, 복수개의 유기발광소자들을 구비하는 디스플레이부, 상기 디스플레이부 상에 배치되는 편광필름 및 상기 디스플레이부와 상기 편광필름 사이에 개재된 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항의 위상차필름을 구비하는, 플렉서블 디스플레이 장치가 제공된다.
상기 디스플레이부는 상기 유기발광소자들의 발광 방향으로 볼록해지도록 휘거나 접힐 수 있다.
상기 디스플레이부의 휘거나 접히는 부분의 곡률중심은, 상기 편광필름보다 상기 디스플레이부에 더 인접할 수 있다.
상기 디스플레이부 상에 상기 2m개의 틸트 +C플레이트들 또는 상기 적어도 하나의 틸트 +C플레이트가 위치할 수 있다.
상술한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 디스플레이 장치가 휘거나 접히는 경우에도 시야각에 따른 색변이를 감소시켜 고품질의 이미지를 디스플레이할 수 있는 위상차필름 및 플렉서블 디스플레이 장치를 구현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이 장치를 이용한 전자 장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 위상차필름을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 위상차필름의 굴절률을 설명하기 위한 도면이다.
도 5a는 도 3의 위상차필름의 휘거나 접힌 모습을 도시한 단면도이다.
도 5b는 도 3의 위상차필름을 구비한 디스플레이 장치의 시야각에 따른 휘도 편차를 도시한 그래프이다.
도 6a는 비교예에 따른 위상차필름의 휘거나 접힌 모습을 도시한 단면도이다.
도 6b는 비교예에 따른 위상차필름을 구비한 디스플레이 장치의 시야각에 따른 휘도 편차를 도시한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 위상차필름을 도시한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 위상차필름을 도시한 단면도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 위상차필름을 도시한 단면도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 위상차필름을 도시한 단면도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예들을 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고, 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 명세서에서 사용되는 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 명세서에서 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분"위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
본 명세서에서 사용되는 x축, y축 및 z축은 직교 좌표계 상의 세 축으로 한정되지 않고, 이를 포함하는 넓은 의미로 해석될 수 있다. 예를 들어, x축, y축 및 z축은 서로 직교할 수도 있지만, 서로 직교하지 않는 서로 다른 방향을 지칭할 수도 있다.
이하, 본 발명에 따른 실시예들을 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명함에 있어 실질적으로 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이 장치를 이용한 전자 장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 1을 참조하면, 전자 장치(1)는 적어도 일부가 휘거나 접힐 수 있는 장치로서, 휴대폰, 태블릿 PC, 각종 웨어러블(wearable) 기기 등을 예로 들 수 있다. 전자 장치(1)는 사용자에게 이미지가 디스플레이되는 디스플레이면(DS)을 갖는데, 이러한 디스플레이면(DS)을 통해 사용자가 정보검색, 사진 및 동영상 감상 등의 작업을 수행하게 된다.
전자 장치(1)에 구비된 플렉서블 디스플레이 장치는 디스플레이부(200), 봉지부(300), 광학필름부(400) 등을 구비한다. 이때 상기 플렉서블 디스플레이 장치는 디스플레이부(200) 상에 봉지부(300)가 배치되고, 봉지부(300) 상에 광학필름부(400)가 배치되는 구조를 가지며, 광학필름부(400), 봉지부(300), 디스플레이부(200)의 순으로 전자 장치(1)의 디스플레이면(DS)에 인접하게 배치된다. 한편, 디스플레이부(200)의 디스플레이소자(미도시)는 디스플레이면(DS)에 이미지가 디스플레이될 수 있도록 디스플레이면(DS) 방향으로 발광하게 된다.
전자 장치(1)는 디스플레이면(DS)이 볼록해지는 방향으로 휘거나 접힐 수 있다. 구체적으로는, 전자 장치(1)의 휘거나 접히는 영역인 벤딩영역(B)에서 디스플레이부(200)의 곡면의 적어도 일부를 공유하는 곡률원의 중심인 곡률중심(O)이 광학필름부(400)보다 디스플레이부(200)에 더 인접할 수 있다. 따라서, 전자 장치(1)의 디스플레이면(DS)에는 인장응력(T)이 작용하고, 전자 장치(1)의 디스플레이면(DS)의 반대면에는 압축응력(미도시)이 작용하게 된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이 장치를 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 위상차필름을 개략적으로 도시한 단면도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 위상차필름의 굴절률을 설명하기 위한 도면이다.
도 2에 도시된 플렉서블 디스플레이 장치(10)는 유기발광소자(organic light emitting diode: OLED)를 디스플레이소자로 하는 유기발광 디스플레이 장치일 수 있다. 물론 본 발명의 실시예들이, 유기발광소자 외의 다른 형태의 디스플레이소자를 구비하는 디스플레이 장치를 배제하는 것은 아니다. 이하에서는 설명의 편의를 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이 장치(10)가 유기발광 디스플레이 장치인 경우를 중심으로 구체적으로 설명한다.
먼저 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이 장치(10)는 기판(100), 디스플레이부(200), 봉지부(300) 및 광학필름부(400)를 구비한다.
도 2에 도시된 바와 같이 맨 먼저 백플레인을 준비한다. 여기서 백플레인이라 함은 기판(100) 상에 디스플레이부(200)가 배치된 것으로, 적어도 기판(100)과, 기판(100) 상에 형성된 복수개의 제1전극들(210R, 210G, 210B)과, 복수개의 제1전극들(210R, 210G, 210B) 각각의 중앙부를 포함한 적어도 일부를 노출시키도록 형성된 화소정의막(180)을 포함하는 것으로 이해할 수 있다. 이때 화소정의막(180)은 기판(100)을 중심으로 할 시 복수개의 제1전극들(210R, 210G, 210B)보다 (+z 방향으로) 돌출된 형상을 가질 수 있다.
기판(100)은 글라스재, 금속재, 또는 PET(Polyethylene terephthalate), PEN(Polyethylene naphthalate), 폴리이미드(Polyimide) 등과 같은 플라스틱재 등, 다양한 재료로 형성된 것일 수 있다.
복수개의 제1전극들(210R, 210G, 210B)은 화소전극들로 이해할 수 있다. 화소전극들 중 화소전극(210B)은 제1화소전극으로, 화소전극(210R)은 제2화소전극으로, 화소전극(210G)은 제3화소전극으로 이해할 수 있다. 제1화소전극 내지 제3화소전극 상에 형성되는 중간층이 상이할 수 있기 때문이다. 이하에서는 편의상 제1전극, 제1화소전극, 제2화소전극 및 제3화소전극이 아닌, 화소전극(210R), 화소전극(210G) 및 화소전극(210B)이라는 용어를 사용한다.
