KR101333681B1 - Polymer despersed liquid crystal film having a adjustable phase retardation property - Google Patents

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Abstract

본 발명은 편광의 위상지연특성을 조절할 수 있는 고분자 분산형 액정 필름에 관한 것이다. 상기 고분자 분산형 액정 필름은, 일측면에 투명 전극이 형성되고 상기 투명 전극이 서로 대향되도록 배치된 2개의 투명 기판; 고분자와 액정이 사전에 설정된 조성 비율로 분산되어 있으며, 상기 투명 전극이 형성된 투명 기판의 사이에 형성된 고분자 분산형 액정층; 및 상기 고분자 분산형 액정층과 적어도 하나 이상의 투명 기판의 사이에 배치되어, 상기 고분자 분산형 액정층의 액정이 방향성을 가지고 배열되도록 하는 액정 배향막;을 구비하여, 입사된 편광의 위상 지연 특성을 조절할 수 있다. 상기 고분자 분산형 액정층을 구성하는 고분자 물질은 전체 중량의 40 ~ 80 중량 % 로 구성된다. 상기 투명 전극은 특정 영역만을 선택적으로 위상 지연을 조절할 수 있도록 패터닝된다. The present invention relates to a polymer dispersed liquid crystal film capable of adjusting the phase delay characteristics of polarized light. The polymer dispersed liquid crystal film may include two transparent substrates on which one side of the transparent electrode is formed and the transparent electrodes face each other; A polymer dispersed liquid crystal layer in which a polymer and a liquid crystal are dispersed at a predetermined composition ratio, and are formed between the transparent substrates on which the transparent electrode is formed; And a liquid crystal alignment layer disposed between the polymer dispersed liquid crystal layer and at least one or more transparent substrates so that the liquid crystals of the polymer dispersed liquid crystal layer are arranged in a direction. Can be. The polymer material constituting the polymer dispersed liquid crystal layer is composed of 40 to 80% by weight of the total weight. The transparent electrode is patterned to selectively adjust a phase delay of only a specific region.

Description

편광의 위상지연 특성을 조절할 수 있는 고분자 분산형 액정 필름{Polymer despersed liquid crystal film having a adjustable phase retardation property}Polymer despersed liquid crystal film having a adjustable phase retardation property

본 발명은 편광의 위상 지연 특성을 조절할 수 있는 고분자 분산형 액정 필름에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 고분자 분산형 액정층의 위상 지연 특성을 전기적으로 조절하여 편광된 광의 위상을 변화시킬 수 있도록 한 편광의 위상지연 특성이 조절 가능한 고분자 분산형 액정 필름에 관한 것이다. The present invention relates to a polymer dispersed liquid crystal film capable of adjusting the phase delay property of polarized light, and more particularly, to a polarized light to change the phase of polarized light by electrically adjusting the phase delay property of the polymer dispersed liquid crystal layer. It relates to a polymer dispersed liquid crystal film having a phase delay characteristic of.

최근, 3D 디스플레이 장치에 대한 수요가 증대되면서 다양한 형태의 기술이 적용된 3D 디스플레이 장치의 보급이 날로 확대되고 있다. 3D 디스플레이 기술은 양안시차를 이용하여 입체적으로 영상을 느끼게 하는 기술로서, 안경을 착용하여 양안시차가 발생하도록 하는 기술과 안경없이 좌안과 우안의 시차가 발생하도록 하는 무안경 기술로 크게 구분될 수 있다. 무안경 방식의 경우 디스플레이 장치에서 좌안 영상과 우안 영상을 표시하는 화소 사이에 격벽을 설치하는 패릴렉스 배리어 방식과 좌안 영상과 우안 영상을 표시하는 화소 전면에 렌티큘라 렌즈를 설치하여 좌안 영상과 우안영상을 분리하는 기술이 대표적으로 사용되고 있다. 패릴렉스 배리어 방식의 경우 렌티큘라 렌즈 방식에 비해 제조가 간단하고 비용이 저렴한 장점이 있으나 휘도가 낮은 단점이 있어 렌티큘라 렌즈 방식으로의 기술 개발이 활발히 진행되고 있다. Recently, as the demand for 3D display devices increases, the spread of 3D display devices to which various types of technologies are applied is increasing day by day. 3D display technology is a technology for making a three-dimensional image by using binocular disparity, it can be divided into a technology for generating binocular disparity by wearing glasses and a glasses-free technique for generating parallax between left and right eyes without glasses. . In the case of the autostereoscopic method, a parallax barrier method is provided between the pixels displaying the left eye image and the right eye image on the display device, and a lenticular lens is installed on the front of the pixel displaying the left and right eye images. A technique for separating the is commonly used. In the case of the parallax barrier method, the manufacturing is simpler and cheaper than the lenticular lens method. However, due to the low luminance, the technology of the lenticular lens method is being actively developed.

