KR102485839B1 - 프라이버시 보호 필름 및 이를 포함하는 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 프라이버시 보호 필름에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 프라이버시 보호 필름은 제1 기재 및 제1 기재에 대향하는 제2 기재, 제1 기재 상에 배치되고, 일정한 간격으로 이격된 복수의 제1 구조물, 복수의 제1 구조물 상에 형성된 제1 전극, 복수의 제1 구조물의 측면과 상면을 따라 제1 전극 상에 형성되며, 코어-쉘 구조를 갖는 복수의 제1 전기 변색 입자를 포함하는 제1 전기 변색층, 제2 기재 상에 배치되고, 일정한 간격으로 이격된 복수의 제2 구조물, 복수의 제2 구조물 상에 형성된 제2 전극, 복수의 제2 구조물의 측면과 하면을 따라 제2 전극 상에 형성되며, 코어-쉘 구조를 갖는 복수의 제2 전기 변색 입자를 포함하는 제2 전기 변색층, 및 제1 기재 및 제2 기재 사이에 충진된 전해질층을 포함한다.

Description

프라이버시 보호 필름 및 이를 포함하는 표시 장치{PRIVACY PROTECTING FILM AND DISPLAY DEVICE COMRPISING THE SAME}
본 발명은 프라이버시 보호 필름 및 이를 포함하는 표시 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 좁은 시야각을 제공하는 보안 모드와 넓은 시야각을 제공하는 공유 모드를 제공하는 프라이버시 보호 필름 및 이를 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.
개인의 프라이버시 보호에 대한 요구가 증가되면서 다양한 곳에 여러 관련 제품이 개발되고 있다. 개인의 프라이버시를 보장하는 제품 중 핸드폰, 태블릿 PC, 모니터 등 각종 표시 장치에 부착되어 광의 측면 투과를 차단하고, 시야각을 좁혀주는 프라이버시 보호 장치에 대한 수요도 해마다 증가하고 있다.
이와 관련하여, 종래에는 광을 투과하는 광 투과 영역과 특정 방향의 광을 차단하는 광 차단 영역이 교번적으로 형성된 필름 형태의 프라이버시 보호 장치가 사용되었다. 이와 관련하여, 도 1을 참조하면, 프라이버시 보호 장치는 하부 필름(10), 상부 필름(20) 및 하부 필름(10)과 상부 필름(20) 사이에 배치되는 시야각 제어층(30)을 포함한다. 시야각 제어층(30)은 광 투과 영역(31) 및 광 투과 영역(31) 사이에 배치되어 광을 차단하거나 흡수하는 광 차단 영역(32)을 포함한다. 광 차단 영역(32)은 투과 영역(31)과 다른 물질로 이루어지거나, 흑색 염료를 포함한다. 하부로 입사되는 광 중 일정 각도 이상의 입사각을 갖는 광은 반복하여 형성된 광 차단 영역(32)에 의하여 흡수되거나 차단되므로, 시야각 제어층(30)을 통과하지 못한다. 이로 인해, 일정 각도 이상의 시야각에서는 광투과율이 현저하게 줄어들게 되어 프라이버시 보호가 구현될 수 있다.
그러나, 도 1에 도시된 종래의 프라이버시 보호 장치의 경우 장치 자체를 제거하지 않는 이상 시야각을 기존의 상태로 복구할 수 없어 프라이버시 기능이 불필요할 때는 장치 자체를 제거해야 하는 불편함이 있었다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 프라이버시 보호 장치 자체를 표시 패널로부터 제거하지 않고, 공유 모드와 보안 모드를 필요에 따라 선택적으로 전환할 수 있는 프라이버시 보호 필름을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 쌍안정성이 우수한 변색 입자를 사용하여 저소비 전력으로 보안 모드를 유지하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 프라이버시 보호 필름에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 프라이버시 보호 필름은 제1 기재 및 제1 기재에 대향하는 제2 기재, 제1 기재 상에 배치되고, 일정한 간격으로 이격된 복수의 제1 구조물, 복수의 제1 구조물 상에 형성된 제1 전극, 복수의 제1 구조물의 측면과 상면을 따라 제1 전극 상에 형성되며, 코어-쉘 구조를 갖는 복수의 제1 전기 변색 입자를 포함하는 제1 전기 변색층, 제2 기재 상에 배치되고, 일정한 간격으로 이격된 복수의 제2 구조물, 복수의 제2 구조물 상에 형성된 제2 전극, 복수의 제2 구조물의 측면과 하면을 따라 제2 전극 상에 형성되며, 코어-쉘 구조를 갖는 복수의 제2 전기 변색 입자를 포함하는 제2 전기 변색층, 및 제1 기재 및 제2 기재 사이에 충진된 전해질층을 포함하며, 이로 인해, 보안 모드 및 공유 모드를 필요에 따라 자유롭게 전환할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 프라이버시 보호 필름은 제1 기재 및 제1 기재에 대향하는 제2 기재, 제1 기재 상에 배치되고, 일정한 간격으로 이격된 복수의 제1 구조물, 복수의 제1 구조물 상에 형성된 제1 전극, 복수의 제1 구조물의 측면과 상면을 따라 제1 전극 상에 형성되며, 코어-쉘 구조를 갖는 복수의 제1 전기 변색 입자를 포함하는 제1 전기 변색층, 제2 기재 상에 배치되고, 일정한 간격으로 이격된 복수의 제2 구조물, 복수의 제2 구조물 상에 형성된 제2 전극, 복수의 제2 구조물의 측면과 하면을 따라 제2 전극 상에 형성되며, 코어-쉘 구조를 갖는 복수의 제2 전기 변색 입자를 포함하는 제2 전기 변색층, 및 제1 기재 및 제2 기재 사이에 충진된 전해질층을 포함한다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명은 넓은 시야각을 제공하는 공유 모드와 좁은 시야각을 제공하는 보안 모드를 필요에 따라 자유롭게 전환할 수 있는 프라이버시 보호 필름을 제공할 수 있다.
본 발명은 코어-쉘 구조의 전기 변색 입자를 이용함으로써, 쌍안정성이 증가하여 저소비 전력으로 보안 모드를 유지할 수 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 발명 내에 포함되어 있다.
도 1은 종래의 프라이버시 보호 장치를 설명하기 위한 단면도 이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 프라이버시 보호 필름을 설명하기 위한 단면도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 프라이버시를 구성하는 구조물을 설명하기 위한 단면도 및 사시도이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 프라이버시 보호 필름을 구동하는 경우, 보안 모드와 공유 모드를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 프라이버시 보호 필름을 설명하기 위한 단면도이다.
도 6은 실시예 및 비교예에 따른 프라이버시 보호 필름이 공유 모드와 보안 모드 구동시 발광 대 시야각의 플롯을 도시한 그래프이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 제한되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 제한되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 발명 상에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.
구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.
위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.
소자 또는 층이 다른 소자 또는 층 "위 (on)"로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다.
또한 제 1, 제 2 등이 다양한 구성 요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성 요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제 1 구성 요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제 2 구성 요소일 수도 있다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 도시된 것이며, 본 발명이 도시된 구성의 크기 및 두께에 반드시 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시할 수도 있다.