화소전극들(210R, 210G, 210B)은 (반)투명전극 또는 반사전극일 수 있다. (반)투명전극일 경우, 화소전극들(210R, 210G, 210B)은 예컨대 인듐틴옥사이드(ITO; indium tin oxide), 인듐징크옥사이드(IZO; indium zinc oxide), 징크옥사이드(ZnO; zinc oxide), 인듐옥사이드(In2O3 indium oxide), 인듐갈륨옥사이드(IGO; indium gallium oxide) 또는 알루미늄징크옥사이드(AZO; aluminium zinc oxide)를 포함할 수 있다. 화소전극들(210R, 210G, 210B)이 반사전극일 경우에는 Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr 또는 이들의 화합물 등을 포함하는 반사막과, ITO, IZO, ZnO 또는 In2O3로 형성된 막을 포함할 수 있다. 물론 화소전극들(210R, 210G, 210B)의 구성 및 재료가 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 변형이 가능하다.
이러한 화소전극들(210R, 210G, 210B)은 기판(100)의 디스플레이영역 내에 위치할 수 있다.
화소정의막(180)은 각 부화소들에 대응하는 개구, 즉 화소전극들(210R, 210G, 210B) 각각의 중앙부 또는 화소전극들(210R, 210G, 210B) 전체가 노출되도록 하는 개구를 가짐으로써 화소를 정의하는 역할을 할 수 있다. 또한, 화소정의막(180)은 화소전극들(210R, 210G, 210B)의 단부와 화소전극들(210R, 210G, 210B) 상부의 대향전극(미도시) 사이의 거리를 증가시킴으로써 화소전극들(210R, 210G, 210B)의 단부에서 아크 등이 발생하는 것을 방지하는 역할을 할 수 있다.
물론 백플레인은 필요에 따라 그 외의 다양한 구성요소를 더 포함할 수 있다. 예컨대, 도 2에 도시된 바와 같이 기판(100) 상에 박막트랜지스터(TFT)나 커패시터(Cap)가 배치될 수 있다. 그리고 불순물이 박막트랜지스터(TFT)의 반도체층으로 침투하는 것을 방지하기 위해 형성된 버퍼층(110), 박막트랜지스터(TFT)의 반도체층과 게이트전극을 절연시키기 위한 게이트절연막(130), 박막트랜지스터(TFT)의 소스전극/드레인전극과 게이트전극을 절연시키기 위한 층간절연막(150) 및 박막트랜지스터(TFT)를 덮으며 상면이 대략 평평한 평탄화막(170) 등이나 다른 구성요소들을 구비할 수 있다.
이와 같이 백플레인을 준비한 후, 도 2에 도시된 바와 같이 중간층들(220R, 220G, 220B)이 배치된다. 중간층들(220R, 220G, 220B)은 발광층을 포함하는 다층 구조일 수 있는데, 이 경우 중간층들(220R, 220G, 220B)은 도시된 바와 달리 일부 층은 기판(100)의 전면(全面)에 대략 대응하는 공통층일 수 있고, 다른 일부 층은 화소전극들(210R, 210G, 210B)에 대응하도록 패터닝된 패턴층일 수 있다. 중간층들(220R, 220G, 220B)은 저분자물질 또는 고분자물질로 형성될 수 있으며, 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층 및/또는 전자주입층 등을 포함할 수 있다. 형성방법은 증착법, 스핀코팅법, 잉크젯프린팅법 및/또는 레이저열전사법 등의 다양한 방법을 이용할 수 있다.
중간층들(220R, 220G, 220B) 상에는 대향전극(230)이 배치된다. 대향전극(230)은 (반)투명 전극 또는 반사형 전극일 수 있다. 대향전극(230)이 (반)투명 전극일 때에는 일함수가 작은 금속 즉, Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Al, Ag, Mg 및 이들의 화합물로 형성된 층과 ITO, IZO, ZnO 또는 In2O3 등의 (반)투명 도전층을 가질 수 있다. 대향전극(230)이 반사형 전극일 때에는 Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Al, Ag, Mg 및 이들의 화합물로 형성된 층을 가질 수 있다. 물론 대향전극(230)의 구성 및 재료가 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 변형이 가능함은 물론이다.
이와 같이 형성된 디스플레이부(200) 상에는 봉지부(300)가 배치된다. 봉지부(300)는 화소전극들(210R, 210G, 210B), 중간층들(220R, 220G, 220B) 및 대향전극(230)을 포함하는 디스플레이소자들을 외부의 산소나 수분 등과 같은 불순물로부터 보호하는 역할을 한다.
봉지부(300)는 적어도 하나의 무기막과 적어도 하나의 유기막을 포함할 수 있다. 이때 봉지부(300)는 적어도 하나의 무기막과 적어도 하나의 유기막이 교번하여 반복적으로 적층된 구조를 가질 수 있다. 일 실시예로, 봉지부(300)는 적층순서에 따라 제1무기막(311), 제2무기막(312), 제3무기막(313)을 구비하고, 제1무기막(311)과 제2무기막(312) 사이에는 제1유기막(321)이 개재되며, 제2무기막(312)과 제3무기막(313) 사이에는 제2유기막(322)이 개재될 수 있다. 그러나, 봉지부(300)의 구조가 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 무기막 및 유기막의 개수는 물론이고, 무기막 및 유기막의 적층순서 또한 설계에 따라 적절하게 변형될 수 있다.
봉지부(300)의 유기막들(321, 322)은 고분자로 형성되며, 바람직하게는 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리이미드, 폴라카보네이트, 에폭시, 폴리에틸렌 및 폴리아크릴레이트 중 어느 하나로 형성되는 단일막 또는 적층막일 수 있다. 봉지부(300)의 무기막들(311, 312, 313)은 금속 산화물 또는 금속 질화물을 포함하는 단일막 또는 적층막일 수 있다.
상술한 바와 같이 봉지부(300)는 무기물 및/또는 유기물을 포함하는 박막 형태의 절연막들이 적층되어 있는 구조를 가짐으로써, 플렉서블 디스플레이 장치(10)가 휘거나 접힐 때 봉지부(300)에 유연성을 부여하게 되어 봉지부(300)의 파손을 방지할 수 있다.
봉지부(300) 상에는 광학필름부(400)가 배치된다. 광학필름부(400)는 위상차필름(R) 및 편광필름(P)을 구비한다. 위상차필름(R)은 틸트 +C플레이트층(410) 및 +A플레이트층(420)을 구비한다. 편광필름(P)은 편광층(430)을 구비하고, 편광층(430) 상에는 지지층(435)이 배치될 수 있다. 한편, 도 2에서는 위상차필름(R)의 틸트 +C플레이트층(410)이 2개의 층들을 구비하는 것으로 도시되어 있으나, 이와 다르게 단일층 또는 3개 이상의 층들을 구비하는 것도 얼마든지 가능하다.