한편, 디스플레이 장치는 3D 전용의 화면 표시 기능보다는 2D 영상과 3D 영상의 전환이 자유로이 이루어져야 할 필요가 있다. 안경형의 경우 편광을 선택적으로 스위칭가능한 기술을 통해서 구현가능하며, 대표적인 방법이 셔터글라스 방식이다. 무안경 방식에서는 전기적으로 스위칭 가능한 패릴렉스 배리어 기술, 렌티큘라렌즈 기술 등이 이용되고 있다. 하지만 이들 방식은 공히 글라스 기판 상에 구현가능하여 제조비용이 비싸고, 취급이 용이하지 않은 단점이 있다. 이와 같은 문제를 해결하기 위해서는 상하에 배치된 필름 기판상에 배향된 액정이 위치해야 하며 필름상에 형상이 변형되더라도 기판 상하의 갭이 변형되지 않아야 한다. 종래의 LCD관련 기술을 통하여서는 배향된 액정을 포함하는 필름상에 갭을 항상 일정히 유지하는 것은 불가능하다.On the other hand, the display device needs to be free to switch between 2D video and 3D video, rather than a 3D dedicated screen display function. In the case of the spectacle type, polarization can be implemented through a switchable technology, and a representative method is a shutter glass method. In the glasses-free method, an electrically switchable parallax barrier technology and a lenticular lens technology are used. However, these methods are disadvantageous in that they can be implemented on the glass substrate and are expensive in manufacturing and are not easy to handle. In order to solve such a problem, the liquid crystal oriented on the film substrate disposed above and below should be positioned, and the gap between the upper and lower substrates should not be deformed even if the shape is deformed on the film. Through conventional LCD-related techniques, it is impossible to always maintain a constant gap on a film containing oriented liquid crystals.

(1) 한국특허공개공보 제 10-1995-12354 호(1) Korean Patent Publication No. 10-1995-12354 (2) 한국특허공개공보 제 10-2010-39618 호(2) Korean Patent Publication No. 10-2010-39618

전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 편광의 위상 지연 특성이 조절 가능한 고분자 분산형 액정 필름을 제공하는 것이다. An object of the present invention for solving the above problems is to provide a polymer dispersed liquid crystal film capable of controlling the phase delay characteristics of the polarization.

본 발명의 다른 목적은 기판 상에 배향막을 형성하고 배향기판사이에 액정과 고분자의 혼합상으로 이루어지는 고분자 분산형 액정층을 형성하여 갭을 일정히 유지하고 전기적인 방법으로 고분자 분산형 액정의 굴절율 변화를 통하여 광의 편광의 위상 지연을 조절하도록 하는 고분자 분산형 액정 필름을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to form an alignment film on a substrate and form a polymer dispersed liquid crystal layer consisting of a mixed phase of a liquid crystal and a polymer between the alignment substrate to maintain a constant gap and to change the refractive index of the polymer dispersed liquid crystal by an electrical method. It is to provide a polymer dispersed liquid crystal film to control the phase retardation of the polarization of light through.

본 발명의 또 다른 목적은 전술한 고분자 분산형 액정 필름을 이용하여 편광의 위상 지연을 조절함으로써 구동될 수 있는 3차원 입체 디스플레이 장치를 제공하는 것이다. Still another object of the present invention is to provide a three-dimensional stereoscopic display device that can be driven by controlling the phase delay of polarized light using the polymer dispersed liquid crystal film described above.

전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 고분자 분산형 액정 필름은, 일측면에 투명 전극이 형성되고 상기 투명 전극이 서로 대향되도록 배치된 2개의 투명 기판; 고분자와 액정이 사전에 설정된 조성 비율로 분산되어 있으며, 상기 투명 전극이 형성된 투명 기판의 사이에 형성된 고분자 분산형 액정층; 및 상기 고분자 분산형 액정층과 적어도 하나 이상의 투명 기판의 사이에 배치되어, 상기 고분자 분산형 액정층의 액정이 방향성을 가지고 배열되도록 하는 액정 배향막;을 구비하여, 입사된 편광의 위상 지연 특성을 조절할 수 있다. According to another aspect of the present invention, there is provided a polymer dispersed liquid crystal film, including: two transparent substrates having a transparent electrode formed on one side thereof and the transparent electrodes disposed to face each other; A polymer dispersed liquid crystal layer in which a polymer and a liquid crystal are dispersed at a predetermined composition ratio, and are formed between the transparent substrates on which the transparent electrode is formed; And a liquid crystal alignment layer disposed between the polymer dispersed liquid crystal layer and at least one or more transparent substrates so that the liquid crystals of the polymer dispersed liquid crystal layer are arranged in a direction. Can be.

전술한 특징에 따른 고분자 분산형 액정 필름에 있어서, 상기 고분자 분산형 액정층을 구성하는 고분자 물질은 전체 중량의 40 ~ 80 중량 % 로 구성되는 것이 바람직하다. In the polymer dispersed liquid crystal film according to the above features, the polymer material constituting the polymer dispersed liquid crystal layer is preferably composed of 40 to 80% by weight of the total weight.

전술한 특징에 따른 고분자 분산형 액정 필름에 있어서, 상기 투명 기판상에 형성된 투명 전극은 특정 영역만을 선택적으로 위상 지연을 조절할 수 있도록 패터닝된 것이 바람직하다. In the polymer dispersed liquid crystal film according to the above-mentioned feature, the transparent electrode formed on the transparent substrate is preferably patterned so as to selectively control the phase delay of only a specific region.

전술한 특징에 따른 고분자 분산형 액정 필름에 있어서, 상기 투명 기판들 중 빛이 입사되는 투명 기판은 편광 필름으로 구성할 수 있다. In the polymer dispersed liquid crystal film according to the above features, the transparent substrate to which light is incident among the transparent substrates may be configured as a polarizing film.

