KR101950379B1 - Viewing angle controllable display - Google Patents
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Abstract
본 발명은 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치에 관한 것이다. 상기 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치는, 디스플레이 패널; 입사광의 편광 방향을 스위칭시킬 수 있도록 구성되어 상기 디스플레이 패널의 전면에 탑재된 편광스위칭부; 및 입사된 광의 편광 방향에 따라 프리즘 기능의 온/오프가 조절되도록 구성되어 상기 편광스위칭부의 전면에 탑재된 편광 의존성 프리즘 어레이 필름;를 구비하여, 디스플레이 패널의 시야각 분포를 제어할 수 있도록 한다. 상기 디스플레이 장치는, 입사광의 편광 방향에 따라 편광 의존성 프리즘 어레이 필름의 프리즘 기능이 온(ON) 또는 오프(OFF)되면, 프리즘 기능의 온/오프에 따라 디스플레이 패널을 구성하는 지향성 백라이트 유닛의 시야각에 따른 좁은 시야각 모드로 동작하거나, 편광 의존성 프리즘 어레이 필름에 의해 광 시야각 모드로 동작하게 된다.
본 발명에 따른 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치는 지향성 BLU를 포함한 LC 패널 또는 OLED 패널과 같은 디스플레이 패널의 전면에 편광 의존성 프리즘 어레이 필름을 적층함으로써, 광 효율의 손실없이 디스플레이 패널의 시야각 분포를 제어할 수 있게 된다. The present invention relates to a display device capable of controlling a viewing angle. The display device capable of controlling the viewing angle comprises: a display panel; A polarization switching unit configured to switch a polarization direction of incident light and mounted on a front surface of the display panel; And a polarization-dependent prism array film which is mounted on the front surface of the polarization switching unit so that on / off of the prism function is controlled according to the polarization direction of the incident light, thereby controlling the viewing angle distribution of the display panel. When the prism function of the polarization-dependent prism array film is turned on or off according to the polarization direction of the incident light, the display device displays the image on the viewing angle of the directional backlight unit constituting the display panel Or operates in a wide viewing angle mode by the polarization dependent prism array film.
The viewing angle controllable display device according to the present invention can control the viewing angle distribution of the display panel without losing the light efficiency by stacking the polarization dependent prism array film on the front surface of the display panel such as the LC panel or the OLED panel including the directional BLU do.
Description
본 발명은 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는, LC 패널 또는 OLED 패널과 같은 디스플레이 패널의 전면에 편광 의존성 프리즘 어레이 필름을 적층하여 광효율의 손실없이 디스플레이 패널의 시야각 분포를 제어할 수 있는 디스플레이 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a viewing angle controllable display device, and more particularly, to a viewing angle controllable display device capable of controlling the viewing angle distribution of a display panel without losing a light efficiency by stacking a polarization dependent prism array film on a front surface of a display panel such as an LC panel or an OLED panel To a display device.
최근, 휴대 전화, 태블릿 PC, PDA, 노트북 컴퓨터 등의 휴대용 전자 기기의 사용이 급격하게 증가함에 따라, 공공장소에서의 프라이버시 보호가 새로운 과제로 대두되고 있다. 이러한 공공 장소에서의 휴대용 전자 기기의 사용시에 프라이버시 보호를 위하여, 디스플레이 장치들은 좁은 시야각을 가져야 한다. 2. Description of the Related Art In recent years, the use of portable electronic devices such as mobile phones, tablet PCs, PDAs, and notebook computers has been rapidly increasing, and protection of privacy in public places has become a new challenge. In order to protect privacy when using portable electronic devices in such public places, display devices must have a narrow viewing angle.
하지만, 여러 명의 사용자가 동시에 휴대용 전자 기기를 사용하는 경우, 또는 한 명의 사용자가 정면이 아닌 비스듬한 각도에서 휴대용 전자 기기를 사용하는 경우, 좁은 시야각을 갖는 디스플레이 장치는 시인성의 문제를 갖게 된다. 이런 경우를 위하여 디스플레이 장치는 넓은 시야각을 갖도록 하는 것이 바람직하다. However, when a plurality of users use the portable electronic device at the same time, or when one user uses the portable electronic device at an oblique angle instead of the frontal view, a display device having a narrow viewing angle has a problem of visibility. In this case, it is preferable that the display device has a wide viewing angle.
이와 같이, 휴대용 전자 기기의 디스플레이 장치는 상황에 따라 좁은 시야각 모드(Narrow Viewing Angle;NVA)와 넓은 시야각 모드(Wide Viewing Angle;WVA)를 서로 전환할 수 있도록 하는 것이 필요하며, 이러한 필요를 충족하는 디스플레이 장치에 대한 개발이 요구되고 있는 실정이다. As described above, it is necessary for the display device of the portable electronic device to be able to switch between a narrow viewing angle (NVA) and a wide viewing angle (WVA) according to circumstances, Development of display devices has been demanded.
액정 표시 장치에 있어서, WVA와 NVA 사이의 시야각 분포 제어 특성을 얻기 위하여 몇가지 접근법이 도입되고 있다. 대부분의 경우, 각각의 픽셀의 gray 레벨을 제어하기 위한 IPS, MVA, PVA, FFS 모드와 같은 광시야각 LC 모드와 시야각 분포 제어를 위해 추가적으로 LC 패널을 사용하는 적층 구조로 이루어진다. 도 1은 종래의 기술에 따라 계조 표현을 위한 IPS 모드와 시야각 분포 제어를 위한 HAN 모드 적층 구조를 도시한 것이다. 도 1의 적층 구조는 Proc, SID'06, vol 37, pp.705-708 에 게재된 내용이다. In liquid crystal displays, several approaches have been introduced to obtain the viewing angle distribution control characteristics between WVA and NVA. In most cases, a wide viewing angle LC mode such as IPS, MVA, PVA, FFS mode to control the gray level of each pixel, and a laminate structure using additional LC panels for viewing angle distribution control. FIG. 1 illustrates an IPS mode for gradation representation and a HAN mode stacking structure for viewing angle distribution control according to the prior art. The laminated structure of Fig. 1 is the contents published in Proc, SID'06, vol. 37, pp. 705-708.
도 1을 참조하면, 시야각 분포 제어를 위해 LC 패널이 적층되고, LC 패널은 ECB, HAN, VA 모드와 같이 픽셀 패턴없이 시야각 분포 제어를 위해서만 사용된다. 도 1의 (a)는 LC 패널을 이용하여 넓은 시야각 모드로 동작되는 상태를 도시한 것이며, (b)는 LC 패널을 이용하여 좁은 시야각 모드로 동작되는 상태를 도시한 것이다. Referring to FIG. 1, an LC panel is laminated for viewing angle distribution control, and an LC panel is used only for a viewing angle distribution control without a pixel pattern such as ECB, HAN, and VA modes. FIG. 1 (a) shows a state in which the LC panel is used in a wide viewing angle mode, and FIG. 1 (b) shows a state in which the LC panel is used in a narrow viewing angle mode.
원칙적으로, 전술한 방법에 따른 접근법들은 입사광 분포를 변화시키지 않으면서 좁은 시야각 상태를 구현하기 위하여, 편광자에서 시야각 의존적 광 흡수를 이용하게 된다. 이에 따라, 좁은 시야각 모드에서 필연적으로 많은 광 손실이 발생하게 된다. 또한, 시야각 분포 제어를 위해 적층되는 LC 패널의 시야각 비대칭성 때문에, 전체 시스템의 시야각 분포도 비대칭성을 갖는 문제점이 발생하게 된다.In principle, the approaches according to the above-described method use a view angle dependent light absorption in the polarizer in order to realize a narrow viewing angle state without changing the incident light distribution. Accordingly, inevitably a large amount of light loss occurs in a narrow viewing angle mode. Also, due to the viewing angle asymmetry of the LC panel stacked for the viewing angle distribution control, the viewing angle distribution of the entire system has a problem of asymmetry.
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 LC 패널이나 OLED 패널과 같은 디스플레이 패널의 전면에 편광 의존성 프리즘 어레이 필름을 적층하여 광효율의 손실없이 디스플레이 패널의 시야각 분포를 제어할 수 있는 디스플레이 장치를 제공하는 것이다. An object of the present invention is to provide a display device capable of controlling the viewing angle distribution of a display panel without losing a light efficiency by laminating a polarization dependent prism array film on a front surface of a display panel such as an LC panel or an OLED panel .
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 제1 특징에 따른 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치는, 편광 상태의 빛을 출력하는 디스플레이 패널; 입사광의 편광 방향을 스위칭시킬 수 있도록 구성되어 상기 디스플레이 패널의 전면에 탑재된 편광스위칭부; 및 입사광의 편광 방향에 따라 프리즘 기능의 온/오프가 조절되도록 구성되어 상기 편광스위칭부의 전면에 탑재된 편광 의존성 프리즘 어레이 필름;을 구비하여, 디스플레이 패널의 시야각 분포를 제어할 수 있도록 한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a display device capable of controlling a viewing angle, including: a display panel for outputting light in a polarized state; A polarization switching unit configured to switch a polarization direction of incident light and mounted on a front surface of the display panel; And a polarization-dependent prism array film which is mounted on the front surface of the polarization switching unit so that on / off of the prism function is controlled in accordance with the polarization direction of the incident light, thereby controlling the viewing angle distribution of the display panel.