봉지부(300)와 광학필름부(400) 사이에는 제1점착층(405)이 개재될 수 있다. 제1점착층(405)은 봉지부(300) 상에 광학필름부(400)가 견고하게 부착될 수 있도록 접착력을 갖는 재질로 형성될 수 있다. 또한, 제1점착층(405)은 외부로부터의 충격이 봉지부(300)로 전달되는 것을 방지하는 완충재의 역할을 할 수도 있다. 예컨대, 제1점착층(405)은 감압접착제(pressure sensitive adhesive: PSA)일 수 있다.
제1점착층(405) 상에는 틸트 +C플레이트층(410)이 배치된다. 틸트 +C플레이트층(410)은 2m(m은 양의 정수)개의 틸트 +C플레이트들이 적층된 구조를 갖는다. 여기서 틸트 +C플레이트층(410)을 구성하는 틸트 +C플레이트를 정의하기 위해서는, 위상차필름의 굴절률에 대한 정의가 선행되어야 한다.
도 4를 참조하면, X축은 위상차필름의 길이방향 축을, Y축은 위상차필름의 폭방향 축을, Z축은 위상차필름의 두께방향 축을 각각 의미하고, 이러한 X축, Y축, Z축은 서로 직교한다. 이때 X축 방향의 굴절률을 nx(4), Y축 방향의 굴절률을 ny(4), Z축 방향의 굴절률을 nz(5)라 하면, 틸트 +C플레이트의 굴절률 관계는 하기 관계식 1로 나타낼 수 있다.
[관계식 1]
nx ≠ ny < nz
틸트 +C플레이트는 두께방향 굴절률이 가장 크다는 점에서 +C플레이트와 유사하나, +C플레이트가 갖는 nx = ny < nz의 굴절률 관계와는 상이하다. 또한, +C플레이트가 nx ≒ ny < nz의 굴절률 관계를 갖는다 하더라도, 이러한 +C플레이트와 구별될 정도로 틸트 +C플레이트의 nx와 ny는 유의미한 차이를 갖는다. 따라서, 본 명세서에서는 관계식 1을 만족하는 위상차필름을 종래의 +C플레이트와 구별하기 위해 '틸트(tilt) +C플레이트'라 명명하기로 한다.
틸트 +C플레이트의 두께방향 위상차 값(thickness retardation value)(Rth) 및 면상 위상차 값(in-plane retardation value)(Rin)은 하기 관계식 2 및 관계식 3으로 나타낼 수 있다.
[관계식 2]
Rth = d × (nz - ny)
[관계식 3]
Rin = d × (nx - ny)
상기 관계식들에서 d는 필름의 두께를 의미한다.
+C플레이트는 면상 위상차 값(Rin)이 거의 0이고, 두께방향 위상차 값(Rth)은 양의 값을 갖는 필름이므로, 이러한 +C플레이트로부터 변형된 틸트 +C플레이트는 면상 위상차 값(Rin)은 0이 아니지만, 두께방향 위상차 값(Rth)은 양의 값을 갖는 필름일 수 있다. 따라서, +C플레이트와 틸트 +C플레이트는 면상 위상차 값(Rin)이 0에 근사한지 여부에 따라 구별될 수 있다.
3개의 축방향 굴절률들(nx, ny, nz) 중 2개의 축방향 굴절률들은 동일하나 나머지 1개의 축방향 굴절률이 상이한 경우를 일축성 위상차필름이라 하며, 3개의 축방향 굴절률들(nx, ny, nz)이 모두 상이한 경우를 이축성 위상차필름이라 한다. 따라서, 종래의 +C플레이트는 일축성 위상차필름인 데 반하여, 틸트 +C플레이트는 이축성 위상차필름에 해당한다.
정리하면, 틸트 +C플레이트는 면상 위상차 값(Rin)은 0이 아니지만, 두께방향 위상차 값(Rth)은 양의 값을 갖는 이축성 위상차 필름으로 정의된다. 이러한 틸트 +C플레이트의 정의는 본 실시예는 물론이고, 후술하는 실시예들 및 그 변형예들에서도 마찬가지이다.
도 3을 참조하면, 틸트 +C플레이트층(410)은 액정층으로 형성된 틸트 +C플레이트들을 구비한다. 이때 상기 액정층은 X축에 대하여 소정의 각도로 기울어진 장축을 갖는 액정분자들을 포함하고, 따라서 +C플레이트와 달리 nx와 ny가 상이하게 되어 nx ≠ ny < nz의 재질을 갖는다.
이와 같이 제조된 2m(m은 양의 정수)개의 틸트 +C플레이트들 중에서 m개의 틸트 +C플레이트들의 액정분자들의 장축과, 나머지 m개의 틸트 +C플레이트들의 액정분자들의 장축은, X축에 대하여 서로 대칭을 이룬다. 이러한 틸트 +C플레이트들에 포함된 액정분자의 구조에 대해서는 도 5a 등을 참조하여 후술한다.
틸트 +C플레이트층(410) 상에는 +A플레이트층(420)이 배치된다. 이때 틸트 +C플레이트층(410)과 +A플레이트층(420) 사이에는 제2점착층(415)이 개재될 수 있다. 제2점착층(415)은 틸트 +C플레이트층(410) 상에 +A플레이트층(420)을 견고하게 부착하기 위한 것으로, 전술한 제1점착층(405)과 동일 또는 유사한 재질로 형성될 수 있다. 예컨대, 제2점착층(415)은 감압접착제(PSA)일 수 있다.
+A플레이트층(420)은 +A플레이트를 구비한다. 전술한 틸트 +C플레이트와 마찬가지로, +A플레이트 또한 위상차필름의 3개의 축방향 굴절률들을 이용하여 정의된다. 이때 도 4에 도시된 바와 같이 X축 방향(위상차필름의 길이방향)의 굴절률을 nx(4), Y축 방향(위상차필름의 폭방향)의 굴절률을 ny(4), Z축 방향(위상차필름의 두께방향)의 굴절률을 nz(5)라 하면, +A플레이트의 굴절률 관계는 하기 관계식 4로 나타낼 수 있다.
[관계식 4]
nx > ny = nz
+A플레이트는 길이방향 굴절률이 가장 크고, 다른 두 방향, 즉 폭방향 및 두께방향 굴절률들이 동일하므로 일축성 위상차 필름에 해당한다. +A플레이트의 두께방향 위상차 값(thickness retardation value)(Rth) 및 면상 위상차 값(in-plane retardation value)(Rin) 또한 전술한 관계식 2 및 관계식 3으로 나타낼 수 있다. 따라서, +A플레이트는 두께방향 위상차 값(Rth)이 거의 0이고, 면상 위상차 값(Rin)은 양의 값을 갖는 필름이다.