본 명세서에서 보안 모드란 표시되는 화상이 사용자에게만 보일 수 있도록 좁은 시야각을 제공하는 모드를 의미한다. 보안 모드에서는 특정 시야각 내에서만 충분한 광 투과율을 만족할 수 있으며, 특정 시야각을 벗어난 측면에서는 광 투과율이 매우 낮아지게 되어 표시되는 화상을 인식할 수 없다.
공유 모드란 표시되는 화상이 사용자뿐만 아니라 주변에 있는 다른 사람들에게도 보일 수 있도록 넓은 시야각을 제공하는 모드를 의미한다. 공유 모드에서는 보안 모드와 비교하여 보다 넓은 시야각에서도 충분한 광 투과율을 만족할 수 있어, 보안 모드에서 화상을 인식할 수 없던 시야각에서도 화상을 인식할 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명에 대해 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 프라이버시 보호 필름을 설명하기 위한 단면도이다. 도 2를 참조하면, 본 일 실시예에 따른 프라이버시 보호 필름(100)은 제1 기재(110), 제1 구조물(120), 제1 전극(130), 제1 전기 변색층(140), 제2 기재(150), 제2 구조물(160), 제2 전극(170), 제2 전기 변색층(180) 및 전해질층(190)을 포함한다.
제1 기재(110) 및 제2 기재(150)는 프라이버시 보호 필름(100)의 여러 구성요소들을 지지 및 보호하는 역할을 한다. 제1 기재(110) 및 제2 기재(150)는 일정 간격을 두고 이격되어 서로 마주보도록 배치된다. 제1 기재(110) 및 제2 기재(150)은 투명한 유리 또는 플라스틱 물질로 이루어질 수 있다. 제1 기재(110) 및 제2 기재(150)은 플렉서빌리티(flexibility)를 갖는 폴리이미드(polyimide; PI), 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate; PET) 폴리에틸렌나프탈레이트(polyethylene naphthalate; PEN) 또는 폴리카보네이트(polycarbonate; PC)로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
제1 기재(110) 상에 복수의 제1 구조물(120)이 배치되고, 제2 기재(150) 상에 복수의 제2 구조물(160)이 배치된다. 제1 구조물(120) 및 제2 구조물(160)을 설명하기 위해 도 3a 및 도 3b를 참조한다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 프라이버시 보호 필름(100)을 구성하는 제1 구조물(120) 및 제2 구조물(160) 설명하기 위한 사시도 및 단면도이다. 도 3a는 제1 기재(110) 상에 배치된 제1 구조물(120)만을 도시한 사시도이다. 도3b는 제1 기재(110) 상에 배치된 제1 구조물(120) 및 제2 기재(150) 상에 배치된 제2 구조물(160)를 함께 도시한 단면도이다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 제1 기재(110) 상에 복수의 제1 구조물(120)이 배치된다. 각각의 제1 구조물(120)은 일 방향(y축 방향)으로 길게 연장된 구조를 가진다. 예를 들어, 도 3a에서 제1 구조물(120)은 일 방향(y축 방향)으로 연장된 직육면체 형상을 가지나, 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 제1 구조물(120)은 단면도 기준으로 직사각형, 정사각형 또는 사다리꼴의 형상을 가질 수 있다.
각각의 제1 구조물(120)은 서로 이격되어 평행하게 나열되도록 배치된다. 구체적으로, 제1 구조물(120)은 각각의 제1 구조물(120)이 연장된 일 방향(y축 방향)과 수직한 방향(x축 방향)으로 일정한 간격으로 이격되도록 배치된다. 일정한 간격으로 배열된 제1 구조물(120)은 선격자(grating) 구조를 이룰 수 있다.
각각의 제1 구조물(120)은 높이 “H1”, 폭 “W1”를 가지며, 특정한 간격(P1)만큼 서로 떨어져 배치된다. 이로써 제한되는 것은 아니나, 제1 구조물(120)은 50㎛ 내지 100㎛의 높이, 10㎛ 내지 30㎛의 폭 및 20㎛ 내지 50㎛의 간격을 가지는 것이 바람직하다.
제1 구조물(120)은 투과율이 높은 물질로 이루어진다. 구체적으로, 제1 구조물(120)은 열가소성 수지, 열경화성 수지, UV경화 수지 등이 사용될 수 있는데, 이러한 수지로는, 셀룰로스, 폴리올레핀, 폴리에스테르 수지, 폴리스티렌, 폴리우레탄, 폴리비닐클로라이드, 폴리아크릴, 폴리카보네이트와 같은 투명한 물질로 형성될 수 있다. 또한, 제1 구조물(120)은 제1 기재(110)와 동일한 물질로 형성될 수도 있다.
도 2 및 도 3b를 참조하면, 제2 기재(150) 하면에 복수의 제2 구조물(160)이 배치된다. 각각의 제2 구조물(160)은 제1 구조물(120)과 서로 일정 간격을 두고 마주보도록 배치된다. 즉, 제2 구조물(160)은 제1 구조물(120)과 실질적으로 동일한 형상을 가지며, 제1 구조물(120)과 상하 대칭을 이룬다.
구체적으로, 제2 구조물(160)은 제2 기재(150) 하면에 부착되어 일 방향(y축 방향)으로 연장된 직사각형의 형상을 가질 수 있다. 또한, 제2 구조물(160)은 다른 방향(x축 방향)으로 일정한 간격으로 이격되도록 배치된다. 제2 구조물(160)은 제1 구조물(120)과 대향하도록 배치된 점을 제외하고는 실직적으로 제1 구조물(120)과 동일한 형태를 가지므로, 중복 설명은 생략한다.
각각의 제2 구조물(120)은 높이 “H2”, 폭 “W2”를 가지며, 특정한 간격(P2)만큼 서로 떨어져 배치된다. 제2 구조물(160)은 50㎛ 내지 100㎛의 높이, 10㎛ 내지 30㎛의 폭 및 20㎛ 내지 50㎛의 간격을 가지는 것이 바람직하다. 제2 구조물(160)의 높이, 폭 및 간격은 제1 구조물(120)과 동일할 수도 있고, 상이할 수도 있다. 일정한 형상의 광 차단 영역을 형성하기 위하여, 제2 구조물(160)의 폭 및 간격은 제1 구조물(120)과 동일한 것이 바람직하며, 제조상 편의를 위하여, 제1 구조물(120) 및 제2 구조물(160)의 형상은 동일할 수 있다.
제1 구조물(120)과 제2 구조물(160)의 거리(G)는 10㎛ 내지 30㎛일 수 있다. 여기서, 제1 구조물(120)과 제2 구조물(160)의 거리란 서로 마주보고 있는 제1 구조물(120)의 상면과 제2 구조물(160)의 하면의 거리를 의미한다. 제1 구조물(120)과 제2 구조물(160)의 거리(G)가 10㎛미만인 경우, 제1 전기 변색층(140)과 제2 전기 변색층(180)이 접촉할 위험이 있으며, 제1 전기 변색 입자(141)와 제2 전기 변색 입자(181)의 산화 환원 반응에 악영향을 미칠 수 있다. 또한, 제1 구조물(120)과 제2 구조물(160)의 거리(G)가 30㎛초과인 경우, 제1 구조물(120) 및 제2 구조물(160)의 구조에 따라 모안 모드에서도 특정 시야각에서 광 투과율이 비정상적으로 높을 수 있다.