전술한 제1 특징에 따른 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치에 있어서, 상기 디스플레이 패널은, 두 개의 편광자와 이들 사이에 위치한 액정층으로 구성된 LC 패널(Liquid Crystal Panel)과 지향성 백라이트 유닛(BLU)이 적층되어 이루어지거나, OLED 패널(Organic Light Emitting Diodes Panel), 지향성 광학 필름(Directional optical film) 및 편광자가 적층되어 이루어진 것이 바람직하다. In the display device capable of controlling the viewing angle according to the first aspect, the display panel includes an LC panel (Liquid Crystal Panel) composed of two polarizers and a liquid crystal layer disposed therebetween, and a directional backlight unit (BLU) Or an OLED panel (Organic Light Emitting Diodes Panel), a directional optical film, and a polarizer.
전술한 제1 특징에 따른 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치에 있어서, 상기 디스플레이 장치는, 입사광의 편광 방향에 따라 편광 의존성 프리즘 어레이 필름의 프리즘 기능이 온(ON) 또는 오프(OFF)되고, 상기 프리즘 기능의 온/오프에 따라, 디스플레이 패널로부터 나온 빛이 직진하여 형성된 디스플레이 패널의 시야각에 따른 좁은 시야각 모드로 동작하거나, 디스플레이 패널로부터 나온 빛이 편광 의존성 프리즘 어레이 필름에 의해 굴절되어 광시야각 모드로 동작하는 것이 바람직하다. In the display device capable of controlling the viewing angle according to the first aspect, the display device is characterized in that the prism function of the polarization-dependent prism array film is turned ON or OFF according to the polarization direction of the incident light, The light from the display panel operates in a narrow viewing angle mode in accordance with the viewing angle of the display panel formed by the light emitted from the display panel or the light from the display panel is refracted by the polarization dependent prism array film to operate in the wide viewing angle mode desirable.
전술한 제1 특징에 따른 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치에 있어서, 상기 편광 의존성 프리즘 어레이 필름은, 투명한 재질의 기판; 사전 설정된 광굴절률(n p )을 갖는 광경화성 등방상 고분자 물질(Isotropic Polymer)로 이루어져 상기 기판위에 적층된 등방상층; 및 정상광 굴절률(n o )과 이상광 굴절률(n e )을 갖는 복굴절성을 갖는 물질로 이루어져 상기 등방상층위에 적층된 복굴절층;을 구비하고, 상기 등방상층과 상기 복굴절층의 계면은 프리즘 어레이의 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하며, 상기 등방상층과 상기 복굴절층의 계면에서 발생하는 굴절률 차이가 입사광의 편광 방향에 따라 서로 상이한 것이 바람직하다. In the display device capable of controlling the viewing angle according to the first aspect, the polarization-dependent prism array film may include a transparent substrate; An isotropic upper layer formed of a photocurable isotropic polymer material having a predetermined optical refractive index n p and laminated on the substrate; And a birefringent layer made of a material having birefringence having a normal optical refractive index ( n o ) and an extraordinary refractive index ( n e ) and laminated on the isotropic upper layer, wherein the interface between the isotropic upper layer and the birefringent layer is a prism array It is preferable that the refractive index difference generated at the interface between the isotropic upper layer and the birefringent layer is different from each other according to the polarization direction of the incident light.
전술한 제1 특징에 따른 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치에 있어서, 상기 등방상층은 상기 복굴절층의 정상광 굴절률과 동일한 광굴절률(n p )을 갖는 광경화성 등방상 고분자 물질로 이루어지도록 구성하여, 입사광의 편광 방향에 따라 프리즘의 기능의 온/오프를 제어하는 것이 바람직하다. In the display device capable of controlling the viewing angle according to the first aspect, the isotropic upper layer is made of a photo-curable isotropic polymer material having a refractive index ( n p ) equal to the normal refractive index of the birefringent layer, It is preferable to control the on / off of the function of the prism according to the polarization direction.
전술한 제1 특징에 따른 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치에 있어서, 등방상층의 굴절률(n p ) 및 복굴절층의 정상광 굴절률(n o )과 이상광 굴절률(n e )은 n p = n o < n e 의 관계를 갖는 것이 바람직하다. In the display device capable of controlling the viewing angle according to the first aspect, the refractive index n p of the isotropic upper layer and the normal refractive index n o and the extraordinary refractive index n e of the birefringent layer satisfy n p = n o < n e . < / RTI >
전술한 제1 특징에 따른 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치에 있어서, 상기 복굴절층은 복굴절성을 갖는 액정(Liquid Crystal) 또는 광경화성 액정상 고분자(Reactive Mesogen) 물질로 이루어지는 것이 바람직하다. In the display device capable of controlling the viewing angle according to the first aspect, the birefringent layer is preferably made of a liquid crystal having birefringence or a photoactive liquid crystal polymer.
전술한 제1 특징에 따른 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치에 있어서, 상기 편광 의존성 프리즘 어레이 필름은 복굴절층과 등방상층의 계면에 형성된 하부 배향막을 더 구비하고, 상기 복굴절층을 구성하는 물질은 상기 하부 배향막에 의해 단일 방향으로 배향된 것이 바람직하다. In the display device according to the first aspect, the polarizing-dependence prism array film may further include a lower alignment layer formed at an interface between the birefringent layer and the isotropic upper layer, and the material constituting the birefringent layer may be formed on the lower alignment layer In a single direction.
전술한 제1 특징에 따른 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치에 있어서, 상기 편광 의존성 프리즘 어레이 필름은 복굴절층의 표면에 적층된 상부 투명 기판을 더 구비하고, 상기 복굴절층과 맞닿는 상부 투명 기판의 일면에는 상부 배향막이 형성된 것을 특징으로 하며, 상기 복굴절층을 구성하는 물질은 상기 상부 배향막에 의해 단일 방향으로 배향된 것이 바람직하다. In the display device according to the first aspect, the polarization-dependent prism array film may further comprise an upper transparent substrate laminated on the surface of the birefringent layer, and an upper alignment layer is provided on one surface of the upper transparent substrate, And the material constituting the birefringent layer is oriented in a single direction by the upper alignment layer.
전술한 제1 특징에 따른 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치에 있어서, 상기 등방상층과 상기 복굴절층의 계면에 형성되는 프리즘은 삼각형의 형상으로 이루어진 것이 바람직하다. In the display device capable of controlling the viewing angle according to the first aspect, it is preferable that the prism formed at the interface between the isotropic upper layer and the birefringent layer has a triangular shape.
전술한 제1 특징에 따른 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치에 있어서, 상기 편광 스위칭부는, 액정층; 상기 액정층의 상부에 위치한 상부 배향층; 상기 액정층과 상기 상부 배향층의 사이에 위치한 상부 투명 전극층; 상기 액정층의 하부에 위치한 하부 배향층; 및 상기 액정층과 상기 하부 배향층의 사이에 위치한 하부 투명 전극층;을 구비하는 것이 바람직하다. In the display device capable of controlling the viewing angle according to the first aspect, the polarization switching unit may include a liquid crystal layer; An upper alignment layer disposed on the upper portion of the liquid crystal layer; An upper transparent electrode layer positioned between the liquid crystal layer and the upper alignment layer; A lower orientation layer located below the liquid crystal layer; And a lower transparent electrode layer positioned between the liquid crystal layer and the lower alignment layer.
본 발명의 제2 특징에 따른 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치는, 지향성 백라이트 유닛; 상기 지향성 백라이트 유닛으로부터 제공되는 입사광의 편광 상태에 따라 일부는 굴절되고 일부는 직진하도록 구성되어, 상기 지향성 백라이트 유닛의 전면에 탑재된 편광 의존성 프리즘 어레이 필름; 입사광의 편광 방향을 스위칭시킬 수 있도록 구성되어 상기 편광 의존성 프리즘 어레이 필름의 전면에 탑재된 편광스위칭부; 및 두 개의 편광자 및 이들 사이에 위치한 액정층으로 구성되어, 상기 편광 스위칭부의 전면에 탑재된 LC(Liquid Crystal) 패널;을 구비하여, LC 패널의 시야각 분포를 제어할 수 있도록 한다. A display device capable of controlling a viewing angle according to a second aspect of the present invention includes: a directional backlight unit; A polarization-dependent prism array film mounted on a front surface of the directional backlight unit, the polarization-dependent prism array film configured to be partially refracted and partially straightened according to a polarization state of incident light provided from the directional backlight unit; A polarization switching unit mounted on a front surface of the polarization dependent prism array film so as to switch the polarization direction of incident light; And an LC (Liquid Crystal) panel composed of two polarizers and a liquid crystal layer disposed therebetween and mounted on a front surface of the polarization switching unit, so that the viewing angle distribution of the LC panel can be controlled.