도 3에 도시된 바에 따르면, +A플레이트층(420)은 액정층으로 형성된 +A플레이트를 구비한다. 이때 상기 액정층은 X축과 평행하도록 수평 배향되어 nx > ny = nz의 재질을 갖게 된다.
+A플레이트를 액정층의 형태로 제조하기 위해, 그 하부층 상에 액정층을 코팅한 후 X축과 평행한 방향으로 수평 배향시키는 코팅법이 이용될 수 있다. 한편, 상기의 코팅법과 동일 또는 유사하게 X축과 평행한 방향으로 수평 배향된 액정층을 별도의 필름으로 제조한 후, 이를 하부층 상에 적층하는 적층법이 이용될 수도 있다. 그러나, 이러한 적층법은 위상차필름(R)의 두께가 증가한다는 단점이 있으므로, 상기 적층법보다는 상기 코팅법을 이용하여 +A플레이트를 최대한 얇게 형성하는 것이 플렉서블한 위상차필름(R)을 구현하는 데 더욱 유리할 수 있다. 그러나, +A플레이트가 반드시 위와 같은 액정층 형태로 한정되는 것은 아니며, 일축 연신된 PC(uniaxial stretched polycarbonate), 일축 연신된 COP(uniaxial stretched cycloolefin) 등과 같은 비액정 폴리머로 형성될 수도 있다.
본 실시예의 +A플레이트층(420)에 구비된 +A플레이트는 입사광에 4분의1 파장분의 위상차를 발생시키는 사분파장판(quarter wave plate: λ/4 plate)일 수 있다. 이러한 사분파장판 형태의 +A플레이트를 이용함으로써 입사하는 선편광을 원편광으로 변화시킬 수 있다. 또한, 상기 +A플레이트는 역파장 분산 특성(reverse wavelength dispersion)을 가질 수 있다. 이로써 광의 파장이 짧아질수록 면상 위상차 값이 작아지는 파장 분산성을 갖게 되어, 사분파장판인 상기 +A플레이트에 의해 구현되는 원편광의 품질을 향상시킬 수 있다. 한편, 상기와 같은 +A플레이트층(420)의 특징은 본 실시예는 물론이고, 후술하는 실시예들 및 그 변형예들에서도 마찬가지이다.
다시 도 2를 참조하면, +A플레이트층(420) 상에는 편광필름(P)이 배치된다. 이때 위상차필름(R)과 편광필름(P) 사이에는 제3점착층(425)이 개재될 수 있다. 제3점착층(425)은 위상차필름(R) 상에 편광필름(P)을 견고하게 부착하기 위한 것으로, 전술한 제1점착층(405) 및 제2점착층(415)과 동일 또는 유사한 재질로 형성될 수 있다. 예컨대, 제3점착층(425)은 감압접착제(PSA)일 수 있다.
제3점착층(425) 상에는 편광층(430)이 배치된다. 편광층(430)은 편광자를 포함하는데, 이러한 편광자는 여러 방향으로 진동하는 입사광으로부터 특정한 방향으로 진동하는 광을 추출할 수 있는 기능성 소자를 의미한다. 편광자로는, 가령 2색성 색소 또는 요오드가 흡착 및 배향되어 있는 폴리비닐알코올(poly vinyl alcohol: PVA)계 필름을 일축 연신하여 제조한 폴리비닐알코올계 선편광자가 이용될 수 있다.
편광층(430) 상에는 지지층(435)이 배치될 수 있다. 이러한 지지층(435)은 편광층(430)을 보호하고 지지하는 역할을 한다. 지지층(435)은 트리아세틸셀룰로스 (tri-acetyl cellulose: TAC) 필름, 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate: PET) 필름, 아크릴 필름 등의 수지필름을 포함할 수 있다. 한편, 도 2에서는 지지층(435)이 편광층(430) 상에만 배치된 것으로 도시되어 있으나, 편광층(430)의 하부, 구체적으로는 제3점착층(425)과 편광층(430) 사이에도 상기와 같은 지지층이 추가될 수 있다.
상술한 바와 같이 편광필름(P) 하부에 역파장 분산 특성을 갖는 사분파장판의 위상차필름(R)을 배치함으로써, 외부광이 대향전극(230) 등의 금속전극층으로부터 반사되어 이미지에 영향을 미치는 것을 방지할 수 있다. 즉, 외부광이 편광필름(P)의 편광층(430)을 통과하여 선편광화되고, 이러한 선편광이 위상차필름(R)의 사분파장판을 통과하여 원편광으로 바뀌는 등의 과정을 통해, 외부광이 플렉서블 디스플레이 장치(10) 내부로 들어오더라도 반사되어 외부로 나오지 못하게 차단할 수 있다. 이로써 플렉서블 디스플레이 장치(10)의 시인성 등이 향상될 수 있다. 이하 도 5a 및 도 5b를 참조하여, 도 3에 도시된 본 발명의 제1실시예에 따른 위상차필름(R1)의 구조에 대해 좀 더 구체적으로 설명한다.
도 5a는 도 3의 위상차필름의 휘거나 접힌 모습을 도시한 단면도이고, 도 5b는 도 3의 위상차필름을 구비한 디스플레이 장치의 시야각에 따른 휘도 편차를 도시한 그래프이다. 도 5a 및 도 5b에 도시되지는 않았으나, 도 4의 정의에 따라 X축은 위상차필름의 길이방향 축을, Y축은 위상차필름의 폭방향 축을, Z축은 위상차필름의 두께방향 축을 각각 의미하며, 이는 후술하는 실시예들 및 그 변형예들에서도 마찬가지이다.
도 5a를 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 위상차필름(R1)은 틸트 +C플레이트층(410) 및 틸트 +C플레이트층(410) 상에 배치된 +A플레이트층(420)을 구비한다. 틸트 +C플레이트층(410)과 +A플레이트층(420) 사이에는 제2점착층(415)이 개재될 수 있다. 틸트 +C플레이트층(410)은 제1틸트 +C플레이트(411) 및 제1틸트 +C플레이트(411) 상에 배치된 제2 틸트 +C플레이트(412)를 구비한다. 따라서, 틸트 +C플레이트의 적층 개수를 2m(m은 양의 정수)이라 할 때, m은 1이 된다. 또한, +A플레이트층(420)은 수평 배향된 수평액정층으로 형성된 +A플레이트를 구비한다. 상기 수평액정층은 X축과 평행한 장축을 갖는 수평액정분자(420l)들을 포함한다.