한편, 하기 수학식 1로 표시되는 제1 구조물(120) 및 제2 구조물(160)이 형성하는 종횡비는 3 내지 5일 수 있다.
[수학식 1]
제1 구조물(120) 및 제2 구조물(160)이 형성하는 종횡비 = (제1 구조물(120)의 높이(H1) + 제2 구조물(160)의 높이(H2) + 제1 구조물(120)과 제2 구조물(160)의 거리(G)) / 제1 구조물(120) 또는 제2 구조물(160)의 간격(P1 또는 P2)
제1 구조물(120) 및 제2 구조물(160)은 포토리소그래피 공정, 마스터 몰드 공정, 임프린팅 공정 및 기타 물리적 가공방법에 의해 기재 상에 형성될 수 있으며, 각종 패턴 형성 방법이라면 자유롭게 이용될 수 있다.
제1 전극(130)은 제1 전기 변색층(140)에 전압을 인가하기 위한 전극이며, 제2 전극(170)은 제2 전기 변색층(180)에 전압을 인가하기 위한 전극이다.
제1 전극(130)은 제1 기재(110) 및 제1 구조물(120)에 형성된다. 구체적으로, 제1 전극(130)은 제1 구조물(120)의 상면(120a) 및 측면(120b 또는 120c)에 형성되며, 제1 구조물(120)이 형성되지 않고 노출된 제1 기재(110)의 상면에도 형성된다. 즉, 제1 전극(130)은 제1 구조물(120)을 따라 제1 구조물(120)과 제1 기재(110) 상에 컴포멀하게 형성되어, 요철 패턴 구조를 나타낼 수 있다.
도 2에서 제1 전극(130)은 제1 기재(110)의 상면, 제1 구조물(120)의 상면(120a) 및 측면(120b 또는 120c)을 따라, 제1 기재(110) 및 제1 구조물(120)이 노출된 영역을 모두 덮도록 형성된 구조가 도시되어 있으나, 이에 제한되지 않으며, 제1 기재(110)이 노출된 영역을 덮지 않고 제1 구조물(120)의 상면(120a) 및 측면(120b 또는 120c)에만 형성될 수 있다.
제1 전극(130)은 도전성 물질로 이루어진다. 또한, 프라이버시 보호 필름(100)의 투과율을 확보하기 위해, ITO(Indium Tin Oxide), AZO(Aluminium doped zinc oxide), FTO(Fluorine tin oxide), PEDOT:PSS, 은-나노와이어(AgNW) 등과 같은 투명 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 또한, 제1 전극(130)은 메탈 메쉬(metal mesh)로 구성될 수도 있다. 즉, 제1 전극(130)은 금속 물질이 그물 형태로 배치된 메탈 메쉬로 구성되어, 실질적으로 투명한 전극으로 가능할 수 있다. 다만, 제1 전극(130)의 구성 물질은 상술한 예에 제한되지 않고, 다양한 투명 도전성 물질이 구성 물질로 사용될 수 있다.
도 2를 참조하면, 제2 전극(170)은 제2 기재(150) 및 제2 구조물(160)에 형성된다. 제2 전극(170)은 제1 전극(130)과 일정 간격을 두고 마주보도록 배치된다. 제2 전극(170)은 제1 전극(130)과 실질적으로 동일한 형상을 가지며, 제1 구조물(120)과 상하 대칭을 이룰 수 있다. 제2 전극(170)은 제1 전극(130)과 대향하도록 배치된 점을 제외하고는 실질적으로 제1 전극(130)과 동일한 구조 및 물질로 형성되므로, 중복 설명은 생략한다.
제1 전기 변색층(140) 및 제2 전기 변색층(180)은 제1 전극(130) 및 제2 전극(170)에 전압이 인가되면 전기 화학적 산화-환원 반응에 의하여 색이 변하는 변색층이다.
제1 전기 변색층(140)은 제1 전극(130) 상에 배치된다. 제1 전기 변색층(140)은 전기 변색 특성을 갖는 복수의 제1 전기 변색 입자(141)를 포함한다.
제1 전기 변색 입자(141)는 전기 변색 특성을 갖는 입자로서, 코어-쉘(core-shell) 구조를 갖는다. 제1 전기 변색 입자(141)는 제1 투명 도전 입자(141a) 및 제1 투명 도전 입자(141a)를 둘러싸는 제1 전기 변색막(141b)을 포함할 수 있다. 제1 전기 변색 입자(141)의 제1 투명 도전 입자(141a)는 코어를 형성하며, 제1 전기 변색 입자(141)의 중심부에 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 투명 도전 입자(141a)는 구 형상일 수 있다.
제1 투명 도전 입자(141a)는 투명 도전성 산화물(transparent conductive oxide; TCO)로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제1 투명 도전 입자(141a)는 인듐-틴-옥사이드(indium-tin-oxide, ITO), 인듐-징크-옥사이드(indium-zinc-oxide, IZO), 산화 티타늄(titanium oxide, TiO2), 산화 인듐(Indium oxide, In2O3), 산화 주석(Tin oxide, SnO2) 및 산화 아연(Zinc oxide, ZnO)로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나일 수 있으나, 이에 제한되지 않고, 다양한 투명 도전성 물질로 형성될 수 있다.
제1 투명 도전 입자(141a)와 같이 도전성을 갖는 물질이 제1 전기 변색 입자(141)의 중심부에 배치됨에 따라 제1 전기 변색 입자(141)에 균일한 전기장이 인가될 수 있다.
제1 전기 변색막(141b)은 코어를 둘러싸는 쉘을 형성한다. 즉, 제1 전기 변색막(141b)은 제1 투명 도전 입자(141a)를 둘러싸도록 배치된다. 제1 전기 변색막(141b)은 전기 변색 특성을 갖는 물질로 이루어지며, 전기에 의하여 산화-환원 반응이 일어나고 이에 따라 빛의 투과율이 가역적으로 변화시킨다. 구체적으로, 제1 전기 변색막(141b)이 포함하는 π-전자는 어느 정도 자유롭게 움직일 수 있기 때문에 전도 특성이 나타날 수 있다. 또한, 고분자 사슬을 따라 단일 결합과 이중 결합이 교차적으로 존재하게 되는 π-전자를 통해 π-결합 형태가 고분자 체인에 존재하게 되면 전기적 힘에 의해 산화-환원 반응이 일어날 수 있다. 제1 전기 변색막(141b)은 산화-환원 반응에 의해 전자 밀도의 비편재화가 나타나고, 이로 인해 전자 구조가 바뀌게 됨에 따라 전기 변색 특성이 나타난다. 따라서, 제1 전기 변색막(141b)은 전압의 인가에 따라 색상이 변화될 수 있다. 즉, 제1 전기 변색막(141b)은 색상의 변화를 통해 제1 전기 변색막(141b)에 입사되는 빛을 차단하거나 투과시킬 수 있다.