전술한 제2 특징에 따른 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치에 있어서, 상기 편광 의존성 프리즘 어레이 필름은, 투명한 재질의 기판; 사전 설정된 광굴절률(n p )을 갖는 광경화성 등방상 고분자 물질(Isotropic Polymer)로 이루어져 상기 기판위에 적층된 등방상층; 및 정상광 굴절률(n o )과 이상광 굴절률(n e )을 갖는 복굴절성을 갖는 물질로 이루어져 상기 등방상층위에 적층된 복굴절층; 을 구비하고, 상기 등방상층과 상기 복굴절층의 계면은 프리즘 어레이의 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하며, 상기 복굴절층을 구성하는 물질의 배향 방향과 수직한 입사광은 굴절없이 직진하여 출력되고, 배향 방향과 평행한 입사광은 굴절하여 출력되는 것이 바람직하다. In the above-described display device capable of controlling the viewing angle according to the second aspect, the polarization-dependent prism array film comprises: a transparent substrate; An isotropic upper layer formed of a photocurable isotropic polymer material having a predetermined optical refractive index n p and laminated on the substrate; And a birefringent layer made of a material having a normal refractive index ( n o ) and an extraordinary refractive index ( n e ) and having birefringence and laminated on the isotropic upper layer; Wherein an interface between the isotropic upper layer and the birefringent layer is in the form of a prism array, incident light perpendicular to the alignment direction of the material constituting the birefringent layer is outputted straight without refraction, It is preferable that parallel incident light is refracted and output.
전술한 제2 특징에 따른 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치에 있어서, 상기 편광 스위칭부는, 액정층; 상기 액정층의 상부에 위치한 상부 배향층; 상기 액정층과 상기 상부 배향층의 사이에 위치한 상부 투명 전극층; 상기 액정층의 하부에 위치한 하부 배향층; 및 상기 액정층과 상기 하부 배향층의 사이에 위치한 하부 투명 전극층; 을 구비하는 것이 바람직하다. In the display device capable of controlling the viewing angle according to the second aspect, the polarization switching unit may include a liquid crystal layer; An upper alignment layer disposed on the upper portion of the liquid crystal layer; An upper transparent electrode layer positioned between the liquid crystal layer and the upper alignment layer; A lower orientation layer located below the liquid crystal layer; A lower transparent electrode layer positioned between the liquid crystal layer and the lower alignment layer; .
전술한 제2 특징에 따른 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치에 있어서, 상기 디스플레이 장치는, 편광 스위칭부의 온(ON)/오프(OFF)에 따라, LC 패널의 편광자의 투과축과 일치하는 편광 상태를 갖는 직진성의 빛이 통과되어 좁은 시야각 모드로 동작하거나, LC 패널의 편광자의 투과축과 일치하는 편광 상태를 갖는 굴절성의 빛이 통과되어 광 시야각 모드로 동작하는 것을 특징으로 하며,In the display device capable of controlling the viewing angle according to the second aspect, the display device has a linearly polarized state having a polarization state coinciding with the transmission axis of the polarizer of the LC panel in accordance with ON / OFF of the polarization switching part Of the liquid crystal panel is operated so as to operate in a narrow viewing angle mode or in a wide viewing angle mode by passing refracting light having a polarization state coinciding with the transmission axis of the polarizer of the LC panel,
상기 등방상층과 상기 복굴절층의 계면에 형성되는 프리즘 어레이의 프리즘 각도는 광시야각 모드에서 요구되는 시야각에 따라 결정되는 것이 바람직하다. The prism angle of the prism array formed at the interface between the isotropic upper layer and the birefringent layer is preferably determined according to a viewing angle required in the wide viewing angle mode.
전술한 제2 특징에 따른 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치에 있어서, 상기 등방상층은 상기 복굴절층의 정상광 굴절률과 동일한 광굴절률(n p )을 갖는 광경화성 등방상 고분자 물질로 이루어지도록 구성되며, 등방상층의 굴절률(n p ) 및 복굴절층의 정상광 굴절률(n o )과 이상광 굴절률(n e )은 n p = n o < n e 의 관계를 갖는 것이 바람직하다. In the display device according to the second aspect of the present invention, the isotropic upper layer is made of a photo-curable isotropic polymer material having a refractive index ( n p ) equal to the normal refractive index of the birefringent layer, refractive index (n p) and the ordinary ray refractive index of the birefringent layer (n o) and extraordinary refractive index (n e) of preferably has the relationship n p = n o <n e .
본 발명에 따른 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치는 LC 패널이나 OLED 패널과 같은 디스플레이 패널의 전면에 편광 의존성 프리즘 어레이 필름을 적층함으로써, 광 효율의 손실없이 디스플레이 패널의 시야각 분포를 광 시야각 모드 또는 좁은 시야각 모드로 제어할 수 있게 된다. The viewing angle controllable display device according to the present invention is a viewing angle controllable display device in which a polarization-dependent prism array film is laminated on a front surface of a display panel such as an LC panel or an OLED panel so that the viewing angle distribution of the display panel can be changed to a wide viewing angle mode or a narrow viewing angle mode It becomes possible to control.
도 1은 종래의 기술에 따라 계조 표현을 위한 IPS 모드와 시야각 분포 제어를 위한 HAN 모드 적층 구조를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치에 대하여 도시한 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 시야각 제어가 가능한 디스플레이 장치에 있어서, 편광 의존성 프리즘 어레이 필름의 구조 및 동작을 설명하기 위하여 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치에 있어서, 동작 원리를 설명하기 위하여 도시한 개념도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치의 편광 의존성 프리즘 어레이 필름을 제조하는 과정을 순차적으로 도시한 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치에 있어서, 지향성 BLU 상에서 측정한 편광 의존성 프리즘 어레이 필름에서의 휘도 분포의 챠트를 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치에 있어서, x축 방향으로의 서로 다른 전압 조건에서 지향성 BLU에서의 편광 의존성 프리즘 어레이 필름에서의 시야각에 따른 각도 휘도 분포를 도시한 그래프이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치에 있어서, 다양한 굴절룰 조건에서의 시야각에 따른 휘도 분포의 시뮬레이션 결과를 도시한 그래프들이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치를 도시한 단면도이다.
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치를 도시한 단면도이다. FIG. 1 illustrates an IPS mode for gradation representation and a HAN mode stacking structure for viewing angle distribution control according to the prior art.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a display device capable of controlling a viewing angle according to a first preferred embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a structure and operation of a polarization dependent prism array film in a display device capable of controlling a viewing angle according to a first preferred embodiment of the present invention.
4 is a conceptual diagram illustrating a principle of operation of a display device capable of controlling a viewing angle according to a first preferred embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a flowchart sequentially illustrating a process of manufacturing a polarization dependent prism array film of a display device capable of controlling a viewing angle according to a first preferred embodiment of the present invention.
6 shows a chart of the luminance distribution in the polarization-dependent prism array film measured on the directional BLU in the display device capable of controlling the viewing angle according to the first preferred embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a graph showing an angular luminance distribution according to a viewing angle in a polarization-dependent prism array film in a directional BLU at different voltage conditions in the x-axis direction, according to a first embodiment of the present invention; It is a graph.
8 is a graph showing a simulation result of a luminance distribution according to a viewing angle under various refractive condition conditions in a display device capable of controlling a viewing angle according to a first preferred embodiment of the present invention.
9 is a cross-sectional view illustrating a display device capable of controlling a viewing angle according to a second embodiment of the present invention.
10 is a cross-sectional view illustrating a display device capable of controlling a viewing angle according to a third embodiment of the present invention.
본 발명에 따른 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치는 지향성 BLU를 포함한 LC 패널이나 OLED 패널과 같은 디스플레이 패널의 전면에 편광 의존성 프리즘 어레이 필름을 적층함으로써, 광 효율의 손실없이 디스플레이 패널의 시야각 분포를 제어할 수 있게 된다. The viewing angle controllable display device according to the present invention can control the viewing angle distribution of the display panel without losing the light efficiency by stacking the polarization dependent prism array film on the front surface of the display panel such as the LC panel or the OLED panel including the directional BLU do.