전술한 특징에 따른 고분자 분산형 액정 필름에 있어서, 상기 고분자 분산형 액정 필름은 상기 고분자 분산형 액정층의 상부와 하부에 각각 액정 배향막을 구비하고, 상부와 하부의 액정 배향막은 서로 교차하는 배향 구조를 가지거나 호모트로픽 배향 구조를 가지는 것이 바람직하다. In the polymer dispersed liquid crystal film according to the above features, the polymer dispersed liquid crystal film includes a liquid crystal alignment layer on the upper and lower portions of the polymer dispersed liquid crystal layer, respectively, and the upper and lower liquid crystal alignment layers cross each other. It is preferred to have or have a homotropic alignment structure.

전술한 특징에 따른 고분자 분산형 액정 필름에 있어서, 상기 투명 기판들 중 하나는 편광 필름으로 구성되고, 나머지 하나는 복굴절 렌즈 필름으로 구성될 수 있다. In the polymer dispersed liquid crystal film according to the above features, one of the transparent substrates may be composed of a polarizing film, the other may be composed of a birefringent lens film.

본 발명에 의하여, 편광의 위상지연을 전기적으로 전환할 수 있는 고분자 분산형 액정 필름을 제공할 수 있게 된다. 또한, 본 발명에 따른 고분자 분산형 액정 필름을 이용하여 2D/3D 영상을 전환할 수 있는 디스플레이 장치를 제공할 수 있게 된다. 특히, 본 발명에 따른 전기 제어가 가능한 위상지연 특성을 갖는 고분자 분산형 액정 필름은 제조공정이 간단하고 비용이 저렴한 특징이 있어 2D/3D 전환형 디스플레이 장치의 원가절감에 크게 기여할 수 있다.According to the present invention, it is possible to provide a polymer dispersed liquid crystal film which can electrically switch the phase delay of polarization. In addition, it is possible to provide a display device capable of converting 2D / 3D images using the polymer dispersed liquid crystal film according to the present invention. In particular, the polymer dispersed liquid crystal film having a phase delay property that can be electrically controlled according to the present invention has a simple manufacturing process and a low cost characteristic, which can greatly contribute to cost reduction of a 2D / 3D conversion type display device.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시에에 따른 편광의 위상지연 특성이 조절 가능한 고분자 분산형 액정 필름의 구조를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고분자 분산형 액정 필름의 제1 실시 형태를 예시적으로 도시한 것으로서, (a)는 동작전압이 인가되지 않은 상태이며, (b)는 동작전압이 인가된 상태를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고분자 분산형 액정 필름의 제2 실시 형태를 예시적으로 도시한 것으로서, (a)는 동작전압이 인가되지 않은 상태이며, (b)는 동작전압이 인가된 상태를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 고분자 분산형 액정 필름을 예시적으로 도시한 것으로서, (a)는 동작전압이 인가되지 않은 상태이며, (b)는 동작전압이 인가된 상태를 도시한 것이다. 1 is a cross-sectional view illustrating a structure of a polymer dispersed liquid crystal film in which phase delay characteristics of polarization according to a preferred embodiment of the present invention are adjustable.
FIG. 2 exemplarily shows a first embodiment of a polymer dispersed liquid crystal film according to a preferred embodiment of the present invention, in which (a) is an operating voltage not applied, and (b) is an operating voltage applied thereto. It shows the state.
3 is a view illustrating a second embodiment of a polymer dispersed liquid crystal film according to a preferred embodiment of the present invention by way of example, (a) is the operating voltage is not applied, (b) is the operating voltage is applied It shows the state.
4 is a diagram illustrating a polymer dispersed liquid crystal film according to a second embodiment of the present invention by way of example, (a) is a state in which no operating voltage is applied, and (b) is a state in which an operating voltage is applied. It is.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 편광의 위상지연 특성이 조절 가능한 고분자 분산형 액정 필름의 구조 및 동작에 대하여 구체적으로 설명한다. 본 발명에 따른 고분자 분산형 액정 필름은 고분자 분산형 액정을 이용하여 편광의 복굴절을 조절한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail with respect to the structure and operation of the polymer dispersed liquid crystal film that can control the phase delay characteristics of the polarization according to a preferred embodiment of the present invention. The polymer dispersed liquid crystal film according to the present invention controls the birefringence of the polarized light using the polymer dispersed liquid crystal.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 편광의 위상지연 특성이 조절 가능한 고분자 분산형 액정 필름의 구조를 도시한 단면도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 고분자 분산형 액정 필름(1)은 2개의 투명 기판(100), 투명 전극(110), 액정 배향막(120) 및 고분자 분산형 액정층(130)을 구비한다. 1 is a cross-sectional view illustrating a structure of a polymer dispersed liquid crystal film in which phase delay characteristics of polarization according to a preferred embodiment of the present invention are adjustable. Referring to FIG. 1, the polymer dispersed liquid crystal film 1 according to the present invention includes two transparent substrates 100, a transparent electrode 110, a liquid crystal alignment layer 120, and a polymer dispersed liquid crystal layer 130. .

상기 2개의 투명 기판(100)은 일측면에 투명 전극(110)이 형성되고 상기 투명 전극이 서로 대향되도록 배치된다. The two transparent substrates 100 are formed such that a transparent electrode 110 is formed on one side thereof and the transparent electrodes face each other.

상기 고분자 분산형 액정층(130)은 고분자와 액정이 사전에 설정된 비율로 분산되어 있으며, 상기 투명 전극이 형성된 투명 기판의 사이에 형성된다.The polymer dispersed liquid crystal layer 130 is dispersed between a polymer and a liquid crystal at a predetermined ratio, and is formed between the transparent substrate on which the transparent electrode is formed.