제1 전기 변색막(141b)은 전기 변색 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 제1 전기 변색막(141b)은 삼산화텅스텐(WO3), 이산화타이타늄(TiO2) 와 같은 무기 물질, 비올로겐(Viologen), 퀴논(Quinone), 안트라센(Anthracene), 트리아진 모노머(Triazine monomer)와 같은 유기 물질 및 PEDOT(Poly(3,4-ehtylenedioxythiophene)), 폴리아닐린(Polyaniline), 폴리피롤(Polypirrole), 폴리티오펜(Polythiophene), 폴리아세틸렌(Polyacetylene), 폴리(페닐렌비닐렌) (Poly(PhenyleneVinylene)), 폴리(페닐렌설파이드)(Poly(PhenyleneSulfide))와 같은 전기 변색 물질 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않고, 다양한 전기 변색 특성을 갖는 물질을 포함할 수 있다.
특히, 제1 전기 변색막(141b)은 산화 반응에 의해 변색되는 산화형 전기 변색 물질로 이루어지거나, 환원 반응에 의해 변색되는 환원형 전기 변색 물질로 이루어진다. 구체적으로, 산화형 전기 변색 물질은 전자를 잃게 됨으로써 변색되는 물질로, 예를 들어, 페닐 아민계 화합물, 페노티아진계 화합물 또는 페나진계 화합물일 수 있다. 또한, 환원형 전기 변색 물질은 전자를 얻게 됨으로써 변색되는 물질로, 예를 들어, 비올로겐계 화합물 또는 퀴논계 화합물일 수 있다.
제1 전기 변색층(140)은 제1 전기 변색 입자(141)가 분산되는 별도의 수지 없이 제1 전기 변색 입자(141)만을 포함할 수 있다. 즉, 제1 전기 변색 입자(141)는 특정 수지 내에 분산된 형태가 아닌 복수의 제1 전기 변색 입자(141)들이 제1 전극(130) 상에 쌓여 있는 형태로 제1 전기 변색층(140)을 구성할 수 있다. 이에 따라, 각각의 제1 전기 변색 입자(141) 사이에는 공극이 형성될 수 있다. 그러나, 이에 제한되지 않으며, 제1 전기 변색층(140)은 수지 및 수지 내에 분산된 형태의 제1 전기 변색 입자(141)를 포함하도록 형성될 수도 있다.
제1 전기 변색층(140)의 두께는 0.1μm 내지 2.0μm일 수 있다. 제1 전기 변색층(140)의 두께가 0.1μm보다 작을 경우, 제1 전기 변색층(140)은 빛을 차단할 만큼의 흑색을 구현하기 어려울 수 있다. 또한, 제1 전기 변색층(140)의 두께가 2.0μm 보다 클 경우, 제2 전기 변색층(180)과 접촉하거나, 전극에 인가되는 전압에 의한 산화-환원 반응이 충분히 일어나지 않을 수 있으며, 공유 모드에서의 광 투과율 저하를 가져올 수 있다.
제2 전기 변색층(180)은 제2 전극(170) 상에 배치된다. 제2 전기 변색층(180)은 전기 변색 특성을 갖는 복수의 제2 전기 변색 입자(181)를 포함한다. 제2 전기 변색층(180)은 제2 전극(170) 상에 배치되고 제1 전기 변색층(140)과 대향 대향하도록 배치된 점을 제외하고는 실직적으로 제1 전기 변색층(140)과 동일한 구조를 가지므로, 중복 설명은 생략한다.
제2 전기 변색 입자(181)는 전기 변색 특성을 갖는 입자로서, 제1 전기 변색 입자(141)와 마찬가지로 코어-쉘(core-shell) 구조를 갖는다. 제2 전기 변색 입자(181)는 제2 투명 도전 입자(181a) 및 제2 투명 도전 입자(181a)를 둘러싸는 제2 전기 변색막(181b)을 포함할 수 있다. 제2 전기 변색 입자(181)는 제2 투명 도전 입자(181a)는 코어를 형성하며, 제2 전기 변색 입자(181)의 중심부에 배치될 수 있다. 제2 전기 변색 입자(181)의 구조는 제1 전기 변색 입자(141)와 실질적으로 동일한 구조를 가진다.
제2 투명 도전 입자(181a)는 제1 투명 도전 입자(141a)와 마찬가지로, 투명 도전성 산화물(TCO)로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제2 투명 도전 입자(181a)는 인듐-틴-옥사이드(ITO), 인듐-징크-옥사이드(IZO), 산화 티타늄(TiO2), 산화 인듐(In2O3), 산화 주석(SnO2) 및 산화 아연(ZnO)로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나일 수 있으나, 이에 제한되지 않고, 다양한 투명 도전성 물질로 형성될 수 있다.
또한, 제2 전기 변색막(181b)은 제1 전기 변색막(141b)과 마찬가지로, 전기 변색 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 제2 전기 변색막(181b)은 삼산화텅스텐(WO3), 이산화타이타늄(TiO2) 와 같은 무기 물질, 비올로겐(Viologen), 퀴논(Quinone), 안트라센(Anthracene), 트리아진 모노머(Triazine monomer)와 같은 유기 물질 및 PEDOT(Poly(3,4-ehtylenedioxythiophene)), 폴리아닐린(Polyaniline), 폴리피롤(Polypirrole), 폴리티오펜(Polythiophene), 폴리아세틸렌(Polyacetylene), 폴리(페닐렌비닐렌) (Poly(PhenyleneVinylene)), 폴리(페닐렌설파이드)(Poly(PhenyleneSulfide))와 같은 전기 변색 물질 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않고, 다양한 전기 변색 특성을 갖는 물질을 포함할 수 있다.
이때, 제2 전기 변색막(181b)은 제1 전기 변색막(141b)과 반대되는 전기적 성질의 전기 변색 물질로 이루어진다. 즉, 제1 전기 변색막(141b)이 환원 반응에 의해 변색되는 환원형 전기 변색 물질로 이루어지는 경우, 제2 전기 변색막(181b)은 산화 반응에 의해 변색되는 산화형 전기 변색 물질로 이루어진다. 반대로, 제1 전기 변색막(141b)이 산화형 전기 변색 물질로 이루어지는 경우, 제2 전기 변색막(181b)은 환원형 전기 변색 물질로 이루어진다.