< 제1 실시예 >≪ Embodiment 1 >
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치의 구성 및 동작에 대하여 구체적으로 설명한다. Hereinafter, a configuration and operation of a display device capable of controlling a viewing angle according to a first preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치에 대하여 도시한 개략적인 단면도이다. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a display device capable of controlling a viewing angle according to a first preferred embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 디스플레이 장치(20)는, 디스플레이 패널(17), 디스플레이 패널의 전면에 설치된 편광 스위칭부(15) 및 상기 편광 스위칭부의 전면에 설치된 편광의존성 프리즘 어레이 필름(10)을 구비한다. Referring to FIG. 2, a
상기 디스플레이 패널(17)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 지향성 백라이트 유닛(170)과 LC 패널이 적층되어 이루어지며, 상기 LC 패널은 두 개의 편광자(172, 174) 및 상기 편광자들의 사이에 위치한 액정층(176)으로 구성되며, 상기 두 개의 편광자(172, 174)는 각각 편광자(polarizer;172) 및 검광자(analyzer;174)로 구성되는 것이 바람직하다. 2, the
상기 편광 스위칭부(15)는 입사광의 편광 방향을 스위칭시킬 수 있도록 구성되어 상기 LC 패널의 전면에 탑재된 것을 특징으로 한다. 상기 편광 스위칭부(15)는, 액정층(150), 상기 액정층의 상부 및 하부에 각각 위치한 상부 배향층 및 하부 배향층(152, 154), 상기 액정층과 상기 상부 배향층의 사이에 위치한 상부 투명 전극층(153), 상기 액정층과 상기 하부 배향층의 사이에 위치한 하부 투명 전극층(155)을 구비한다. 전술한 구성을 갖는 편광 스위칭부는, 외부로부터 인가되는 구동 전압에 따라 액정층의 배향 방향이 변화되고, 그 결과 입사광의 편광 방향을 변화시킬 수 있게 된다. The
상기 편광 의존성 프리즘 어레이 필름(10)은 입사된 광의 편광 방향에 따라 프리즘 기능의 온/오프가 조절되도록 구성되어 상기 편광스위칭부의 전면에 탑재된것을 특징으로 한다. 본 발명에 따른 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치는, 편광 의존성 프리즘 어레이 필름의 프리즘 기능이 오프(OFF)되면, 편광 의존성 프리즘 어레이 필름을 통과하는 빛이 직진함에 따라, 지향성 백라이트 유닛의 시야각에 따른 좁은 시야각 모드로 동작하게 된다. 또한, 본 발명에 따른 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치는, 편광 의존성 프리즘 어레이 필름의 프리즘 기능이 온(ON)되면, 편광 의존성 프리즘 어레이 필름을 통과하는 빛이 굴절함에 따라, 편광 의존성 프리즘 어레이 필름에 의해 광시야각 모드로 동작하게 된다. 따라서, 본 발명에 따른 디스플레이 장치에 있어서, 좁은 시야각 모드에서의 시야각은 지향성 백라이트 유닛의 시야각에 의해 결정되며, 광 시야각 모드에서의 시야각은 편광 의존성 프리즘 어레이 필름에서의 등방상층과 복굴절층의 계면에 형성되는 프리즘의 프리즘 각도에 의해 결정된다. The polarized-light-dependent
한편, 본 발명의 제1 실시예에 따른 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치의 다른 실시형태에서는, 편광 의존성 프리즘 어레이 필름의 배향 방향을 반대로 배향시킴으로써, 프리즘 기능이 온되면 좁은 시야각 모드로 동작하게 되고 프리즘 기능이 오프되면 광 시야각 모드로 동작하도록 구성할 수도 있다. On the other hand, in another embodiment of the viewing angle controllable display device according to the first embodiment of the present invention, by reversely orienting the orientation direction of the polarization dependent prism array film, when the prism function is turned on, it operates in a narrow viewing angle mode, It may be configured to operate in the wide viewing angle mode.
도 3은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 시야각 제어가 가능한 디스플레이 장치에 있어서, 편광 의존성 프리즘 어레이 필름의 구조 및 동작을 설명하기 위하여 도시한 단면도이다. 이하, 도 3을 참조하여 편광 의존성 프리즘 어레이 필름의 구조 및 동작에 대하여 구체적으로 설명한다. FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a structure and operation of a polarization dependent prism array film in a display device capable of controlling a viewing angle according to a first preferred embodiment of the present invention. Hereinafter, the structure and operation of the polarization dependent prism array film will be described in detail with reference to FIG.
상기 편광 의존성 프리즘 어레이 필름(10)은 투명한 재질의 기판(100), 등방상층(110), 복굴절층(120)을 구비한다. 본 발명에 따른 편광 의존성 프리즘 어레이 필름(10)에 있어서, 상기 등방상층과 상기 복굴절층의 계면은 프리즘 어레이의 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하며, 입사광에 대하여 상기 등방상층과 상기 복굴절층의 계면에서 발생하는 굴절률 차이가 입사광의 편광 방향에 따라 서로 상이하도록 구성된 것을 특징으로 한다. The polarization dependent
상기 등방상층(110)은 사전 설정된 광굴절률(np)을 갖는 광경화성 등방상 고분자 물질(Isotropic Polymer)로 이루어져 상기 기판위에 적층된다. The isotropic
상기 복굴절층(120)은 정상광 굴절률(no)과 이상광 굴절률(ne)을 갖는 복굴절성을 갖는 물질로 이루어져 상기 등방상층위에 적층된다. 상기 등방상층과 상기 복굴절층의 계면은 삼각형의 프리즘의 형상으로 이루어진 것이 바람직하며, 프리즘 어레이 형태로 구현될 수 있다. 상기 프리즘은 평탄한 출사면에 대하여 소정의 프리즘 각도(θ prism )로 기울어진 경사면들로 구성된 삼각형 형상으로 이루어지며, 이러한 프리즘들이 반복 배열되어 프리즘 어레이 형태를 구현하게 된다. The
상기 복굴절층은 단일 방향으로 정렬된 복굴절성을 갖는 액정(Liquid Crystal;LC) 또는 광경화성 액정상 고분자(Reactive Mesogen;RM) 물질로 이루어지는 것이 바람직하다. The birefringent layer is preferably made of a liquid crystal (LC) or a photocurable liquid crystal polymer (Reactive Mesogen) material having birefringence aligned in a single direction.
상기 복굴절층을 구성하는 액정 또는 광경화성 액정상 고분자 물질을 단일방향으로 정렬시키기 위하여, 상기 편광 의존성 프리즘 어레이 필름(10)는 상기 등방상층(110)과 복굴절층(120)의 계면에 하부 배향층(도면에 도시되지 않음)을 더 구비하여 Bottom-up 방식으로 복굴절층의 매질을 배향시키거나, 복굴절층(120)의 상부 표면에 상부 배향층(도면에 도시되지 않음)을 더 구비하여 Top-down 방식으로 복굴절층의 매질을 배향시키거나, 복굴절층(120)의 상부 및 하부 표면에 각각 상부 배향층 및 하부 배향층을 구비하여 Bottom-up 방식과 Top-down 방식으로 동시에 배향시켜 보다 더 정확하게 단일 방향으로 배향시킬 수 있다. 상부 배향층 및/또는 하부 배향층에 의하여, 상기 복굴절층을 구성하는 매질은 단일 방향으로 배향되어 이루어지게 된다. In order to align the liquid crystalline material or the photo-curable liquid crystalline polymer material constituting the birefringent layer in a unidirectional direction, the polarization-dependent
본 발명에 따른 편광 의존성 프리즘 어레이 필름은, 상기 등방상층(110)의 굴절률(n p ) 및 상기 복굴절층(120)에서의 배향방향의 수직한 방향의 굴절률인 정상광 굴절률(n o )과 배향방향의 굴절률인 이상광 굴절률(n e )에 대한 관계가 n o = n p < n e 이 되도록 설정함으로써, 입사광의 편광 방향에 따라 프리즘 기능의 온/오프를 제어할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. Dependent prism array film according to the present invention is characterized in that the refractive index n p of the isotropic
도 3의 (a)를 참조하면, 본 실시예에 따른 편광 의존성 프리즘 어레이 필름으로 직진성을 갖는 빛이 입사할 때, 입사하는 빛의 편광 방향이 복굴절층(120)의 배향방향과 수직한 경우, 복굴절층(120)은 n o 의 굴절률을 가지게 되며, n o = n p 이므로 입사한 빛은 굴절없이 직진하게 된다. 그 결과, 본 실시예에 따른 편광 의존성 프리즘 어레이 필름은, 복굴절층의 배향 방향과 수직인 편광 방향을 갖는 빛이 입사하는 경우, 프리즘으로 동작하지 않게 된다. Referring to FIG. 3A, when the linearly polarized light is incident on the polarization dependent prism array film according to the present embodiment, when the polarization direction of the incident light is perpendicular to the alignment direction of the
한편, 도 3의 (b)를 참조하면, 본 실시예에 따른 편광 의존성 프리즘 어레이 필름으로 직진성을 갖는 빛이 입사할 때, 입사하는 빛의 편광 방향이 복굴절층(120)의 배향방향과 일치하는 경우, 복굴절층(120)은 n e 의 굴절률을 가지게 되며, n p < n e 이므로 입사한 빛은 등방상층(110)과 복굴절층(120)의 계면에서 굴절률 차에 의해 굴절이 나타나게 된다. 그 결과, 본 실시예에 따른 편광 의존성 프리즘 어레이 필름은, 복굴절층의 배향 방향과 일치하는 편광 방향을 갖는 빛이 입사하는 경우, 프리즘 어레이로 동작하여 입사한 빛이 퍼지게 된다. 따라서, 본 실시예에 따른 편광 의존성 프리즘 어레이 필름은, 입사광의 편광 방향이 복굴절층의 배향 방향과 수직이면 프리즘 기능이 OFF 되며, 입사광의 편광 방향이 복굴절층의 배향 방향과 일치하면 프리즘 기능이 ON 된다. Referring to FIG. 3 (b), when the linearly polarized light is incident on the polarization dependent prism array film according to the present embodiment, the polarization direction of the incident light coincides with the alignment direction of the
한편, 본 발명의 제1 실시예에 따른 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치에 있어서, 편광 의존성 프리즘 어레이 필름의 프리즘 기능이 온(ON)되면, 편광 의존성 프리즘 어레이 필름에 의해 광 시야각 모드로 동작하게 되며, 상기 등방상층과 상기 복굴절층의 계면에 형성되는 프리즘 어레이의 프리즘 각도(θ prism )는 광시야각 모드에서 요구되는 시야각에 따라 결정되는 것이 바람직하다. 프리즘 각도가 증가할수록, 시야각이 증대된다. 여기서, 상기 프리즘 각도(θ prism )는, 도 3에 도시된 바와 같이, 프리즘의 출사면과 평행한 면에 대해 프리즘의 경사면이 갖는 각도를 의미한다.In the display device capable of controlling the viewing angle according to the first embodiment of the present invention, when the prism function of the polarization dependent prism array film is turned ON, the polarization dependent prism array film operates in the wide viewing angle mode, the prism angle of the prism array is formed at the interface between the isotropic upper layer and the birefringent layer (θ prism) is preferably determined in accordance with the field of view required in the wide viewing angle mode. As the prism angle increases, the viewing angle increases. Here, the prism angle (θ prism), as shown in Fig 3, means the angle with the inclined surface of the prism on a plane parallel to the exit surface of the prism.