제1틸트 +C플레이트(411)는 Z축에 대하여 소정의 각도만큼 반시계방향(또는 시계방향)으로 기울어진 장축(M1)을 갖는 제1액정분자(411l)들을 포함한다. 이에 반해, 제2틸트 +C플레이트(412)는 Z축에 대하여 소정의 각도만큼 시계방향(또는 반시계방향)으로 기울어진 장축(M2)을 갖는 제2액정분자(411l)들을 포함한다. 즉, Z축에 대하여 제1틸트 +C플레이트(411)가 기울어진 방향(예컨대, 반시계방향)과 Z축에 대하여 제2틸트 +C플레이트(412)가 기울어진 방향(예컨대, 시계방향)은 서로 반대가 된다. 구체적으로, 제1틸트 +C플레이트(411)에 포함된 제1액정분자(411l)들의 장축(M1)과 제2틸트 +C플레이트(412)에 포함된 제2액정분자(412l)들의 장축(M2)은 대략적으로 X축에 대하여 서로 대칭을 이룰 수 있다. 따라서, 이러한 위상차필름(R1)을 정면방향(F)에서 바라보면, 제1액정분자(411l)들과 제2액정분자(412l)들의 중첩된 배향 상태가 종래의 수직 배향된 +C플레이트의 배향 상태와 유사하게 보이게 된다. 여기서의 +C플레이트는 Z축과 평행한 장축을 갖는 액정분자들을 포함하는 수직액정층으로 형성된 것을 의미한다. 이로써 2개의 기울어진 액정층을 구비한 틸트 +C플레이트층(410)은 일축성 위상차필름인 +C플레이트처럼 기능하게 된다.
한편, 상기와 같은 구조를 갖는 위상차필름(R1)을 구비한 플렉서블 디스플레이 장치를 휘거나 접는 경우, 위상차필름(R1)의 휘거나 접히는 부분에는 인장응력 또는 압축응력이 발생하게 된다. 이러한 응력 발생으로 인해 +A플레이트층(420)의 수평액정분자(420l)들의 배향 상태는 크게 달라지지 않으나, 틸트 +C플레이트층(410)의 액정분자(411l, 412l)들의 배향 상태는 달라질 수 있다. 즉, 위상차필름(R1)의 휘거나 접히는 부분을 측면방향(S)에서 바라본 경우의 액정분자(411l, 412l)들의 배향 상태와, 위상차필름(R1)의 평평한 부분을 정면방향(F)에서 바라본 경우의 액정분자(411l, 412l)들의 배향 상태는 서로 다를 수 있다.
그러나, 위상차필름(R1)을 측면방향(S)에서 바라보는 경우에도 제1액정분자(411l)들의 장축(M1)이 X축에 대하여 정의되는 각도 -θ1은, 제2액정분자(412l)들의 장축(M2)이 X축에 대하여 정의되는 각도 +θ2에 의해 충분히 보상될 수 있으므로, 제1액정분자(411l)들의 장축(M1)과 제2액정분자(412l)들의 장축(M2)은 대략적으로 X축에 대하여 서로 대칭을 이룰 수 있다. 여기서 음(-)의 부호는 X축에 대하여 하향(-Z방향)으로 기울어진 각도를 의미하고, 양(+)의 부호는 상향(+Z방향)으로 기울어진 각도를 의미한다. 이로써 측면방향(S)에서 바라본 제1액정분자(411l)들과 제2액정분자(412l)들의 중첩된 배향 상태는, 위상차필름(R1)을 정면방향(F)에서 바라본 경우와 마찬가지로 종래의 수직 배향된 +C플레이트의 배향 상태와 유사하게 보일 수 있다. 따라서, 플렉서블 디스플레이 장치를 휘거나 접는 경우에도 정면방향(F)에서 본 액정분자(411l, 412l)들의 중첩되 배향 상태와 측면방향(S)에서 본 액정분자(411l, 412l)들의 중첩된 배향 상태가 동일 또는 유사하므로, 시야각에 따른 색변이(color shift)의 발생을 방지할 수 있다.
도 5b는 디스플레이 장치의 시야각에 따른 휘도 편차를 도시한 것으로, 시야각이 0도에서 80도 정도의 범위까지 가로축에 표시되어 있고, 우측에 도시된 색분포는 청색에서 적색으로 갈수록 플렉서블 디스플레이 장치의 휘도는 감소하는 것을 의미한다. 도 5b를 참조하면, 도 3 및 도 5a에 도시된 위상차필름(R1)을 구비한 디스플레이 장치의 경우, 시야각이 증가함에 따라 대체로 휘도가 감소하다가 대략 70도의 시야각에서 가장 낮은 휘도 값을 갖게 된다. 또한, 디스플레이 장치의 전체 측정영역(원주에 각도로 도시)에 있어서 저휘도 영역이 비교적 좁게 형성됨을 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 제1실시예에 따른 위상차필름(R1)을 적용함으로써 시야각에 따른 색변이 문제가 개선될 수 있음을 확인할 수 있다.
도 6a는 비교예에 따른 위상차필름의 휘거나 접힌 모습을 도시한 단면도이고, 도 6b는 비교예에 따른 위상차필름을 구비한 디스플레이 장치의 시야각에 따른 휘도 편차를 도시한 그래프이다. 도 6a 및 도 6b에 도시되지는 않았으나, 도 4의 정의에 따라 X축은 위상차필름의 길이방향 축을, Y축은 위상차필름의 폭방향 축을, Z축은 위상차필름의 두께방향 축을 각각 의미한다.
도 6a를 참조하면, 비교예에 따른 위상차필름(R')은 +C플레이트층(410') 및 +C플레이트층(410') 상에 배치된 +A플레이트층(420)을 구비한다. +C플레이트층(410')과 +A플레이트층(420) 사이에는 제2점착층(415)이 개재될 수 있다. +C플레이트층(410')은 수직 배향된 수직액정층으로 형성된 +C플레이트를 구비한다. 상기 수직액정층은 Z축과 평행한 장축을 갖는 수직액정분자(410l')들을 포함한다. +A플레이트층(420)은 수평 배향된 수평액정층으로 형성된 +A플레이트를 구비한다. 상기 수평액정층은 X축과 평행한 장축을 갖는 수평액정분자(420l)들을 포함한다. 따라서, 상기 +C플레이트 및 상기 +A플레이트는 일축성 위상차필름의 특성을 갖는다.