제2 전기 변색막(181b)이 제1 전기 변색막(141b)과 반대되는 전기적 성질의 전기 변색 물질로 이루어짐으로써, 제2 전기 변색 입자(181)는 제1 전기 변색 입자(141)와 반대되는 전기적 성질을 가진다. 제1 전기 변색 입자(141)와 제2 전기 변색 입자(181)는 각각 제1 전극(130)과 제2 전극(170) 상에 배치된다. 이때, 보안 모드를 작동하기 위하여 제1 전극(130) 및 제2 전극(170)에는 서로 반대되는 전압이 인가된다. 음의 전압이 인가되는 전극에 환원형 전기 변색 물질을 포함하는 전기 변색 입자가 배치되고, 양의 전압이 인가되는 전극에 산화형 전기 변색 물질을 포함하는 전기 변색 입자가 배치됨으로써, 양 전극에 배치되는 전기 변색 입자가 동시에 변색되고, 이로 인해 보안 모드가 작동될 수 있다. 즉, 보안 모드 작동 시 제1 전기 변색 입자(141) 및 제2 전기 변색 입자(181)가 동시에 변색될 수 있두록, 제1 전기 변색막(141b)과 제2 전기 변색 막은 반대되는 전기적 성질의 전기 변색 물질로 이루어져야 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 프라이버시 보호 필름(100)은 제1 전기 변색층(140) 및 제2 전기 변색층(180)에 코어-쉘 구조를 갖는 복수의 제1 전기 변색 입자(141) 및 제2 전기 변색 입자(181)를 포함함으로써, 전기 변색을 효과적으로 발현할 수 있고, 쌍안정성을 향상시킬 수 있다. 코어를 구성하는 투명 도전성 산화물은 비표면적이 크고, 그 자체로 일정한 캐패시턴스(capacitance)를 가지고 있어 쉽게 방전되지 않고, 쉘을 구성하는 전기 변색 물질과 결합 상태를 이루어 쌍안정성을 향상시킬 수 있다. 높은 쌍안정성으로 인해 전압 인가가 중단되더라도, 변색된 상태가 오랫동안 유지될 수 있어, 보안 모드를 오랜시간 유지할 수 있다.
전해질층(190)은 제1 기재(110) 및 제2 기재(150) 사이에 충진된다. 구체적으로, 전해질층(190)은 제1 기재(110) 및 제2 기재(150) 사이, 또는 제1 구조물(120) 및 제2 구조물(160) 사이에 개재된다. 전해질층(190)은 복수의 이온이 포함된 층으로서, 전하를 띤 이온들에 의하여 전류가 흐를 수 있는 층이다. 전해질층(190)에 존재하는 이온은 전해질층(190)에 형성되는 전계에 따라 제1 기재(110) 및 제2 기재(150) 사이를 이동할 수 있다. 제1 전극(130) 및 제2 전극(170)에 전압이 인가되어 전계가 형성되는 경우, 전해질층(190) 이온은 제1 전기 변색 입자(141) 또는 제2 전기 변색 입자(181)를 구성하는 산화형 전기 변색 물질을 산화시킬 수 있다.
전해질층(190)은 전기 변색 물질의 반응에 관여하는 금속 이온을 포함할 수 있다. 구체적으로, 전해질층(190)은 리튬(Li), 나트륨(Na) 또는 칼륨(K)의 알칼리 금속 이온을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전해질층(190)은 MClO4, MPF6, MBF4, M(CF3)2PF4, M(CF3)3PF3, M(CF3)4PF2, M(CF3)5PF, MAsF6, MSbF6, MCF3SO3, MCF3CO2, M2C2F4(SO3)2, MN(CF3SO2)2, MN(C2F5SO2)2, MC(CF3SO2)3, MN(RfOSO2)2, MOH와 같은 금속염을 포함할 수 있다. 여기서 M은 알칼리 금속 이온이다.
한편, 전해질층(190)은 이온 전도체인 금속염, 고분자 바인더 및 카보네이트계 화합물을 포함하는 고체 전해질일 수 있다.
여기서, 고분자 바인더는 알카리 금속 이온을 잘 이동시키는 고분자 물질이 바람직하다. 예를 들어, 고분자 바인더는 폴리프로필렌 글리콜(polypropylene glycol), 폴리에틸렌 글리콜(polyethylene glycol) 및 아닐린계 고분자(aniline-based polymer) 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
카보네이트계 화합물은 유전율이 높아 전해질층(190)의 이온 전도도를 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 카보네이트계 화합물은 디메틸 카보네이트(dimethyl carbonate), 디에틸 카보네이트(diethyl carbonate), 디프로필 카보네이트(dipropyl carbonate), 메틸프로필 카보네이트(methylpropyl carbonate), 에틸프로필 카보네이트(ethylpropyl carbonate), 메틸에틸 카보네이트 (methylethyl carbonate), 에틸 플루오로에틸 카보네이트(ethyl fluoroethyl carbonate), 에틸렌 카보네이트(ethylene carbonate), 프로필렌 카보네이트(propylene carbonate), 플루오로에틸렌 카보네이트(fluoroethylene carbonate) 및 부틸렌카보네이트(butylenes carbonate)로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 따른 프라이버시 보호 필름(100)은 전기적 신호의 인가에 따라 시야각을 선택적으로 조절할 수 있는 전환 가능한(switchable) 프라이버시 보호 필름을 제공한다. 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 프라이버시 보호 필름은 표시 장치에 표시되는 화상이 사용자에게 보일 수 있도록 좁은 시야각을 제공함으로써 보안 모드를 제공할 수 있으며, 화상이 주변에 있는 다른 사람들에게도 보일 수 있도록 넓은 시야각을 제공하는 공유 모드를 제공할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 프라이버시 보호 필름은 서로 마주보는 제1 구조물과 제2 구조물 상에 서로 반대되는 전기적 성질의 전기 변색 물질로 이루어진 코어-쉘 구조의 전기 변색 입자를 이용하여, 보안 모드 및 공유 모드를 필요에 따라 자유롭게 전환할 수 있는 프라이버시 보호 필름을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 프라이버시 보호 필름이 보안 모드와 공유 모드를 제공하는 방법을 설명하기 위하여 도 4a 내지 도 4c를 참조한다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 프라이버시 보호 필름을 구동하는 경우, 보안 모드와 공유 모드를 설명하기 위한 도면이다. 구체적으로, 도 4a는 공유 모드 및 보안 모드에서의 제1 전기 변색 입자(141) 및 제2 전기 변색 입자(181)를 설명하기 위한 도면이며, 도 4b는 공유 모드를 설명하기 위한 단면도이며, 도 4c는 보안 모드를 설명하기 위한 단면도이다.
도 4a 내지 4c를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 프라이버시 보호 필름(100)은 전압 인가에 따라 전환 가능하다(switchable). 도 4a 내지 4c에 따른 프라이버시 보호 필름(100)은 제1 전극(130) 상에 제1 전기 변색층(140)이 배치되고 제2 전극(170) 상에 제2 전기 변색층(180)이 배치된 구조를 가지며, 제1 전기 변색층(140)은 산화 반응에 의해 전기 변색막이 변색되는 산화형 제1 전기 변색 입자(141)를 포함하고, 제2 전기 변색층(180)은 환원 반응에 의해 전기 변색막이 변색되는 환원형 제2 전기 변색 입자(181)를 포함한다.
도 4b를 참조하면, 프라이버시 보호 필름(100)은 공유 모드로 동작된다. 공유 모드에서는 제1 전극(130) 및 제2 전극(170)에 전압이 인가되지 않는다. 이로 인해, 제1 전극(130) 상의 제1 전기 변색층(140b) 및 제2 전기 변색층(180b)은 변색되지 않은채 투명한 상태로 존재한다. 따라서, 빛은 제1 구조물(120) 및 제2 구조물(160)과 제1 전기 변색층(140b) 및 제2 전기 변색층(180b)을 투과할 수 있고, 넓은 시야각을 제공할 수 있다. 예를 들어, 제1 구조물(120)의 높이는 70㎛이고, 폭은 20㎛이며, 간격은 30㎛이고, 제2 구조물(160)의 높이는 60㎛이고, 폭은 20㎛이며, 간격은 30㎛이며, 제1 구조물(120)과 제2 구조물(160)의 거리는 20㎛일 수 있다. 이때, 45°의 시야각에서 프라이버시 보호 필름(100)의 광 투과율은 30% 이상일 수 있다.