액정 배향막(120)은 상기 고분자 분산형 액정층과 투명 기판의 사이에 배치되어, 상기 고분자 분산형 액정층의 액정이 방향성을 가지고 배열되도록 한다. The liquid crystal alignment layer 120 is disposed between the polymer dispersed liquid crystal layer and the transparent substrate so that the liquid crystals of the polymer dispersed liquid crystal layer are arranged in a direction.

상기 고분자 분산형 액정층(130)은 액정과 고분자가 사전 설정된 조성 비율로 구성되는데, 고분자 물질이 전체 중량의 40 ~ 80 중량 % 로 구성되는 것이 바람직하다. 특히, 상기 고분자 분산형 액정 필름은 투명 전극에 동작 전압이 인가되지 않은 상태에서 고분자 분산형 액정층을 통과한 편광이 위상 지연 특성을 가지도록, 상기 고분자 분산형 액정층의 고분자와 액정의 조성 비율을 설정하여야 된다. 따라서, 상기 고분자 분산형 액정층은 투명 전극에 동작 전압이 인가되지 않은 상태에서 투과율이 20% 이상이 되어야 만이 위상 지연 효과가 발생될 수 있으므로, 투과율이 20% 이상이 되도록 상기 고분자 분산형 액정층의 고분자와 액정의 조성 비율을 설정하는 것이 바람직하다. The polymer dispersed liquid crystal layer 130 is composed of a liquid crystal and a polymer in a predetermined composition ratio, and the polymer material is preferably composed of 40 to 80% by weight of the total weight. In particular, the polymer dispersed liquid crystal film has a composition ratio of the polymer and the liquid crystal of the polymer dispersed liquid crystal layer such that the polarized light passing through the polymer dispersed liquid crystal layer has a phase retardation characteristic without an operating voltage applied to the transparent electrode. Should be set. Therefore, the polymer dispersed liquid crystal layer may have a phase delay effect only when the transmittance is 20% or more in a state in which an operating voltage is not applied to the transparent electrode, and thus the polymer dispersed liquid crystal layer may have a transmittance of 20% or more. It is preferable to set the composition ratio of the polymer and the liquid crystal.

고분자 분산형 액정층이 고분자가 40 중량% 미만으로 구성되면, 구동전압이 인가되지 않은 상태에서는 광산란효과의 증대로 인하여 투과율이 20% 이하로 떨어지게 되고, 그 결과 위상 지연 효과가 생기지 않게 된다. 한편, 고분자 분산형 액정층이 고분자가 80 중량 % 이상으로 구성되면 위상 지연 효과가 생기지 않을 뿐만 아니라, 동작 전압이 1 kV 이상으로 증대되어 실제로 동작이 불가능하게 된다. When the polymer dispersed liquid crystal layer is composed of less than 40% by weight of the polymer, the transmittance drops to 20% or less due to the increase in the light scattering effect in the state in which the driving voltage is not applied, and as a result, the phase delay effect does not occur. On the other hand, if the polymer dispersed liquid crystal layer is composed of 80% by weight or more of the polymer, not only the phase delay effect is generated, but also the operating voltage is increased to 1 kV or more, which makes the operation impossible.

한편, 상기 투명 전극층(110)은 상기 투명 기판상에 형성되며, 산화 인듐 주석(ITO) 또는 그래핀(graphene) 등으로 형성될 수 있다. 상기 투명 전극층은 패터닝하여 패터닝된 특정 영역만을 선택적으로 위상 지연을 조절할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. The transparent electrode layer 110 may be formed on the transparent substrate, and may be formed of indium tin oxide (ITO), graphene, or the like. The transparent electrode layer may be patterned so that only a specific region of the patterned region may be selectively adjusted for phase delay.

상기 액정 배향막은 SiO2등과 같은 무기물을 사선 증착하여 배향성을 유도하는 무기 배향막을 사용할 수도 있으며, 수십 nm의 폴리이미드 막을 형성한 후 표면을 러빙 등의 공정을 통해 배향 처리하여 구성할 수도 있다. 또한, 별도의 액정 배향막을 구비하지 않고 상기 투명 전극을 액정배향 가능 구조로 형성하는 것도 가능할 것이다. The liquid crystal alignment layer may use an inorganic alignment layer that induces alignment by depositing an inorganic material such as SiO 2 or the like, or may form a polyimide film of several tens of nm and then align the surface through a process such as rubbing. It is also possible to form the transparent electrode in a liquid crystal alignable structure without providing a separate liquid crystal alignment layer.