한편, 상기와 같은 구조를 갖는 위상차필름(R')을 구비한 플렉서블 디스플레이 장치를 휘거나 접는 경우, 위상차필름(R')의 휘거나 접히는 부분에는 인장응력 또는 압축응력이 발생하게 된다. 이러한 응력 발생으로 인해 +A플레이트층(420)의 수평액정분자(420l)들의 배향 상태는 크게 달라지지 않으나, 틸트 +C플레이트층(410)의 수직액정분자(410l')들의 배향 상태는 달라질 수 있다. 즉, 위상차필름(R')의 휘거나 접히는 부분을 측면방향(S)에서 바라본 경우의 수직액정분자(410l')들의 배향 상태와, 위상차필름(R')의 평평한 부분을 정면방향(F)에서 바라본 경우의 수직액정분자(410l')들의 배향 상태는 서로 다를 수 있다.
이때 위상차필름(R')의 휘거나 접히는 부분에서 기존의 수직 배향된 수직액정분자(410l')들은 응력의 영향으로 Z축에 대하여 기울어지게 된다. 즉, 위상차필름(R')의 휘거나 접히는 부분에서의 수직액정분자(410l')의 장축(M')은 X축에 대하여 각도 +θ'만큼 기울어지게 된다. 따라서, 측면방향(S)에서 바라본 수직액정분자(410l')들의 배향 상태는, 정면방향(F)에서 바라본 수직액정분자(410l')들의 배향 상태와 상이하므로, 플렉서블 디스플레이 장치를 휘거나 접는 경우 시야각에 따른 색변이가 두드러질 수 있다. 이러한 문제는 도 6b에 도시된 그래프에도 나타나 있다.
도 6b는 도 5b와 마찬가지로 디스플레이 장치의 시야각에 따른 휘도 편차를 도시한 것으로, 우측에 도시된 색분포가 청색에서 적색으로 갈수록 플렉서블 디스플레이 장치의 휘도는 감소하는 것을 의미하고, 가로축에 0도에서 70도 이상의 한다. 도 6b를 참조하면, 도 6a에 도시된 비교예에 따른 위상차필름(R')을 구비한 디스플레이 장치의 경우, 도 5b의 그래프와 유사한 경향을 보이다가 대략 70도의 시야각에서 도 5b보다 더 낮은 휘도 값을 갖게 된다. 또한, 디스플레이 장치의 전체 측정영역(원주에 각도로 도시)에 있어서 저휘도 영역이 도 5b보다 더 넓게 형성됨을 알 수 있다. 따라서, 비교예에 따른 위상차필름(R')의 경우 본 발명의 제1실시예에 따른 위상차필름(R1)보다 시야각에 따른 색변이 문제에 훨씬 더 취약함을 확인할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 위상차필름을 도시한 단면도이고, 도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 위상차필름을 도시한 단면도이다. 도 7 및 도 8에 도시된 실시예들에 따른 위상차필름들의 경우, 틸트 +C플레이트들의 적층 개수가 4개라는 점 외에는 앞서 설명한 제1실시예에 따른 위상차필름(R1)과 거의 유사하다. 그러므로, 이하에서는 제1실시예에 따른 위상차필름(R1)과의 차이점을 중심으로 본 실시예들에 대해 구체적으로 설명한다.
먼저 도 7을 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 위상차필름(R2)은 틸트 +C플레이트층(410) 및 틸트 +C플레이트층(410) 상에 배치된 +A플레이트층(420)을 구비한다. 틸트 +C플레이트층(410)은 적층순서에 따라 제1틸트 +C플레이트(411), 제2틸트 +C플레이트(412), 제3틸트 +C플레이트(413) 및 제4틸트 +C플레이트(414)를 구비한다. 따라서, 틸트 +C플레이트의 적층 개수를 2m(m은 양의 정수)이라 할 때, m은 2가 된다.
제1틸트 +C플레이트(411) 및 제3틸트 +C플레이트(413)는 Z축에 대하여 소정의 각도만큼 반시계방향(또는 시계방향)으로 기울어진 장축을 갖는 제1액정분자(411l)들 및 제3액정분자(413l)들을 포함한다. 이에 반해, 제2틸트 +C플레이트(412) 및 제4틸트 +C플레이트(414)는 Z축에 대하여 소정의 각도만큼 시계방향(또는 반시계방향)으로 기울어진 장축을 갖는 제2액정분자(412l)들 및 제4액정분자(414l)들을 포함한다. 즉, 틸트 +C플레이트층(410)은 Z축에 대하여 반시계방향으로 기울어지도록 배향된 액정층과 Z축에 대하여 시계방향으로 기울어지도록 배향된 액정층이 교번하여 적층된 형태를 갖는다. 이때 인접층들의 액정분자의 장축, 구체적으로는 제1액정분자(411l)의 장축과 제2액정분자(412l)의 장축, 제2액정분자(412l)의 장축과 제3액정분자(413l)의 장축, 제3액정분자(413l)의 장축과 제4액정분자(414l)의 장축은, X축에 대하여 서로 대칭을 이룰 수 있다.
따라서, 제1액정분자(411l)들 및 제3액정분자(413l)들의 장축이 X축에 대해 정의되는 음(-)의 각도는 제2액정분자(412l)들 및 제4액정분자(414l)들의 장축이 X축에 대해 정의되는 양(+)의 각도에 의해 보상될 수 있다. 이러한 보상 효과는 위상차필름(R2)의 휘거나 접힌 부분에서도 유효하므로, 측면방향에서 본 액정분자(411l, 412l, 413l, 414l)들의 중첩된 배향 상태와, 정면방향에서 본 액정분자(411l, 412l, 413l, 414l)들의 중첩된 배향 상태가 동일 또는 유사하게 된다. 이로써 본 발명의 제2실시예에 따른 위상차필름(R2)을 구비한 플렉서블 디스플레이 장치는 시야각에 따른 색변이(color shift)의 발생을 방지할 수 있다.
다음으로 도 8을 참조하면, 본 발명의 제3실시예에 따른 위상차필름(R3)은 틸트 +C플레이트들의 적층순서 외에는 앞서 설명한 제2실시예에 따른 위상차필름(R2)과 거의 유사하다.
제1틸트 +C플레이트(411) 및 제2틸트 +C플레이트(412)는 Z축에 대하여 소정의 각도만큼 반시계방향(또는 시계방향)으로 기울어진 장축을 갖는 제1액정분자(411l)들 및 제2액정분자(412l)들을 포함한다. 이에 반해, 제3틸트 +C플레이트(413) 및 제4틸트 +C플레이트(414)는 Z축에 대하여 소정의 각도만큼 시계방향(또는 반시계방향)으로 기울어진 장축을 갖는 제3액정분자(413l)들 및 제4액정분자(414l)들을 포함한다. 즉, 틸트 +C플레이트층(410)은 하부에 Z축에 대하여 반시계방향(또는 시계방향)으로 기울어지도록 배향된 2층의 액정층과 상부에 Z축에 대하여 시계방향(또는 반시계방향)으로 기울어지도록 배향된 2층의 액정층이 적층된 형태를 갖는다. 이때 제1액정분자(411l)의 장축 및 제2액정분자(412l)의 장축은 서로 평행하고, 제3액정분자(412l)의 장축 및 제4액정분자(414l)의 장축은 서로 평행할 수 있다. 또한, 제1액정분자(411l) 및/또는 제2액정분자(412l)의 장축과, 제3액정분자(413l) 및/또는 제4액정분자(414l)의 장축은 X축에 대하여 서로 대칭을 이룰 수 있다.