도 4c를 참조하면, 프라이버시 보호 필름(100)은 보안 모드로 동작된다. 보안 모드에서는 제1 전극(130) 및 제2 전극(170)에 직류 전압이 인가된다. 구체적으로, 제1 전극(130)에는 양의 전압이 인가되고, 제2 전극(170)에는 음의 전압이 인가된다. 제1 전기 변색층(140c)의 제1 전기 변색 입자(141)는 산화형 전기 변색 입자이므로, 제1 전극(130)에 양이온이 인가되면, 제1 전기 변색 입자(141)는 산화되어 변색된다. 동시에, 제2 변색층의 제2 전기 변색 입자(181c)는 환원형 전기 변색 입자이므로, 제2 전극(170)에 음이온이 인가되면, 제2 전기 변색 입자(181)는 환원되어 변색된다. 제1 전기 변색층(140c) 및 제2 전기 변색층(180c)이 변색되면, 제1 전기 변색층(140c)으로 둘러싸인 제1 구조물(120)과 제2 전기 변색층(180c)으로 둘러싸인 제2 구조물(160)은 광 차단 영역을 형성하게 된다. 구체적으로, 도 4c를 참조하면, 일정 각도(Θ)를 초과하는 시야각으로 입사되는 광(점선)은 제1 전기 변색층(140c)으로 둘러싸인 제1 구조물(120)과 제2 전기 변색층(180c)으로 둘러싸인 제2 구조물(160)에 의해 차단된다. 반대로, 일정 각도(Θ) 이하의 시야각으로 입사되는 광은 차단되지 않고 제1 구조물(120)과 제2 구조물(160) 사이로 통과하게 된다. 한편, 제1 구조물(120) 및 제2 구조물(160)의 높이, 폭, 간격, 및 제1 구조물(120)과 제2 구조물(160) 사이의 거리와 같은 기하학적 파라미터에 의하여 시야각이 결정된다.
따라서, 보안 모드에서는 제1 전기 변색 입자(141) 및 제2 전기 변색 입자(181)가 각각 제1 전극(130) 및 제2 전극(170) 상에 배치되어, 제1 전기 변색층(140) 및 제2 전기 변색층(180)이 형성되고, 변색된 제1 전기 변색층(140)에 의해 둘러싸인 제1 구조물(120) 및 변색된 제2 전기 변색층(180)에 의해 둘러싸인 제2 구조물(160)에 의해 특정 시야각 이상에서는 광 투과율이 크게 저하됨으로써 보안 모드를 제공할 수 있다. 예를 들어, 제1 구조물(120)의 높이는 70㎛이고, 폭은 20㎛이며, 간격은 30㎛이고, 제2 구조물(160)의 높이는 60㎛이고, 폭은 20㎛이며, 간격은 30㎛이며, 제1 구조물(120)과 제2 구조물(160)의 거리는 20㎛일 수 있다. 이때, 45°의 시야각에서 프라이버시 보호 필름(100)의 광 투과율은 10% 이하일 수 있고, 더욱 바람직하게는 6% 이하일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 프라이버시 보호 필름은 전기적 신호의 인가에 따라 시야각을 선택적으로 조절할 수 있는 전환 가능한 프라이버시 보호 필름을 제공할 수 있다. 구체적으로, 요철 패턴 형상을 가지고 서로 마주보는 구조물 상에 각각 산화 반응에 의해 변색되는 전기 변색 입자와 환원 반응에 의해 변색되는 전기 변색 입자를 배치시킴으로써, 보안 모드 및 공유 모드를 필요에 따라 자유롭게 전환될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 프라이버시 보호 필름은 코어-쉘 구조의 전기 변색 입자를 이용함으로써, 쌍안정성이 증가하여 저소비 전력으로 보안 모드를 유지할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 프라이버시 보호 필름을 설명하기 위한 단면도이다. 도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 프라이버시 보호 필름(200)은 제1 구조물(220), 제1 전극(230), 제1 전기 변색층(140), 제2 구조물(260), 제2 전극(270), 제2 전기 변색층(180) 및 전해질층(190)을 포함한다. 도 5에 도시된 프라이버시 보호 필름(200)은 제1 구조물(220), 제1 전극(230), 제2 구조물(260) 및 제2 전극(270)의 구조가 변경된 것을 제외하고는 도 2a에 도시된 프라이버시 보호 필름(100)과 실질적으로 동일하므로, 중복 설명은 생략한다.
도 5를 참조하면, 제1 구조물(220)은 복수의 볼록부(221) 및 복수의 볼록부(222)를 포함한다. 도 2에서는 제1 구조물(120)이 제1 기재(110) 상에 별도로 배치된 구조가 도시되어 있으나, 도 5에서는 제1 구조물(220)은 제1 기재와 일체화된 형상을 가진다. 도 5에서는 제1 구조물(220)은 각각 독립적인 복수의 구조물로 형성된 것이 아니라, 하나의 구조물로 이루어진다. 제1 구조물(220)은 볼록부(221) 및 볼록부(222)가 반복해서 배열된 요철 패턴일 수 있다. 도 5의 프라이버시 보호 필름(200)의 제1 구조물(220)은 형상을 제외하고는 도 2의 제1 구조물(120)과 동일한 기능을 하며 동일한 물질로 형성되므로, 중복 설명은 생략한다.
제1 전극(230)이 제1 구조물(220)의 복수의 볼록부(221) 상에 형성된다. 구체적으로, 제1 전극(230)은 볼록부(221)의 상면 및 측면에 형성되며, 볼록부(222)의 하면에는 형성되지 않는다. 이로 인해, 볼록부(221)는 외부에 노출되지 않으며, 볼록부(222)의 하면은 외부에 노출된다. 도 5에서 제1 전극(230)은 볼록부(222)의 하면에는 형성되지 않고 볼록부(221)에만 형성된 구조가 도시되어 있으나, 이에 제한되지 않으며, 제1 구조물(220)의 볼록부(221) 및 볼록부(222) 모두 덮도록 형성될 수도 있다.
제2 구조물(260) 및 제2 전극(270)은 각각 제1 구조물(220) 및 제1 전극(230)과 일정 간격을 두고 마주보도록 배치된다. 제2 구조물(260)은 제1 구조물(220)과 실질적으로 동일한 형상을 가질 수 있으며, 제1 구조물(220)과 상하 대칭을 이룰 수 있다. 제2 구조물(260) 및 제2 전극(270)은 각각 제1 구조물(220) 및 제1 전극(230)과 대향하도록 배치된 점을 제외하고는 실질적으로 제1 구조물(220) 및 제1 전극(230)과 동일한 구조 및 물질로 형성되므로, 중복 설명은 생략한다.