전술한 바와 같은 본 발명에 따른 구조는 종래의 광 산란 방식의 고분자 분산형 액정필름과 달리 고분자 분산형 액정층의 고분자와 액정의 조성 비율을 조절하여 광산란을 최소화하는 구조를 갖도록 설계되고, 또한 배향막 구조에 의하여 액정의 방향성을 부여하여 입사되는 편광의 위상지연(retardation)을 유발할 수 있도록 하는 구조로 형성된다. 고분자 분산형 액정 필름으로 편광이 입사되도록 하기 위하여 광원과 고분자 분산형 액정 필름의 사이에 편광판을 더 구비하거나 고분자 분산형 액정 필름의 광원 입사측의 투명 기판을 편광 필름으로 구성할 수 있다. The structure according to the present invention as described above is designed to have a structure that minimizes light scattering by adjusting the composition ratio of the polymer and the liquid crystal of the polymer dispersed liquid crystal layer, unlike the conventional light scattering polymer dispersed liquid crystal film, the alignment film The structure is formed into a structure that imparts directionality of the liquid crystal to cause retardation of incident polarization. In order to inject polarized light into the polymer dispersed liquid crystal film, a polarizing plate may be further provided between the light source and the polymer dispersed liquid crystal film, or the transparent substrate on the light source incident side of the polymer dispersed liquid crystal film may be configured as a polarizing film.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고분자 분산형 액정 필름의 제1 실시 형태를 예시적으로 도시한 것으로서, (a)는 동작전압이 인가되지 않은 상태이며, (b)는 동작전압이 인가된 상태를 도시한 것이다. 도 2에 도시된 구조에 있어서, 상부 액정배향막과 하부 액정 배향막의 배향 구조는 서로 교차되도록 하여 트위스트 구조를 형성하며, 고분자 분산형 액정은 투명 전극층 사이에 형성되고 고분자 기지내에 존재하는 액적 내의 액정은 정전기적 작용에 의하여 방향성을 가지고 정렬된다. 따라서, 도 2의 (b)와 같이 동작전압 이상을 인가하면, 편광의 위상을 선택적으로 조절할 수 있다. FIG. 2 exemplarily shows a first embodiment of a polymer dispersed liquid crystal film according to a preferred embodiment of the present invention, in which (a) is an operating voltage not applied, and (b) is an operating voltage applied thereto. It shows the state. In the structure shown in FIG. 2, the alignment structures of the upper liquid crystal alignment layer and the lower liquid crystal alignment layer cross each other to form a twisted structure, and the polymer dispersed liquid crystal is formed between the transparent electrode layers and the liquid crystal in the droplets present in the polymer matrix It is aligned with direction by electrostatic action. Therefore, when an operating voltage or more is applied as shown in FIG. 2B, the phase of polarization can be selectively adjusted.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고분자 분산형 액정 필름의 제2 실시 형태를 예시적으로 도시한 것으로서, (a)는 동작전압이 인가되지 않은 상태이며, (b)는 동작전압이 인가된 상태를 도시한 것이다. 도 3에 도시된 구조에 있어서, 상부 액정배향막과 하부 액정 배향막은 호모트로픽 배향 구조를 형성하며, 고분자 분산형 액정은 투명 전극층 사이에 형성되고 고분자 기지내에 존재하는 액적 내의 액정은 정전기적 작용에 의하여 방향성을 가지고 정렬된다. 따라서, 도 3의 (b)와 같이 동작전압 이상을 인가하면, 편광의 위상 지연을 유도할 수 있다.3 is a view illustrating a second embodiment of a polymer dispersed liquid crystal film according to a preferred embodiment of the present invention by way of example, (a) is the operating voltage is not applied, (b) is the operating voltage is applied It shows the state. In the structure shown in FIG. 3, the upper liquid crystal alignment layer and the lower liquid crystal alignment layer form a homotropic alignment structure, and the polymer dispersed liquid crystal is formed between the transparent electrode layers and the liquid crystal in the droplets present in the polymer matrix is caused by electrostatic action. Aligned with direction. Therefore, when an operating voltage or more is applied as shown in FIG. 3B, polarization phase delay can be induced.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 광원으로부터 제공되는 광은 편광판을 통과하여 편광만이 고분자 분산형 액정 필름으로 입사되며, 고분자 분산형 액정 필름으로 입사된 편광은 고분자 분산형 액정층의 배향 방향 및 동작 전압에 따라 편광의 위상이 선택적으로 조절되고 위상 지연이 유도된다. As shown in FIGS. 2 and 3, light provided from the light source passes through the polarizing plate so that only the polarized light is incident on the polymer dispersed liquid crystal film, and the polarized light incident on the polymer dispersed liquid crystal film is the orientation of the polymer dispersed liquid crystal layer. Depending on the direction and the operating voltage, the phase of polarization is selectively adjusted and a phase delay is induced.

전술한 구조를 갖는 본 발명에 따른 고분자 분산형 액정 필름을 제조하기 위하여, 투명 전극층이 형성된 하부 투명 기판의 상부에 배향 처리된 액정 배향막을 배치하고, 액정 배향막 상부에 광산란을 억제할 수 있는 액정과 유기물의 혼합 조성액을 도포한 후 배향처리된 상부 투명 기판을 합착하고 UV광 등을 조사하여 액정과 고분자의 상분리를 유도하여 상/하부 투명 기판의 사이에 배향된 고분자 분산형 액정층을 형성한다. 이때, 본 발명에 따른 구조에서 광의 산란 여부에 주요한 영향을 주는 요소는 액정과 고분자의 조성비이다. 이러한 조성비의 실시예 1,2,3 과 비교예 1, 2를 아래와 같이 예시한다.In order to manufacture the polymer dispersed liquid crystal film according to the present invention having the above-described structure, the liquid crystal aligning film disposed on the upper portion of the lower transparent substrate on which the transparent electrode layer is formed, the liquid crystal capable of suppressing light scattering on the liquid crystal aligning film and After applying the mixed composition of the organic material, the alignment-treated upper transparent substrate is bonded and irradiated with UV light to induce phase separation of the liquid crystal and the polymer to form a polymer dispersed liquid crystal layer between the upper and lower transparent substrates. In this case, the main influence on the scattering of light in the structure according to the present invention is the composition ratio of the liquid crystal and the polymer. Examples 1,2,3 and Comparative Examples 1, 2 of such composition ratios are illustrated as follows.