따라서, 제1액정분자(411l)들 및 제2액정분자(412l)들의 장축이 X축에 대해 정의되는 음(-)의 각도는 제3액정분자(413l)들 및 제4액정분자(414l)들의 장축이 X축에 대해 정의되는 양(+)의 각도에 의해 보상될 수 있다. 이러한 보상 효과로 인해 본 발명의 제3실시예에 따른 위상차필름(R3)을 구비한 플렉서블 디스플레이 장치는 시야각에 따른 색변이(color shift)의 발생을 방지할 수 있다.
한편, 도 7 및 도 8에 도시된 실시예들 외에도 각 층에 포함된 액정분자들의 장축이 X축에 대해 정의되는 각도의 총합이 대략 0이 될 수 있는 형태로 다양한 조합이 가능하다. 또한, 틸트 +C플레이트층(410)을 구성하는 2m(m은 양의 정수)개 의 틸트 +C플레이트들 중 m개의 틸트 +C플레이트들이 Z축에 대해 기울어진 방향과 나머지 m개의 틸트 +C플레이트들이 Z축에 대해 기울어진 방향이 반대이기만 하면, m은 어떠한 양의 정수여도 무방하다. 다만, m이 너무 큰 값을 가지면, 틸트 +C플레이트층(410)의 전체 두께가 과도하게 두꺼워져서 플렉서블 디스플레이 장치에 적용하는 데 한계가 있으므로, m은 적절한 값으로 제한될 필요가 있다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 위상차필름을 도시한 단면도이고, 도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 위상차필름을 도시한 단면도이다.
먼저 도 9를 참조하면, 본 발명의 제4실시예에 따른 위상차필름(R4)는 틸트 +C플레이트층(410) 및 틸트 +C플레이트층(410) 상에 배치된 +A플레이트층(420)을 구비한다. 틸트 +C플레이트층(410)과 +A플레이트층(420) 사이에는 제2점착층(415)이 개재될 수 있다. 틸트 +C플레이트층(410)은 바나나형 액정분자(410bl)들(banana-shaped liquid crystal molecules)을 포함하는 액정층을 구비한 틸트 +C플레이트를 구비한다.
여기서 바나나형 액정분자이라 함은, 바나나와 유사한 굽은 형상의 액정분자로서, 분자 자체가 휘어있으므로 내재적으로 극성(ploarity)을 갖고 있다. 이러한 바나나형 액정분자sms 극성과 함께 키랄성(chriality)을 쉽게 가질 수 있으므로 강유전성의 액정층을 형성하기에 적합하고, 고속응답 특성을 갖고 있어 고화질의 이미지를 디스플레이하는 데에 폭넓게 활용될 수 있다.
바나나형 액정분자(410bl)들은 틸트 +C플레이트층(410) 내에서 수직으로 배향될 수 있다. 구체적으로, 바나나형 액정분자(410bl)들은 도 9에 도시된 바와 같이 X축 방향으로 굽은 형상을 갖게 되는데, 이는 바나나형 액정분자(410bl)들의 극성 방향이 X축과 평행하다는 것을 의미한다. 도 9에는 바나나형 액정분자(410bl)들이 +X 방향으로 굽은 형상을 갖는 것으로 도시되어 있으나, -X 방향으로 굽은 형상을 갖도록 형성될 수 있음은 물론이다. 또한, 바나나형 액정분자(410bl)들은 X축과 평행하게 연장된 중심선을 대칭축으로 하는 선대칭 형상을 갖는다. 그러나, 바나나형 액정분자(410bl)들의 형상이 반드시 바나나형으로 한정되지는 않으며, V자형 등과 같이 X축과 평행한 중심선을 중심으로 선대칭을 이루는 형상이면 어떠한 것도 무방하다.
본 실시예의 바나나형 액정분자(410bl)들은 도 3 및 도 5a에 도시된 제1실시예예 따른 위상차필름(R1)의 제1액정분자(411l)와 제2액정분자(412l)를 서로 연결한 것과 유사한 형상을 갖게 된다. 따라서, 제1실시예에 따른 위상차필름(R1)과 마찬가지로 본 실시예에 따른 위상차필름(R4)이 휘거나 접히는 경우에도 측면방향에서 본 바나나형 액정분자(410bl)들의 배향 상태와, 정면방향에서 본 바나나형 액정분자(410bl)들의 배향 상태가 동일 또는 유사하게 된다. 이로써 본 발명의 제4실시예에 따른 위상차필름(R4)을 구비한 플렉서블 디스플레이 장치는 시야각에 따른 색변이(color shift)의 발생을 방지할 수 있다.
한편, 틸트 +C플레이트층(410) 상에 배치된 +A플레이트층(420)은 전술한 실시예들과 마찬가지로 역파장 분산 특성을 갖는 사분파장판인 +A플레이트를 구비한다. 상기 +A플레이트는 X축과 평행하도록 수평 배향된 액정층으로 형성될 수 있음은 물론이다.
다음으로 도 10을 참조하면, 본 발명의 제5실시예에 따른 위상차필름(R5)은, 도 9에 도시된 본 발명의 제4실시예에 따른 위상차필름(R4)에 바나나형 액정분자(410b)들과 반대방향으로 굽은 바나나형 액정분자들을 포함하는 틸트 +C플레이트를 추가한 것이다.
구체적으로, 본 실시예의 위상차필름(R5)의 틸트 +C플레이트층(410)은 적층구조의 2개의 틸트 +C플레이트들인 제1틸트 +C플레이트(411)와 제2틸트 +C플레이트(412)를 구비한다.
일 실시예로, 제1틸트 +C플레이트(411)는 -X 방향으로 굽은 형상을 갖는 제1바나나형 액정분자(411bl)들을 포함하고, 제2틸트 +C플레이트(412)는 +X 방향으로 굽은 형상을 갖는 제2바나나형 액정분자(412bl)들을 포함한다. 이때 제1바나나형 액정분자(411bl)들이 +X 방향으로 굽은 형상을 갖고, 제2바나나형 액정분자(412bl)들이 -X 방향으로 굽은 형상을 가질 수 있음은 물론이다.