이하에서는 실시예를 통하여 상술한 본 발명의 효과를 보다 구체적으로 설명한다. 그러나, 이하의 실시예는 본 발명의 예시를 위한 것이며, 하기 실시예에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
실시예
PET로 이루어진 제1 기재 상에 포토리소그래피 공정을 통해 포토 아크릴로 이루어진 제1 구조물을 형성하고, PET로 이루어진 제2 기재 상에 제2 구조물을 형성하였다. 이때, 제1 구조물의 제1 구조물의 높이는 70㎛이고, 폭은 20㎛이며, 간격은 30㎛이고, 제2 구조물의 높이는 60㎛이고, 폭은 20㎛이며, 간격은 20㎛이다.
제1 기재 및 제1 구조물 상에 전면을 덮도록 ITO 전극을 증착하였으며, 제2 기재 및 제2 구조물 상에 전면을 접도록 ITO 전극을 증착하였다. 스핀코팅을 통해, 제1 구조물 상에 ITO를 투명 도전 입자로 하고 페노티아진을 전기 변색막으로 하는 코어-쉘 구조의 제1 전기 변색 입자를 형성하고, 제2 구조물 상에 ITO를 투명 도전 입자로 하고 비올로겐을 전기 변색막으로 하는 코어-쉘 구조의 제2 전기 변색 입자를 형성하였다.
제1 기재 및 제2 기재 사이에 스페이서를 형성한 다음, 1.5M LiTFSi가 함유된 프로필렌 카보네이트 용액, 폴리에틸렌 글리콜 모노아크릴레이트 및 폴리에틸렌 글리콜 디메틸크릴레이트를 질량비 6:3:1로 혼합한 용액에 TPO 계열의 광개시제를 0.3~1% 포함된 전해질을 제1 기재 및 제2 기재 사이에 주입하고 UV를 조사하여 전해질층을 형성함으로써, 프라이버시 보호 필름을 제조하였다.
실험예 1 - 시야각에 따른 광투과율 측정
실시예 1에 따른 프라이버시 보호 필름은 Autronics社의 DMS-803 장비를 사용하여, 보안 모드 및 공유 모드 구동 시 0° 내지 50°의 시야각에서의 광 투과율을 측정하였다. 측정 결과는 도 6에 표시하였다.
도 6은 실시예 및 비교예에 따른 프라이버시 보호 필름이 공유 모드와 보안 모드 구동시 발광 대 시야각의 플롯을 도시한 그래프이다.
도 6을 참조하면, 공유 모드는 보안 모드와 비교하여 여러 시야각에서 전반적으로 높은 광 투과율을 나타내었는바, 공유 모드 시 여러 시야각에서도 화상이 충분히 인식될 수 있음을 알 수 있다. 한편, 보안 모드에서는 비록 협시야각에서의 광 투과율이 40%정도로 공유 모드에 비해서는 낮은 투과율을 나타내었으나, 시야각 15도 이상 벗어나는 경우 광 투과율이 급격히 낮아지는 것을 확인할 수 있었다. 특히, 30도 이상의 시야각에서는 광 투과율이 10% 이하로 떨어졌는바, 특정 시야각을 벗어난 측면에서는 광 투과율이 매우 낮아지게 되어 주변 사람이 화상을 인식할 수 없는 보안 모드가 구현될 수 있음을 확인할 수 있었다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 프라이버시 보호 필름 및 표시 패널을 포함할 수 있다. 이때, 프라이버시 보호 필름은 도 2 또는 도 5에 도시된 프라이버시 보호 필름과 동일하므로, 프라이버시 보호 필름에 대한 중복 설명은 생략한다.
표시 패널은 표시 장치에서 영상을 표시하기 위한 표시 소자가 배치된 패널을 의미한다. 표시 패널로서, 예를 들어, 유기 발광 표시 패널, 액정 표시 패널, 전기 영동 표시 패널 등과 같은 다양한 표시 패널이 사용될 수 있다.
표시 패널 상에는 프라이버시 보호 필름이 배치된다. 프라이버시 보호 필름은 하부에 배치되는 표시 패널로부터 방출되는 광의 시야각을 제한하는 기능을 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 전기적 신화의 인가에 따라 시야각을 선택적으로 조절할 수 있는 프라이버시 보호 필름을 포함함으로써, 표시 패널의 필름을 직접 제거하지 않고도, 보안 모드와 공유 모드를 사용자의 필요에 따라 자유롭게 전환할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치에 포함된 프라이버시 보호 필름은 코어-쉘 구조의 전기 변색 입자를 이용함으로써, 쌍안정성이 증가하여 저소비 전력으로 프라이버시 보호 기능이 작동할 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예는 다음과 같이 설명될 수 있다.
전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 프라이버시 보호 필름은 제1 기재 및 제1 기재에 대향하는 제2 기재; 제1 기재 상에 배치되고, 일정한 간격으로 이격된 복수의 제1 구조물; 복수의 제1 구조물 상에 형성된 제1 전극; 복수의 제1 구조물의 측면과 상면을 따라 제1 전극 상에 형성되며, 코어-쉘 구조를 갖는 복수의 제1 전기 변색 입자를 포함하는 제1 전기 변색층; 제2 기재 상에 배치되고, 일정한 간격으로 이격된 복수의 제2 구조물; 복수의 제2 구조물 상에 형성된 제2 전극; 복수의 제2 구조물의 측면과 하면을 따라 제2 전극 상에 형성되며, 코어-쉘 구조를 갖는 복수의 제2 전기 변색 입자를 포함하는 제2 전기 변색층; 및 제1 기재 및 제2 기재 사이에 충진된 전해질층을 포함한다.
복수의 제1 구조물 및 복수의 제2 구조물 각각은 일 방향으로 연장된 직육면체 형상일 수 있다.
복수의 제1 구조물 및 복수의 제2 구조물은 서로 대향하도록 배치될 수 있다.
복수의 제1 구조물 및 복수의 제2 구조물은 각각 독립적으로 50㎛ 내지 100㎛의 높이, 10㎛ 내지 30㎛의 폭 및 20㎛ 내지 50㎛의 간격을 가질 수 있다.
복수의 제1 구조물의 상면과 복수의 제2 구조물의 하면 사이의 거리는 10㎛ 내지 30㎛일 수 있다.
하기 수학식 1로 표시되는 종횡비는 3 내지 5일 수 있다.
[수학식 1]
종횡비 = (제1 구조물의 높이 + 제2 구조물의 높이 + 제1 구조물과 제2 구조물의 거리) / 제1 구조물 또는 제2 구조물의 간격
제1 전기 변색 입자는 제1 투명 도전 입자 및 제1 투명 도전 입자를 둘러싸는 제1 전기 변색막을 포함하고, 제2 전기 변색 입자는 제2 투명 도전 입자 및 제2 투명 도전 입자를 둘러싸는 제2 전기 변색막을 포함할 수 있다.