이하, 도 4를 참조하여, 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치의 동작 원리를 구체적으로 설명한다. 도 4는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치에 있어서, 동작 원리를 설명하기 위하여 도시한 개념도이다. Hereinafter, with reference to FIG. 4, the principle of operation of a display device capable of controlling a viewing angle according to a first preferred embodiment of the present invention will be described in detail. 4 is a conceptual diagram illustrating a principle of operation of a display device capable of controlling a viewing angle according to a first preferred embodiment of the present invention.
도 4의 (a)를 참조하면, 입사광의 편광 상태가 복굴절층(120)의 배향 방향과 평행할 때, 입사광은 굴절없이 적층된 프리즘 어레이 필름(10)을 통과하며, 최종적으로 지향성 BLU의 좁은 빔 분포로 인해 좁은 시야각 모드가 된다. 4A, when the polarization state of the incident light is parallel to the alignment direction of the
도 4의 (b)를 참조하면, 입사광의 편광 상태가 복굴절층(120)의 배향 방향과 수직할 때, 입사광은 복굴절층(120)과 등방상층(110)의 계면에서 굴절됨에 따라 광 시야각 모드가 된다. Referring to FIG. 4B, when the polarization state of the incident light is perpendicular to the alignment direction of the
전술한 구성을 갖는 본 발명에 따른 디스플레이 장치는, 편광 스위칭부(15)의 액정층으로 입사되는 광의 편광 각도를 전기적으로 제어 가능하며, 시야각 분포는 대칭 시야각 특성을 유지하면서 광 효율의 손실없이 좁은 시야각 상태에서 넓은 시야각 상태로 연속적으로 전환할 수 있게 된다. 본 발명의 도면에서는 액정의 TN 모드만이 표시되어 있으나, VA, ECB, OCB, IPS, FFS 모드에도 적용가능하다. The display device according to the present invention having the above-described configuration can electrically control the polarization angle of the light incident on the liquid crystal layer of the
전술한 구성을 갖는 디스플레이 장치는, 필름 또는 유리 기판상에 편광 의존성 프리즘 어레이를 제작하여 편광 스위칭부와 합치거나, 편광 스위칭부 위에 다이렉트 임프린팅 공정을 통해 일체형으로 제작할 수 있다. 이하, 도 5를 참조하여 본 발명에 따른 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치의 편광 의존성 프리즘 어레이 필름을 제조하는 과정을 설명한다. 도 5는 본 발명에 따른 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치의 편광 의존성 프리즘 어레이 필름을 제조하는 과정을 순차적으로 도시한 흐름도이다. The display device having the above-described configuration can be fabricated as an integral unit through the direct imprinting process on the polarization switching unit or by combining the polarization switching prism array with the polarization dependent prism array on the film or glass substrate. Hereinafter, a process of manufacturing the polarization dependent prism array film of the display device capable of controlling the viewing angle according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a flowchart sequentially illustrating a process of manufacturing a polarization-dependent prism array film of a display device capable of controlling a viewing angle according to the present invention.
본 발명에 따른 편광 의존성 프리즘 어레이 필름의 제조 방법은, 먼저 하부 투명 기판(700)상에 광경화성 등방상 고분자 물질(710)을 증착시킨 후, 프리즘 역상의 형태를 갖는 프리즘 어레이 템플릿(750;prism array template)을 임프린팅한다(단계 a). 다음, UV 조사하여 광경화성 등방상 고분자 물질들(710)을 광경화시키고(단계 b), 상기 프리즘 어레이 템플릿(750)을 분리하여 제거한다(단계 c), 그 결과, 임프린팅 공정을 이용하여 하부 투명 기판(700)위에 프리즘 어레이 형상의 등방상층(710')을 완성하게 된다. The method of manufacturing a polarization-dependent prism array film according to the present invention comprises the steps of depositing a photocurable
다음, 상기 등방상층(710')의 표면에 배향 물질을 도포하기 전에, 등방상층(710')의 표면을 UVO 처리하여 등방상층(710")의 표면을 친수화시킴으로써, 후공정에서 도포될 배향 물질의 코팅성을 향상시키는 것이 바람직하다(단계 d).Next, before the alignment material is applied to the surface of the isotropic upper layer 710 ', the surface of the isotropic upper layer 710' is subjected to UVO treatment to hydrophilize the surface of the isotropic
다음, 상기 등방상층(710")의 표면에 배향 물질(730)을 도포한 후(단계 e), 단일 방향으로 러빙하여, 등방상층(710")의 표면에 Bottom-Up 방식의 배향을 위한 하부 배향막(730')을 형성한다(단계 f). 배향 물질로는 Polyvinylachol(PVA)을 사용할 수 있다. Next, an
다음, 상부 투명 기판(770)위에 배향 물질을 도포한 후 러빙하여, Top-Down 방식의 배향을 위한 상부 배향막(780)을 갖는 상부 투명 기판(770)을 제작한다(단계 g).Next, an alignment material is applied on the upper
다음, 상기 하부 투명 기판(700)위의 하부 배향막(730')의 상부에 상기 상부 투명 기판(770)을 배치하고, 상기 하부 배향막(730')과 상기 상부 배향막(780)의 사이에 광경화성 액정상 고분자 물질(720)을 주입한 후(단계 h), UV 조사하여 광경화성 액정상 고분자 물질(720)을 광경화시켜 복굴절층(720')을 형성한다(단계 i). 상기 복굴절층을 구성하는 광경화성 액정상 고분자 물질(720)은 하부 배향막(730')과 상부 배향막(780)에 의한 배향 효과에 따라 단일 방향으로 정렬된다. 다음, 상부 투명 기판(770) 및 상부 배향막(780)을 복굴절층(720')으로부터 분리하여 제거함으로써(단계 j), 본 발명에 따른 편광 의존성 프리즘 어레이 필름을 완성한다. Next, the upper
전술한 제조 공정에 있어서, 마지막 단계인 단계 j를 생략하여, 상부 투명 기판(770)과 상부 배향막(780)은 필요에 따라 제거하지 아니하여 편광 의존성 프리즘 어레이 필름을 완성할 수도 있다. In the above-described manufacturing process, step j, which is the last step, may be omitted so that the upper
전술한 제조 공정에 따라 본 발명에 따른 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치를 제조하여 다양한 특성을 분석하였다. 전술한 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치의 제조 공정에 있어서, 임프린팅 공정시 사용된 프리즘 어레이 템플릿의 주기는 18.5 ㎛ 이며, 높이는 11㎛ 이며, 프리즘 각도(θ prism )은 50도이며, 광 경화성 등방상 고분자 물질은 Norland Products. Inc.사의 n p = 1.51 인 NOA89 제품을 사용하였으며, 상기 복굴절층을 구성하는 광경화성 액정상 고분자 물질은 Merck 사의 RMM727 제품을 사용하였으며, 편광 스위칭부의 액정층은 Merck사의 E7 제품을 사용하였으며, 액정의 셀 갭은 10㎛이며, 지향성 BLU 의 시야각은 30도로 하여 제조하였다. A display device capable of controlling the viewing angle according to the present invention was manufactured according to the above-described manufacturing process and various characteristics were analyzed. In the production process of the above-mentioned viewing angle control a display device capable of, during the imprinting process and a period of 18.5 ㎛ prism array using a template, and a height 11㎛, the prism angle (θ prism) is 50 degrees, the photo-curable polymer isotropic phase The material is Norland Products. Was used Inc.'s n p = 1.51 NOA89 the product, the photo-curable liquid crystalline polymeric substance constituting the birefringent layer were used RMM727 Merck's product, the liquid crystal layer portions polarization switching was used to E7 Merck's product, the liquid crystal Was 10 mu m, and the viewing angle of the directional BLU was 30 degrees.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치에 있어서, 지향성 BLU 상에서 측정한 편광 의존성 프리즘 어레이 필름에서의 휘도 분포의 챠트를 도시한 것이다. 도 6의 시야각 측정을 위하여 사용된 장비는 Autronic-Melchers GmbH 사의 DMS 803이며, 프리즘 방향 또는 복굴절층의 정렬 방향은 90도의 y축 방향이다. 6 shows a chart of the luminance distribution in the polarization-dependent prism array film measured on the directional BLU in the display device capable of controlling the viewing angle according to the first embodiment of the present invention. The equipment used for the viewing angle measurement of FIG. 6 is DMS 803 from Autronic-Melchers GmbH, and the alignment direction of the prism or birefringent layer is in the y-axis direction of 90 degrees.
도 6의 (a)를 참조하면, TN 액정층에 Va = 0 V 를 인가하여 TN 액정층의 필드 오프 상태인 경우, 입사 편광 상태는 복굴절층의 배향축과 수직하게 되며 ( n o = n p ), 그 결과 좁은 시야각 특성을 나타낸다. 6 (a), when Va = 0 V is applied to the TN liquid crystal layer and the TN liquid crystal layer is in the field off state, the incident polarized state becomes perpendicular to the orientation axis of the birefringent layer ( n o = n p ), Resulting in narrow viewing angle characteristics.