이와 같이 제1바나나형 액정분자(411bl)들과 제2바나나형 액정분자(412bl)들의 굽은 방향을 반대로 함에 따라, 전술한 제4실시예에 따른 위상차필름(R4)에서의 색변이 방지 효과는 물론이고, 바나나형 액정분자(411bl)들의 극성 방향과 제2바나나형 액정분자(412bl)들의 극성 방향을 서로 상쇄시킴으로써 위상차필름(R5)의 광학특성을 더욱 향상시킬 수 있다.
한편, 도 10에는 틸트 +C플레이트층(410)은 적층구조의 2개의 틸트 +C플레이트들을 갖는 것으로 도시되어 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 틸트 +C플레이트층(410)을 구성하는 2m(m은 양의 정수)개의 틸트 +C플레이트들 중 m개의 틸트 +C플레이트들의 바나나형 액정분자들의 굽은 방향과 나머지 m개의 플레이트들의 바나나형 액정분자들의 굽은 방향이 서로 반대이기만 하면, m은 어떠한 양의 정수여도 무방하다. 다만, m이 너무 큰 값을 가지면, 틸트 +C플레이트층(410)의 전체 두께가 과도하게 두꺼워져서 플렉서블 디스플레이 장치에 적용하는 데 한계가 있으므로, m은 적절한 값으로 제한될 필요가 있다. 물론 양질의 광학특성을 갖도록 인접층들의 바나나형 액정분자들의 굽은 방향이 서로 반대가 되도록 틸트 +C플레이트들을 배치하는 것이 바람직할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 디스플레이 장치가 휘거나 접히는 경우에도 시야각에 따른 색변이를 감소시켜 고품질의 이미지를 디스플레이할 수 있는 위상차필름 및 플렉서블 디스플레이 장치를 구현할 수 있다.
이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
10: 플렉서블 디스플레이 장치 100: 기판
200: 디스플레이부 300: 봉지부
400: 광학필름부 410: 틸트 +C플레이트층
420: +A플레이트층 430: 편광층
R, R1, R2, R3, R4, R5: 위상차필름

Claims (17)

  1. 필름의 길이방향 축을 X축, 상기 X축에 수직한 필름의 폭방향 축을 Y축, 상기 X축 및 상기 Y축에 수직한 필름의 두께방향 축을 Z축이라 하고, 각각의 축방향 굴절률을 nx, ny, nz라 할 때,
    nx≠ny<nz의 재질을 갖는 액정층을 구비한, 적층구조의 2m(m은 양의 정수)개의 틸트 +C플레이트들; 및
    상기 2m개의 틸트 +C플레이트들 상에 배치되는 +A플레이트;를 구비하며,
    상기 틸트 +C플레이트들의 면상 위상차 값은 0이 아니고, 두께방향 위상차 값은 양의 값을 가지고,
    상기 액정층은 상기 Z축에 대하여 기울어진 장축을 갖는 액정분자들을 포함하고,
    상기 2m개의 틸트 +C플레이트들 중에서, m개의 틸트 +C플레이트들의 액정분자들의 장축과, 나머지 m개의 틸트 +C플레이트들의 액정분자들의 장축은, 상기 X축에 대하여 서로 대칭을 이루는, 위상차필름.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 액정층은 상기 Z축에 대하여 기울어지도록 배향된 코팅층인, 위상차필름.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 +A플레이트는 상기 X축과 평행하도록 수평 배향된 수평액정층을 구비하는, 위상차필름.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 +A플레이트는 사분파장판(quarter wave plate: λ/4 plate)인 위상차필름.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 +A플레이트는 역파장 분산 특성(reverse wavelength dispersion)을 갖는 위상차필름.
  7. 바나나형 액정분자들을 포함하는 액정층을 구비한, 적어도 하나의 틸트 +C플레이트; 및
    상기 적어도 하나의 틸트 +C플레이트 상에 배치되는 +A플레이트;를 구비하며,
    필름의 길이방향 축을 X축, 상기 X축에 수직한 필름의 폭방향 축을 Y축, 상기 X축 및 상기 Y축에 수직한 필름의 두께방향 축을 Z축이라 하고, 각각의 축방향 굴절률을 nx, ny, nz라 할 때,
    상기 액정층은 nx≠ny<nz의 재질을 가지고, 상기 틸트 +C플레이트들의 면상 위상차 값은 0이 아니고, 두께방향 위상차 값은 양의 값을 가지고,
    상기 적어도 하나의 틸트 +C플레이트는, 적층구조의 2m(m은 양의 정수)개의 플레이트들을 포함하고,
    상기 2m개의 틸트 +C플레이트들 중에서, m개의 플레이트들의 바나나형 액정분자들의 굽은 방향과, 나머지 m개의 플레이트들의 바나나형 액정분자들의 굽은 방향이 서로 반대인, 위상차필름.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 바나나형 액정분자들은, 상기 X축 방향으로 굽은 형상을 갖는 위상차필름.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 바나나형 액정분자들은, 상기 X축과 평행하게 연장된 중심선을 대칭축으로 하는 선대칭 형상을 갖는 위상차필름.
  10. 삭제
  11. 제 7 항에 있어서,
    필름의 길이방향 축을 X축이라 할 때,
    상기 +A플레이트는 상기 X축과 평행하도록 수평 배향된 수평액정층을 구비하는, 위상차필름.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 +A플레이트는 사분파장판(quarter wave plate: λ/4 plate)인 위상차필름.
  13. 제 7 항에 있어서,
    상기 +A플레이트는 역파장 분산 특성을 갖는 위상차필름.
  14. 기판;
    상기 기판 상에 배치되어 휘거나 접힐 수 있고, 복수개의 유기발광소자들을 구비하는 디스플레이부;
    상기 디스플레이부 상에 배치되는 편광필름; 및
    상기 디스플레이부와 상기 편광필름 사이에 개재된 제1항, 제3항 내지 제9항, 및 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항의 위상차필름;을 구비하는, 플렉서블 디스플레이 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 디스플레이부는 상기 유기발광소자들의 발광 방향으로 볼록해지도록 휘거나 접힐 수 있는, 플렉서블 디스플레이 장치.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 디스플레이부의 휘거나 접히는 부분의 곡률중심은, 상기 편광필름보다 상기 디스플레이부에 더 인접한, 플렉서블 디스플레이 장치.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 디스플레이부 상에 상기 2m개의 틸트 +C플레이트들이 위치하는, 플렉서블 디스플레이 장치.
KR1020160064235A 2016-05-25 2016-05-25 위상차필름 및 이를 구비한 플렉서블 디스플레이 장치 KR102528299B1 (ko)

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