실시예Example 1,2,3 1,2,3

실시예 1 : 본 발명에 따른 고분자 분산형 액정 필름의 고분자 분산형 액정층을 액정과 고분자의 무게 비율을 6:4 로 구성하는 경우, 구동 여부 관계없이 고분자 분산형 액정 필름의 투과율을 80% 이상으로 구현할 수 있다. Example 1 When the polymer dispersed liquid crystal layer of the polymer dispersed liquid crystal film according to the present invention comprises a weight ratio of 6: 4 to the liquid crystal and the polymer, the transmittance of the polymer dispersed liquid crystal film is 80% or more regardless of driving. Can be implemented.

실시예 2 : 본 발명에 따른 고분자 분산형 액정 필름의 고분자 분산형 액정층을 액정과 고분자의 무게 비율을 5:5 로 구성하는 경우, 구동 여부 관계없이 고분자 분산형 액정 필름의 투과율을 85% 이상으로 구현할 수 있다. Example 2 When the polymer dispersed liquid crystal layer of the polymer dispersed liquid crystal film according to the present invention is composed of a 5: 5 weight ratio of the liquid crystal and the polymer, the transmittance of the polymer dispersed liquid crystal film is 85% or more regardless of driving. Can be implemented.

실시예 3 : 본 발명에 따른 고분자 분산형 액정 필름의 고분자 분산형 액정층을 액정과 고분자의 무게 비율을 4:6 으로 구성하는 경우, 구동 여부 관계없이 고분자 분산형 액정 필름의 투과율을 85%이상으로 구현할 수 있다. Example 3: When the polymer dispersed liquid crystal layer of the polymer dispersed liquid crystal film according to the present invention comprises a 4: 6 weight ratio of the liquid crystal and the polymer, the transmittance of the polymer dispersed liquid crystal film is 85% or more regardless of driving. Can be implemented.

전술한 실시예 1, 2 및 3에서와 같이, 고분자 분산형 액정층에서의 고분자의 조성 비율을 40 중량 % 이상으로 유지함으로써, 구동여부와 관계없이 고분자 분산형 액정 필름의 투과율을 80 % 이상을 구현할 수 있게 된다. 이와 같이, 동작 전압의 인가없이 투과율을 증가시킴으로써, 위상 지연 효과를 조절할 수 있게 된다. As in Examples 1, 2 and 3 described above, by maintaining the composition ratio of the polymer in the polymer dispersed liquid crystal layer to 40% by weight or more, the transmittance of the polymer dispersed liquid crystal film is 80% or more regardless of driving. It can be implemented. As such, by increasing the transmittance without applying the operating voltage, the phase delay effect can be adjusted.

비교예Comparative Example 1 및 2 1 and 2

비교예 1 : 고분자 분산형 액정 필름의 고분자 분산형 액정층을 액정과 고분자의 무게 비율을 8:2 로 구성하는 경우, 구동 여부 관계없이 고분자 분산형 액정 필름의 투과율이 20 %이하로 감소한다. Comparative Example 1: In the polymer dispersed liquid crystal layer of the polymer dispersed liquid crystal film, when the weight ratio of the liquid crystal and the polymer is set to 8: 2, the transmittance of the polymer dispersed liquid crystal film is reduced to 20% or less regardless of driving.

비교예 2 : 고분자 분산형 액정 필름의 고분자 분산형 액정층을 액정과 고분자의 무게 비율을 9:1 로 구성하는 경우, 구동 여부 관계없이 고분자 분산형 액정 필름의 투과율이 20 %이하로 감소한다. Comparative Example 2: When the polymer dispersed liquid crystal layer of the polymer dispersed liquid crystal film was configured to have a weight ratio of liquid crystal and polymer of 9: 1, the transmittance of the polymer dispersed liquid crystal film was reduced to 20% or less regardless of driving.

전술한 비교예 1 및 2 에서와 같이, 고분자 분산형 액정층에서의 고분자의 조성 비율을 20 중량 % 이하로 유지함으로써, 구동여부와 관계없이 고분자 분산형 액정 필름의 투과율이 20% 이하로 감소하게 된다. 이와 같이, 고분자의 조성 비율이 낮은 경우 투과율이 낮아져서 위상 지연 효과를 발생시킬 수 없게 된다.
As in Comparative Examples 1 and 2 described above, by maintaining the composition ratio of the polymer in the polymer dispersed liquid crystal layer to 20% by weight or less, the transmittance of the polymer dispersed liquid crystal film is reduced to 20% or less regardless of driving. do. As such, when the composition ratio of the polymer is low, the transmittance is low, and thus the phase retardation effect cannot be generated.

이하, 도 4를 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 고분자 분산형 액정 필름의 구조 및 동작을 구체적으로 설명한다. 도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 고분자 분산형 액정 필름을 예시적으로 도시한 것으로서, (a)는 동작전압이 인가되지 않은 상태이며, (b)는 동작전압이 인가된 상태를 도시한 것이다. Hereinafter, the structure and operation of the polymer dispersed liquid crystal film according to the second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 4. 4 is a diagram illustrating a polymer dispersed liquid crystal film according to a second embodiment of the present invention by way of example, (a) is a state in which no operating voltage is applied, and (b) is a state in which an operating voltage is applied. It is.