도 6의 (b)를 참조하면, TN 액정층에 Va = 5 V 의 필드를 인가한 경우, 지향성 BLU로부터의 입사광은 굴절률 불일치 조건 ( n e ≠ n p )으로 인해, 복굴절층과 등방상층의 경사진 계면에서 굴절된다. 이에 따라, 정면 방향의 휘도는 감소하며, 시야각 방향으로의 휘도는 증가하게 된다. Referring to FIG. 6 (b), when a field of Va = 5 V is applied to the TN liquid crystal layer, incident light from the directional BLU is incident on a refractive index mismatch condition ( n e ≠ n p ), It is refracted at the inclined interface of the birefringent layer and the isotropic upper layer. As a result, the luminance in the front direction decreases and the luminance in the viewing angle direction increases.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치에 있어서, x축 방향으로의 서로 다른 전압 조건에서 지향성 BLU에서의 편광 의존성 프리즘 어레이 필름에서의 시야각에 따른 각도 휘도 분포를 도시한 그래프이다. 7 shows an angular luminance distribution according to a viewing angle in a polarization-dependent prism array film in a directional BLU under different voltage conditions in the x-axis direction in a viewing angle controllable display device according to the first embodiment of the present invention Graph.
도 7을 참조하면, φ = 0°(x축 방향)에서 서로 다른 전압 조건에서(Va = 0, 1.5, 1.8, 2.15, 5 V), 지향성 BLU에서의 편광 의존성 프리즘 어레이 필름의 시야각 분포를 파악할 수 있다. 도 7로부터, 편광 스위칭부의 TN 액정층의 인가 전압이 증가함에 따라, 정면 방향에서의 휘도는 점차적으로 감소하는 반면, 시야각 방향에서의 휘도는 점차 증가함을 알 수 있다. 또한, 인가된 모든 전압 조건에서, 휘도 분포는 시야각 변화에 따라 대칭이 됨을 파악할 수 있다. 또한, 각각의 전압 조건에서 얻은 휘도 분포에서, 휘도 분포를 적분하여 전체 휘도를 계산할 때, 각각의 전체 휘도는 1.5%의 변화내에서 거의 동일함을 알 수 있다. 이러한 결과는 본 발명에 따른 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치가 편광 의존성 프리즘 어레이 필름, 편광 스위칭부, 및 지향성 BLU의 적층 구조를 사용하여 광 손실없이 시야각을 연속적으로 제어할 수 있음을 의미한다. Referring to FIG. 7, the viewing angle distribution of the polarization-dependent prism array film in the directional BLU is observed at different voltage conditions (Va = 0, 1.5, 1.8, 2.15, 5 V) at φ = 0 . It can be seen from Fig. 7 that as the applied voltage of the TN liquid crystal layer of the polarization switching section increases, the luminance in the front direction direction gradually decreases while the luminance in the viewing angle direction gradually increases. Also, it can be seen that, under all applied voltage conditions, the luminance distribution is symmetrical with respect to the viewing angle change. In addition, when calculating the total luminance by integrating the luminance distribution in the luminance distribution obtained under the respective voltage conditions, it can be seen that the total luminance is almost the same within the variation of 1.5%. This result means that the viewing angle controllable display device according to the present invention can continuously control the viewing angle without loss of light by using the lamination structure of the polarization dependent prism array film, the polarization switching part, and the directional BLU.
본 발명의 제1 실시예에 따른 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치에 있어서, 입사광의 굴절각은 프리즘 구조의 각도 및 복굴절층과 등방상층의 계면에서의 굴절률 차이와 관련이 있다. 이러한 요인을 고려하여, 시야각 변화를 분석하기 위하여 Breault Research Organization. Inc 사의 Advanced System Analysis Program(ASAPTM)의 광학 모델링 소프트웨어를 사용하여 광학 시뮬레이션을 실행하였다. In the display device capable of controlling the viewing angle according to the first embodiment of the present invention, the refraction angle of the incident light is related to the angle of the prism structure and the refractive index difference at the interface between the birefringent layer and the isotropic upper layer. Considering these factors, we used the Breault Research Organization. Optical simulation was performed using optical modeling software of Advanced System Analysis Program (ASAPTM) Inc.
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치에 있어서, 다양한 굴절룰 조건에서의 시야각에 따른 휘도 분포의 시뮬레이션 결과를 도시한 그래프들이다. 8 is a graph showing a simulation result of a luminance distribution according to a viewing angle in various refractive condition conditions in a display device capable of controlling the viewing angle according to the first embodiment of the present invention.
도 8의 (a)는 복굴절층과 등방상층의 굴절률이 각각 n e = 1.65, n o = 1.51 인 조건에서, 40°, 50°, 60°인 서로 다른 프리즘 각도 조건에 대해 시야각에 따른 각도 휘도 분포를 시뮬레이션한 결과이다. 도 8의 (a)를 참조하면, 시뮬레이션 결과 프리즘 각도가 증가할수록 시야각 분포가 넓어지고, 정면의 휘도가 감소함을 알 수 있다. 또한, 프리즘 각도가 50°인 실험 조건과 비교할 때, 프리즘 각도가 60°인 경우에 더 넓은 시야각 조건을 제공할 수 있음을 알 수 있다. 8 (a) shows the refractive indices of the birefringent layer and the isotropic upper layer are n e = 1.65 and n o = 1.51, the angular luminance distribution according to the viewing angles was simulated for different prism angle conditions of 40 °, 50 ° and 60 °. Referring to FIG. 8 (a), simulation results show that as the prism angle increases, the viewing angle distribution becomes wider and the front brightness decreases. It can also be seen that a wider field of view angle condition can be provided when the prism angle is 60 DEG as compared with the experimental conditions where the prism angle is 50 DEG.
도 8의 (b)는 복굴절층에 대해 서로 다른 굴절률 조건인 n e = 1.55, 1.65, 1.75, 및 n o = 1.51 에서, 시야각에 따른 각도 휘도 분포를 시뮬레이션한 결과이다. 이때의 프리즘 각도 조건은 50°로 고정하였다. 도 8의 (b)를 참조하면, 복굴절층의 n e 값이 증가함에 따라. 복굴절층과 등방상층의 계면에서의 증가된 굴절 효과로 인하여 시야각이 넓어짐을 확인할 수 있다. FIG. 8 (b) shows the refractive index n e = 1.55, 1.65, 1.75, and n o = 1.51, the angular luminance distribution according to the viewing angle was simulated. The prism angle condition at this time was fixed at 50 °. Referring to FIG. 8 (b), the n e As the value increases. It can be seen that the viewing angle is widened due to the increased refraction effect at the interface between the birefringent layer and the isotropic upper layer.
도 8의 (c)는, 보다 넓은 광시야각 조건을 얻기 위하여, 복굴절층은 n e = 1.75의 고굴절율을 유지하며, 프리즘 각도 조건을, 40°, 50°, 60°로 변화시키면서, 시야각에 따른 각도 휘도 분포를 시뮬레이션한 결과이다. 도 8의 (c)를 참조하면, 복굴절층의 n e 값이 증가했기 때문에 동일한 프리즘 조건에서 각 휘도 분포는 도 8의 (a)에 비해 더 넓어짐을 알 수 있으며, 특히 프리즘 각도가 60°인 실험 조건에서, 정면 대비 시야각 방향에서의 휘도가 증가했음을 알 수 있다. 8 (c), in order to obtain a wider viewing angle condition, the birefringent layer is formed of n e = 1.75, and the angular luminance distribution according to the viewing angle was simulated while varying the prism angle conditions at 40, 50 and 60 degrees. Referring to FIG. 8 (c), n e It can be seen that each luminance distribution is wider in the same prism condition as compared with FIG. 8 (a). In particular, under the experimental conditions in which the prism angle is 60 degrees, the luminance in the direction of the viewing angle .
< 제2 실시예 >≪ Embodiment 2 >
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치의 구성 및 동작에 대하여 구체적으로 설명한다. 본 발명의 제2 실시예에 따른 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치는 OLED(Organic Light Emitting Diodes) 패널에 적용된 것을 특징으로 한다. Hereinafter, the configuration and operation of a display device capable of controlling a viewing angle according to a second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The display device capable of controlling the viewing angle according to the second embodiment of the present invention is characterized by being applied to an OLED (Organic Light Emitting Diodes) panel.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치에 대하여 도시한 개략적인 단면도이다. 도 9를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 디스플레이 장치(8)는, 디스플레이 패널(87), 디스플레이 패널의 전면에 설치된 편광 스위칭부(85) 및 상기 편광 스위칭부의 전면에 설치된 편광의존성 프리즘 어레이 필름(80)을 구비한다. 본 실시예에 따른 편광 스위칭부(85) 및 편광 의존성 프리즘 어레이 필름(80)은 제1 실시예의 그것들과 동일하다. 9 is a schematic cross-sectional view illustrating a display device capable of controlling a viewing angle according to a second embodiment of the present invention. 9, the
상기 디스플레이 패널(87)은, 도 9에 도시된 바와 같이, OLED 패널(870), 지향성 광학 필름(Directional optical film)(872) 및 편광자(polarizer)(874)로 구성된다. The
전술한 구성을 갖는 제2 실시예에 따른 디스플레이 장치는 제1 실시예의 디스플레이 장치와 동일하게 동작된다. 따라서, 본 발명의 제2 실시예에 따른 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치는, 편광 의존성 프리즘 어레이 필름의 프리즘 기능이 오프(OFF)되면, 편광 의존성 프리즘 어레이 필름을 통과하는 빛이 직진함에 따라, 지향성 백라이트 유닛의 시야각에 따른 좁은 시야각 모드로 동작하게 된다. 또한, 본 발명의 제2 실시예에 따른 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치는, 편광 의존성 프리즘 어레이 필름의 프리즘 기능이 온(ON)되면, 편광 의존성 프리즘 어레이 필름을 통과하는 빛이 굴절함에 따라, 편광 의존성 프리즘 어레이 필름에 의해 광시야각 모드로 동작하게 된다. 따라서, 본 발명에 따른 디스플레이 장치에 있어서, 좁은 시야각 모드에서의 시야각은 지향성 광학 필름의 시야각에 의해 결정되며, 광 시야각 모드에서의 시야각은 편광 의존성 프리즘 어레이 필름에서의 등방상층과 복굴절층의 계면에 형성되는 프리즘의 프리즘 각도에 의해 결정된다. The display device according to the second embodiment having the above-described configuration operates in the same manner as the display device according to the first embodiment. Therefore, when the prism function of the polarization-dependent prism array film is turned off, the display device capable of controlling the viewing angle according to the second embodiment of the present invention, when the light passing through the polarization-dependent prism array film goes straight, A narrow viewing angle mode according to the viewing angle of the display device. When the prism function of the polarization-dependent prism array film is turned on, the display device capable of controlling the viewing angle according to the second embodiment of the present invention, when the light passing through the polarization-dependent prism array film is refracted, And operates in the wide viewing angle mode by the array film. Therefore, in the display device according to the present invention, the viewing angle in the narrow viewing angle mode is determined by the viewing angle of the directional optical film, and the viewing angle in the wide viewing angle mode is set at the interface between the isotropic upper layer and the birefringent layer in the polarization- Is determined by the prism angle of the prism to be formed.
한편, 본 발명의 제2 실시예에 따른 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치의 다른 실시형태에서는, 편광 의존성 프리즘 어레이 필름의 배향 방향을 반대로 배향시킴으로써, 프리즘 기능이 온되면 좁은 시야각 모드로 동작하게 되고 프리즘 기능이 오프되면 광 시야각 모드로 동작하도록 구성할 수도 있다. On the other hand, in another embodiment of the viewing angle controllable display device according to the second embodiment of the present invention, when the prism function is turned on by operating the polarization direction-dependent prism array film in the opposite direction, It may be configured to operate in the wide viewing angle mode.
< 제3 실시예 >≪ Third Embodiment >
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 제3 실시예에 따른 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치의 구성 및 동작에 대하여 구체적으로 설명한다. Hereinafter, a configuration and operation of a display device capable of controlling a viewing angle according to a third embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치에 대하여 도시한 개략적인 단면도이다. 도 10을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 디스플레이 장치(9)는, 지향성 백라이트 유닛(96), 지향성 백라이트 유닛의 전면에 설치된 편광의존성 프리즘 어레이 필름(90), 상기 편광 의존성 프리즘 어레이 필름의 전면에 설치된 편광 스위칭부(95) 및 상기 편광 스위칭부의 전면에 설치된 LC 패널(97)을 구비한다. 본 실시예에 따른 편광 스위칭부(95) 및 편광 의존성 프리즘 어레이 필름(90)의 구성은 제1 실시예의 그것들과 동일하다. 10 is a schematic cross-sectional view of a display device capable of controlling a viewing angle according to a third embodiment of the present invention. 10, the
상기 LC 패널(97)은, 도 10에 도시된 바와 같이, 두 개의 편광자(972, 974) 및 이들의 사이에 위치한 액정층(976)으로 구성되며, 이는 제1 실시예의 LC 패널과 동일한 구조를 이루어진다. The
지향성 백라이트 유닛(96)으로부터 출사된 무편광 빛은 편광 의존성 프리즘 어레이 필름(90)의 복굴절층에 의해 일부는 굴절되고 나머지는 직진하게 되는데, 복굴절층을 구성하는 물질의 배향 방향과 평행한 방향으로 편광된 빛은 굴절이 일어나게 되고, 복굴절층을 구성하는 물질의 배향방향과 수직한 방향으로 편광된 빛은 굴절없이 직진하게 된다. The non-polarized light emitted from the
도 9의 (a)를 참조하면, 편광 스위칭부(95)가 오프(Off)인 경우, 직진하는 빛과 굴절된 빛의 편광 상태가 90도 회전(rotation) 하게 되며, LC 패널의 편광자(972)의 투과축과 일치하는 편광 상태를 나타내는 직진하는 빛만 통과하게 된다. 그 결과, 지향성 백라이트 유닛의 시야각에 따른 좁은 시야각 모드로 동작하게 된다. Referring to FIG. 9A, when the
한편, 도 9의 (b)를 참조하면, 편광 스위칭부(95)가 온(On)인 경우, 직진하는 빛과 굴절된 빛이 모두 편광 변화가 나타나지 않게 되며, LC 패널의 편광자(972)의 투과축과 일치하는 편광 상태를 나타내는 굴절된 빛만 통과하게 된다. 그 결과, 편광 의존성 프리즘 어레이 필름에 의해 굴절된 빛에 의해 광 시야각 모드로 동작하게 된다. Referring to FIG. 9B, when the
한편, 본 발명의 제3 실시예에 따른 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치의 다른 실시형태에서는, 편광 의존성 프리즘 어레이 필름의 배향 방향을 반대로 배향시킴으로써, 편광 스위칭부가 온되면 좁은 시야각 모드로 동작하게 되고, 편광 스위칭부가 오프되면 광 시야각 모드로 동작하도록 구성할 수도 있다. On the other hand, in another embodiment of the display device capable of controlling the viewing angle according to the third embodiment of the present invention, by reversely orienting the orientation direction of the polarization-dependent prism array film, when the polarization switching section is turned on, it operates in a narrow viewing angle mode, And may be configured to operate in the wide viewing angle mode when the addition is off.
이상에서 본 발명에 대하여 그 바람직한 제1 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. It will be understood that various changes and modifications may be made without departing from the scope of the present 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.
20, 8, 9 : 디스플레이 장치
10, 80, 90 : 편광의존성 프리즘 어레이 필름
15, 85, 95 : 편광 스위칭부
17, 87 : 디스플레이 패널
150 : 액정층
152 : 상부 배향층
154 : 하부 배향층
153 : 상부 투명 전극층
155 : 하부 투명 전극층
100 : 투명한 재질의 기판
110 : 등방상층
120 : 복굴절층20, 8, 9: Display device
10, 80, 90: Polarization-dependent prism array film
15, 85, 95: polarization switching unit
17, 87: Display panel
150: liquid crystal layer
152: upper alignment layer
154: Lower alignment layer
153: upper transparent electrode layer
155: lower transparent electrode layer
100: Substrate of transparent material
110: isotropic upper layer
120: birefringent layer
Claims (17)
입사광의 편광 방향을 스위칭시킬 수 있도록 구성되어 상기 디스플레이 패널의 전면에 탑재된 편광스위칭부; 및
입사광의 편광 방향에 따라 프리즘 기능의 온/오프가 조절되도록 구성되어 상기 편광스위칭부의 전면에 탑재된 편광 의존성 프리즘 어레이 필름;
를 구비하여, 디스플레이 패널의 시야각 분포를 제어할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하며,
상기 디스플레이 패널은,
두 개의 편광자와 이들 사이에 위치한 액정층으로 구성된 LC 패널(Liquid Crystal Panel)과 지향성 백라이트 유닛(BLU)이 적층되어 이루어지거나,
OLED 패널(Organic Light Emitting Diodes Panel), 지향성 광학 필름(Directional optical film) 및 편광자가 적층되어 이루어진 것을 특징으로 하며,
상기 편광 의존성 프리즘 어레이 필름은,
투명한 재질의 기판;
사전 설정된 광굴절률(np )을 갖는 광경화성 등방상 고분자 물질(Isotropic Polymer)로 이루어져 상기 기판위에 적층된 등방상층; 및
정상광 굴절률(no )과 이상광 굴절률(ne )을 갖는 복굴절성을 갖는 물질로 이루어져 상기 등방상층위에 적층된 복굴절층;
을 구비하고, 상기 등방상층과 상기 복굴절층의 계면은 프리즘 어레이의 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하며, 상기 등방상층과 상기 복굴절층의 계면에서 발생하는 굴절률 차이가 입사광의 편광 방향에 따라 서로 상이한 것을 특징으로 하는 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치.A display panel for outputting light in a polarized state;
A polarization switching unit configured to switch a polarization direction of incident light and mounted on a front surface of the display panel; And
A polarization-dependent prism array film which is mounted on a front surface of the polarization switching unit so that on / off of the prism function is controlled according to the polarization direction of the incident light;
So that the viewing angle distribution of the display panel can be controlled,
The display panel includes:
An LC panel (Liquid Crystal Panel) composed of two polarizers and a liquid crystal layer disposed therebetween, and a directional backlight unit (BLU) are laminated,
An OLED panel (Organic Light Emitting Diodes Panel), a directional optical film, and a polarizer,
The polarizing-dependence prism array film is characterized in that,
A transparent substrate;
An isotropic upper layer formed of a photocurable isotropic polymer material having a predetermined optical refractive index n p and laminated on the substrate; And
A birefringent layer made of a material having a normal refractive index ( n o ) and an extraordinary refractive index ( n e ) and having birefringence and laminated on the isotropic upper layer;
And an interface between the isotropic upper layer and the birefringent layer is formed in the shape of a prism array. The refractive index difference generated at the interface between the isotropic upper layer and the birefringent layer is different from each other according to the polarization direction of the incident light A display device capable of controlling the viewing angle.