제2 실시예에 따른 고분자 분산형 액정 필름은 전술한 제1 실시예에 따른 고분자 분산형 액정 필름의 구조와 유사하며, 다만 투명 기판의 구조만이 상이하다. The polymer dispersed liquid crystal film according to the second embodiment is similar to the structure of the polymer dispersed liquid crystal film according to the first embodiment described above, except that only the structure of the transparent substrate is different.

본 실시예에 따른 고분자 분산형 액정 필름은 고분자 분산형 액정층(430)의 양측에 각각 투명 전극이 형성된 편광 필름(400) 및 투명 전극이 형성된 복굴절 렌즈 필름(440)이 배치된다. 편광필름과 고분자 분산형 액정층의 사이 및 복굴절 렌즈 필름과 고분자 분산형 액정층의 사이에는 액정 배향막이 각각 형성된다. In the polymer dispersed liquid crystal film according to the present exemplary embodiment, polarizing films 400 having transparent electrodes and birefringent lens films 440 having transparent electrodes are disposed on both sides of the polymer dispersed liquid crystal layer 430. A liquid crystal alignment film is formed between the polarizing film and the polymer dispersed liquid crystal layer and between the birefringent lens film and the polymer dispersed liquid crystal layer, respectively.

도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 고분자 분산형 액정층으로 구동전압을 인가하지 않은 상태에서 고분자 분산형 액정 필름으로 광이 입사되면, 편광 필름(400)에 의해 편광이 고분자 분산형 액정층(430)으로 입사된 후 위상 지연되어 투과되어 복굴절 렌즈 필름(450)로 입사된다. 이때, 위상 지연된 편광의 굴절율과 복굴절 렌즈 필름의 굴절율을 동일하게 설계함으로써, 고분자 분산형 액정층을 통과한 위상 지연된 편광은 복굴절 렌즈 필름에서 굴절률의 변화없이 그대로 출력된다. 한편, 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 고분자 분산형 액정층에 대한 동작 전압을 인가한 상태에서 고분자 분산형 액정 필름으로 광이 입사되면, 편광 필름(400)에 의해 편광이 고분자 분산형 액정층(430)으로 입사된 후 위상지연없이 투과되어 복굴절 렌즈 필름으로 입사된다. 이때, 위상 지연되지 않은 편광의 굴절율과 복굴절 렌즈 필름의 굴절율이 서로 다르므로, 고분자 분산형 액정층을 통과한 편광은 복굴절 렌즈 필름(450)에서 굴절률의 차이로 인하여 광경로가 굴절된다. As shown in FIG. 4A, when light is incident on the polymer dispersed liquid crystal film in a state in which a driving voltage is not applied to the polymer dispersed liquid crystal layer, the polarized light is dispersed in the polymer dispersed liquid crystal by the polarizing film 400. After being incident to the layer 430, the phase retardation is transmitted and is incident to the birefringent lens film 450. At this time, by designing the refractive index of the phase-retarded polarization and the refractive index of the birefringent lens film the same, the phase-retarded polarized light passed through the polymer dispersed liquid crystal layer is output as it is without a change in refractive index in the birefringent lens film. Meanwhile, as shown in FIG. 4B, when light is incident on the polymer dispersed liquid crystal film while the operating voltage is applied to the polymer dispersed liquid crystal layer, polarized light is dispersed by the polarizing film 400. After being incident on the type liquid crystal layer 430, the light is transmitted without phase delay and is incident on the birefringent lens film. In this case, since the refractive index of the polarized light with no phase delay and the refractive index of the birefringent lens film are different from each other, the optical path is refracted by the difference in refractive index in the birefringent lens film 450 in the polarized light that has passed through the polymer dispersed liquid crystal layer.

본 실시예에 따른 고분자 분산형 액정 필름에 사용되는 복굴절 렌즈 필름의 굴절율은 설계하고자 하는 시스템의 요구 사항에 따라 적절하게 선택하여 사용할 수 있을 것이다.
The refractive index of the birefringent lens film used in the polymer dispersed liquid crystal film according to the present embodiment may be appropriately selected and used according to the requirements of the system to be designed.

이상에서 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예를 중심으로 설명하였으나, 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 그리고, 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It will be understood that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention. It is to be understood that the present invention may be embodied in many other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof.

본 발명에 따른 고분자 분산형 액정 필름은 2D 및 3D 디스플레이 장치에 매우 유용하게 사용될 수 있다. The polymer dispersed liquid crystal film according to the present invention can be very usefully used for 2D and 3D display devices.

1 : 고분자 분산형 액정 필름
100 : 투명 기판
110 : 투명 전극
120 : 액정 배향막
130 : 고분자 분산형 액정층1: polymer dispersed liquid crystal film
100: transparent substrate
110: transparent electrode
120: liquid crystal alignment film
130: polymer dispersed liquid crystal layer

Claims (10)