입사광의 편광 방향에 따라 편광 의존성 프리즘 어레이 필름의 프리즘 기능의 온(ON)/오프(OFF)가 결정되고, 상기 프리즘 기능의 온/오프에 따라, 디스플레이 패널로부터 나온 빛이 직진하여 형성된 디스플레이 패널의 시야각에 따른 좁은 시야각 모드로 동작하거나, 디스플레이 패널로부터 나온 빛이 편광 의존성 프리즘 어레이 필름에 의해 굴절되어 광시야각 모드로 동작하는 것을 특징으로 하는 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치. The display device according to claim 1,
The ON / OFF of the prism function of the polarization dependent prism array film is determined according to the polarization direction of the incident light, and the light emitted from the display panel is linearly formed on / Wherein the display device is operated in a narrow viewing angle mode according to the viewing angle or the light emitted from the display panel is refracted by the polarization dependent prism array film to operate in the wide viewing angle mode.
편광 의존성 프리즘 어레이 필름의 프리즘 기능의 온(ON)/오프(OFF)에 따라, 디스플레이 패널로부터 나온 빛이 직진하여 형성된 디스플레이 패널의 시야각에 따른 좁은 시야각 모드로 동작하거나, 디스플레이 패널로부터 나온 빛이 편광 의존성 프리즘 어레이 필름에 의해 굴절되어 광 시야각 모드로 동작하는 것을 특징으로 하며,
상기 등방상층과 상기 복굴절층의 계면에 형성되는 프리즘 어레이의 프리즘 각도는 광시야각 모드에서 요구되는 시야각에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치. The display device according to claim 1,
Depending on the ON / OFF state of the prism function of the polarization-dependent prism array film, the light emitted from the display panel may be operated in a narrow viewing angle mode according to the viewing angle of the display panel formed by straightening the light emitted from the display panel, Dependent prism array film to operate in a wide viewing angle mode,
Wherein the prism angle of the prism array formed at the interface between the isotropic upper layer and the birefringent layer is determined according to a viewing angle required in the wide viewing angle mode.
상기 복굴절층을 구성하는 물질은 상기 하부 배향막에 의해 단일 방향으로 배향된 것을 특징으로 하는 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치. The prism array film according to claim 1, wherein the polarization-dependent prism array film further comprises a lower alignment layer formed at an interface between the birefringent layer and the isotropic upper layer,
Wherein the material constituting the birefringent layer is oriented in a single direction by the lower alignment layer.
상기 복굴절층과 맞닿는 상부 투명 기판의 일면에는 상부 배향막이 형성된 것을 특징으로 하며,
상기 복굴절층을 구성하는 물질은 상기 상부 배향막에 의해 단일 방향으로 배향된 것을 특징으로 하는 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치. The prism array film according to claim 1, wherein the polarization-dependent prism array film further comprises an upper transparent substrate laminated on the surface of the birefringent layer,
An upper alignment layer is formed on one surface of the upper transparent substrate contacting the birefringent layer,
Wherein the material constituting the birefringent layer is oriented in a single direction by the upper alignment layer.
액정층;
상기 액정층의 상부에 위치한 상부 배향층;
상기 액정층과 상기 상부 배향층의 사이에 위치한 상부 투명 전극층;
상기 액정층의 하부에 위치한 하부 배향층; 및
상기 액정층과 상기 하부 배향층의 사이에 위치한 하부 투명 전극층;
을 구비하는 것을 특징으로 하는 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치. The apparatus of claim 1, wherein the polarization switching unit comprises:
A liquid crystal layer;
An upper alignment layer disposed on the upper portion of the liquid crystal layer;
An upper transparent electrode layer positioned between the liquid crystal layer and the upper alignment layer;
A lower orientation layer located below the liquid crystal layer; And
A lower transparent electrode layer positioned between the liquid crystal layer and the lower alignment layer;
Wherein the display device is a display device.
상기 지향성 백라이트 유닛으로부터 제공되는 입사광의 편광 상태에 따라 일부는 굴절되고 일부는 직진하도록 구성되어, 상기 지향성 백라이트 유닛의 전면에 탑재된 편광 의존성 프리즘 어레이 필름;
입사광의 편광 방향을 스위칭시킬 수 있도록 구성되어 상기 편광 의존성 프리즘 어레이 필름의 전면에 탑재된 편광스위칭부; 및
두 개의 편광자 및 이들 사이에 위치한 액정층으로 구성되어, 상기 편광 스위칭부의 전면에 탑재된 LC(Liquid Crystal) 패널;
을 구비하여, LC 패널의 시야각 분포를 제어할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하며,
상기 편광 의존성 프리즘 어레이 필름은,
투명한 재질의 기판;
사전 설정된 광굴절률(np )을 갖는 광경화성 등방상 고분자 물질(Isotropic Polymer)로 이루어져 상기 기판위에 적층된 등방상층; 및
정상광 굴절률(no )과 이상광 굴절률(ne )을 갖는 복굴절성을 갖는 물질로 이루어져 상기 등방상층위에 적층된 복굴절층;
을 구비하고, 상기 등방상층과 상기 복굴절층의 계면은 프리즘 어레이의 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하며,
상기 복굴절층을 구성하는 물질의 배향 방향과 수직한 입사광은 굴절없이 직진하여 출력되고, 배향 방향과 평행한 입사광은 굴절하여 출력되는 것을 특징으로 하는 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치. A directional backlight unit;
A polarization-dependent prism array film mounted on a front surface of the directional backlight unit, the polarization-dependent prism array film configured to be partially refracted and partially straightened according to a polarization state of incident light provided from the directional backlight unit;
A polarization switching unit mounted on a front surface of the polarization dependent prism array film so as to switch the polarization direction of incident light; And
An LC (Liquid Crystal) panel composed of two polarizers and a liquid crystal layer interposed therebetween, and mounted on a front surface of the polarization switching unit;
So that the viewing angle distribution of the LC panel can be controlled,
The polarizing-dependence prism array film is characterized in that,
A transparent substrate;
An isotropic upper layer formed of a photocurable isotropic polymer material having a predetermined optical refractive index n p and laminated on the substrate; And
A birefringent layer made of a material having a normal refractive index ( n o ) and an extraordinary refractive index ( n e ) and having birefringence and laminated on the isotropic upper layer;
And an interface between the isotropic upper layer and the birefringent layer is formed in the shape of a prism array,
Wherein the incident light perpendicular to the alignment direction of the material constituting the birefringent layer is output without being refracted and outputted, and the incident light parallel to the alignment direction is refracted and output.
액정층;
상기 액정층의 상부에 위치한 상부 배향층;
상기 액정층과 상기 상부 배향층의 사이에 위치한 상부 투명 전극층;
상기 액정층의 하부에 위치한 하부 배향층; 및
상기 액정층과 상기 하부 배향층의 사이에 위치한 하부 투명 전극층;
을 구비하는 것을 특징으로 하는 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치. 14. The polarization beam splitter of claim 13,
A liquid crystal layer;
An upper alignment layer disposed on the upper portion of the liquid crystal layer;
An upper transparent electrode layer positioned between the liquid crystal layer and the upper alignment layer;
A lower orientation layer located below the liquid crystal layer; And
A lower transparent electrode layer positioned between the liquid crystal layer and the lower alignment layer;
Wherein the display device is a display device.
편광 스위칭부의 온(ON)/오프(OFF)에 따라, LC 패널의 편광자의 투과축과 일치하는 편광 상태를 갖는 직진성의 빛이 통과되어 좁은 시야각 모드로 동작하거나, LC 패널의 편광자의 투과축과 일치하는 편광 상태를 갖는 굴절성의 빛이 통과되어 광 시야각 모드로 동작하는 것을 특징으로 하며,
상기 등방상층과 상기 복굴절층의 계면에 형성되는 프리즘 어레이의 프리즘 각도는 광시야각 모드에서 요구되는 시야각에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치. 14. The display device according to claim 13,
The linearly polarized light having the polarization state coinciding with the transmission axis of the polarizer of the LC panel passes through the ON / OFF state of the polarization switching unit to operate in a narrow viewing angle mode, or the transmission axis of the polarizer of the LC panel Refractive-index light having a coincident polarization state is transmitted to operate in a wide viewing angle mode,
Wherein the prism angle of the prism array formed at the interface between the isotropic upper layer and the birefringent layer is determined according to a viewing angle required in the wide viewing angle mode.
등방상층의 굴절률(np ) 및 복굴절층의 정상광 굴절률(no )과 이상광 굴절률(ne )은 np = no < ne 의 관계를 갖는 것을 특징으로 하는 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치.
14. The birefringent optical element according to claim 13, wherein the isotropic upper layer is made of a photo-curable isotropic polymer material having a refractive index ( n p ) equal to a normal refractive index of the birefringent layer,
The refractive index of the isotropic upper layer (n p) and the ordinary ray refractive index of the birefringent layer (n o) and extraordinary refractive index (n e) the viewing angle-controllable display device, characterized in that a relationship of n p = n o <n e .
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