일측면에 투명 전극이 형성되고 상기 투명 전극이 서로 대향되도록 배치된 2개의 투명 기판;
고분자와 액정이 사전에 설정된 조성 비율로 분산되어 있으며, 상기 투명 전극이 형성된 투명 기판들의 사이에 형성된 고분자 분산형 액정층; 및
상기 고분자 분산형 액정층과 적어도 하나 이상의 투명 기판의 사이에 배치되어, 상기 고분자 분산형 액정층의 액정이 방향성을 가지고 배열되도록 하는 액정 배향막;
을 구비하며,
상기 고분자 분산형 액정 필름은 투명 전극에 동작 전압이 인가되지 않은 상태에서 고분자 분산형 액정층의 투과율이 20% 이상이 유지되도록 상기 고분자 분산형 액정층의 고분자와 액정의 조성 비율을 설정하는 것임을 특징으로 하는 편광의 위상 지연 특성을 조절할 수 있는 고분자 분산형 액정 필름. Two transparent substrates on which one side of the transparent electrode is formed and the transparent electrodes are disposed to face each other;
A polymer dispersed liquid crystal layer in which a polymer and a liquid crystal are dispersed at a predetermined composition ratio and formed between the transparent substrates on which the transparent electrode is formed; And
A liquid crystal alignment layer disposed between the polymer dispersed liquid crystal layer and at least one transparent substrate such that the liquid crystals of the polymer dispersed liquid crystal layer are arranged in a direction;
And,
The polymer dispersed liquid crystal film is to set the composition ratio of the polymer and the liquid crystal of the polymer dispersed liquid crystal layer so that the transmittance of the polymer dispersed liquid crystal layer is maintained at 20% or more in the state in which the operating voltage is not applied to the transparent electrode. A polymer dispersed liquid crystal film capable of adjusting the phase retardation characteristic of polarized light. 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 고분자 분산형 액정 필름은 투명 전극에 동작 전압이 인가되지 않은 상태에서 고분자 분산형 액정층을 통과한 편광이 위상 지연 특성을 가지도록, 상기 고분자 분산형 액정층의 고분자와 액정의 조성 비율을 설정하는 것을 특징으로 하는 편광의 위상 지연 특성을 조절할 수 있는 고분자 분산형 액정 필름. The polymer dispersed liquid crystal film of claim 1, wherein the polymer dispersed liquid crystal film comprises a polymer of the polymer dispersed liquid crystal layer such that the polarized light passing through the polymer dispersed liquid crystal layer has a phase retardation characteristic without an operating voltage applied to the transparent electrode. A polymer dispersed liquid crystal film capable of adjusting the phase retardation characteristic of polarized light, wherein the composition ratio of the liquid crystal is set. 제1항에 있어서, 상기 고분자 분산형 액정층을 구성하는 고분자 물질은 전체 중량의 40 ~ 80 중량 % 로 구성되는 것을 특징으로 하는 편광의 위상 지연 특성을 조절할 수 있는 고분자 분산형 액정 필름. The polymer dispersed liquid crystal film of claim 1, wherein the polymer material constituting the polymer dispersed liquid crystal layer comprises 40 to 80 wt% of the total weight. 제1항에 있어서, 상기 투명 전극은 특정 영역만을 선택적으로 위상 지연을 조절할 수 있도록 패터닝된 것을 특징으로 하는 편광의 위상 지연 특성을 조절할 수 있는 고분자 분산형 액정 필름. The polymer dispersed liquid crystal film of claim 1, wherein the transparent electrode is patterned to selectively adjust a phase delay of only a specific region. 제1항에 있어서, 상기 투명 기판들 중 빛이 입사되는 투명 기판은 편광 필름으로 구성되는 것을 특징으로 하는 편광의 위상 지연 특성을 조절할 수 있는 고분자 분산형 액정 필름. The polymer dispersed liquid crystal film of claim 1, wherein the transparent substrate on which light is incident is formed of a polarizing film. 제1항에 있어서, 상기 고분자 분산형 액정 필름은 상기 고분자 분산형 액정층의 상부와 하부에 각각 액정 배향막을 구비하고, 상부와 하부의 액정 배향막은 서로 교차하는 배향 구조를 가지거나 호모트로픽 배향 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 편광의 위상 지연 특성을 조절할 수 있는 고분자 분산형 액정 필름. According to claim 1, wherein the polymer dispersed liquid crystal film is provided with a liquid crystal alignment layer on the upper and lower portions of the polymer dispersed liquid crystal layer, respectively, the upper and lower liquid crystal alignment layer has an alignment structure that cross each other or homotropic alignment structure Polymer dispersed liquid crystal film capable of adjusting the phase delay characteristics of the polarization characterized in that it has a. 제1항에 있어서, 상기 투명 기판들 중 하나는 복굴절 렌즈 필름으로 구성되는 것을 특징으로 하는 편광의 위상 지연 특성을 조절할 수 있는 고분자 분산형 액정 필름. The polymer dispersed liquid crystal film of claim 1, wherein one of the transparent substrates is formed of a birefringent lens film. 제1항에 있어서, 상기 투명 기판들 중 하나는 편광 필름으로 구성되고, 나머지 하나는 복굴절 렌즈 필름으로 구성되는 것을 특징으로 하는 편광의 위상 지연 특성을 조절할 수 있는 고분자 분산형 액정 필름. The polymer dispersed liquid crystal film of claim 1, wherein one of the transparent substrates includes a polarizing film and the other includes a birefringent lens film. 제1항에 있어서, 상기 고분자 분산형 액정 필름의 투명 전극에 인가되는 동작 전압을 조절하여 편광의 위상 지연을 조절하는 것을 특징으로 하는 편광의 위상 지연 특성을 조절할 수 있는 고분자 분산형 액정 필름.



The polymer dispersed liquid crystal film of claim 1, wherein the phase delay characteristics of the polarized light are adjusted by adjusting an operating voltage applied to the transparent electrode of the polymer dispersed liquid crystal film.



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