제1 투명 도전 입자 및 제2 투명 도전 입자는 ITO(Indium Tin Oxide), AZO(Aluminium doped zinc oxide), FTO(Fluorine tin oxide), PEDOT:PSS 및 은-나노와이어(AgNW)로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
제1 전기 변색 입자 및 제2 전기 변색 입자 중 적어도 하나는 산화 반응에 의해 변색되는 산화형 전기 변색 입자이며, 다른 하나는 환원 반응에 의해 변색되는 환원형 전기 변색 입자일 수 있다.
제1 전기 변색막은 비올로겐계 화합물 또는 퀴논계 화합물로 이루어지고, 제2 전기 변색막은 아민계 화합물, 페노티아진계 화합물 또는 페나진계 화합물로 이루어질 수 있다.
전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 프라이버시 보호 필름은 각각 복수의 볼록부 및 복수의 오목부를 포함하고, 서로 일정 간격을 두고 마주보도록 배치되는 제1 구조물 및 제2 구조물; 제1 구조물의 볼록부 상에 배치된 제1 전극; 제2 구조물의 볼록부 상에 배치된 제2 전극; 제1 구조물의 볼록부의 상면 및 측면에 위치한 제1 전극을 따라 배치된 제1 전기 변색 입자; 제2 구조물의 볼록부의 상면 및 측면에 위치한 제2 전극을 따라 배치된 제2 전기 변색 입자; 및 제1 구조물 및 제2 구조물 사이에 배치된 전해질층을 포함하고, 제1 전기 변색 입자 및 제2 전기 변색 입자는 각각 투명 도전 입자 및 투명 도전 입자를 둘러싸는 전기 변색막으로 이루어진다.
제1 구조물 및 제2 구조물은 투명 플라스틱으로 이루어질 수 있다.
제1 구조물의 볼록부의 폭과 제2 구조물의 볼록부의 폭은 동일하고, 제1 구조물의 오목부의 폭과 제2 구조물의 오복부의 폭은 동일하며, 제1 구조물의 볼록부의 양 끝단이 제2 구조물의 볼록부의 양 끝단과 대응할 수 있다.
제1 구조물의 볼록부 및 제2 구조물의 볼록부는 각각 독립적으로 50㎛ 내지 100㎛의 높이 및 10㎛ 내지 30㎛의 폭을 가지며, 제1 구조물의 오목부 및 제2 구조물의 오복부는 각각 독립적으로 20㎛ 내지 50㎛의 폭을 가질 수 있다.
제1 전기 변색 입자의 전기 변색막은 산화 반응에 의해 변색되는 산화형 전기 변색 물질을 포함하고, 제2 전기 변색 입자의 전기 변색막은 환원 반응에 의해 변색되는 환원형 전기 변색 물질을 포함할 수 있다.
전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 표시 패널; 및 표시 패널의 일면 상의 프라이버시 보호 필름을 포함하며, 프라이버시 보호 필름은: 제1 기재 및 제1 기재에 대향하는 제2 기재; 제1 기재 상에 배치되고, 일정한 간격으로 이격된 복수의 제1 구조물; 복수의 제1 구조물 상에 형성된 제1 전극; 복수의 제1 구조물의 측면과 상면을 따라 제1 전극 상에 형성되며, 코어-쉘 구조를 갖는 복수의 제1 전기 변색 입자를 포함하는 제1 전기 변색층; 제2 기재 상에 배치되고, 일정한 간격으로 이격된 복수의 제2 구조물; 복수의 제2 구조물 상에 형성된 제2 전극; 복수의 제2 구조물의 측면과 하면을 따라 제2 전극 상에 형성되며, 코어-쉘 구조를 갖는 복수의 제2 전기 변색 입자를 포함하는 제2 전기 변색층; 및 제1 기재 및 제2 기재 사이에 충진된 전해질층을 포함할 수 있다.
복수의 제1 구조물 및 복수의 제2 구조물은 서로 대향하도록 배치되고, 복수의 제1 구조물 및 복수의 제2 구조물은 각각 독립적으로 50㎛ 내지 100㎛의 높이, 10㎛ 내지 30㎛의 폭 및 20㎛ 내지 50㎛의 간격을 가지고, 복수의 제1 구조물의 상면과 복수의 제2 구조물의 하면 사이의 거리는 10㎛ 내지 30㎛일 수 있다.
제1 전기 변색 입자는 제1 투명 도전 입자 및 제1 투명 도전 입자를 둘러싸는 제1 전기 변색막을 포함하고, 제2 전기 변색 입자는 제2 투명 도전 입자 및 제2 투명 도전 입자를 둘러싸는 제2 전기 변색막을 포함할 수 있다.
제1 투명 도전 입자 및 제2 투명 도전 입자는 ITO(Indium Tin Oxide), AZO(Aluminium doped zinc oxide), FTO(Fluorine tin oxide), PEDOT:PSS 및 은-나노와이어(AgNW)로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
제1 전기 변색막 및 제2 전기 변색막 중 적어도 하나는 산화 반응에 의해 변색되는 산화형 전기 변색 물질을 포함하고, 다른 하나는 환원 반응에 의해 변색되는 환원형 전기 변색 물질을 포함할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 제한하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 제한되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 제한적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
110: 제1 기재
120, 220: 제1 구조물
130, 230: 제1 전극
140: 제1 전기 변색층
141: 제1 전기 변색 입자
150: 제2 기재
160, 260: 제2 구조물
170, 270: 제2 전극
221: 볼록부
222: 오목부
180: 제2 전기 변색층
181: 제2 전기 변색 입자
190: 전해질층

Claims (20)

  1. 제1 기재 및 상기 제1 기재에 대향하는 제2 기재;
    상기 제1 기재 상에 배치되고, 일정한 간격으로 이격된 복수의 제1 구조물;
    상기 복수의 제1 구조물 상에 형성된 제1 전극;
    상기 복수의 제1 구조물의 측면과 상면을 따라 상기 제1 전극 상에 형성되며, 코어-쉘 구조를 갖는 복수의 제1 전기 변색 입자를 포함하는 제1 전기 변색층;
    상기 제2 기재 상에 배치되고, 일정한 간격으로 이격된 복수의 제2 구조물;
    상기 복수의 제2 구조물 상에 형성된 제2 전극;
    상기 복수의 제2 구조물의 측면과 하면을 따라 상기 제2 전극 상에 형성되며, 코어-쉘 구조를 갖는 복수의 제2 전기 변색 입자를 포함하는 제2 전기 변색층; 및
    상기 제1 기재 및 상기 제2 기재 사이에 충진된 전해질층을 포함하고,
    상기 복수의 제1 구조물 및 상기 복수의 제2 구조물은 서로 대향하도록 배치된, 프라이버시 보호 필름.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 제1 구조물 및 상기 복수의 제2 구조물 각각은 일 방향으로 연장된 직육면체 형상인, 프라이버시 보호 필름.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 제1 구조물 및 상기 복수의 제2 구조물은 각각 독립적으로 50㎛ 내지 100㎛의 높이, 10㎛ 내지 30㎛의 폭 및 20㎛ 내지 50㎛의 간격을 가지는, 프라이버시 보호 필름.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 복수의 제1 구조물의 상면과 상기 복수의 제2 구조물의 하면 사이의 거리는 10㎛ 내지 30㎛인, 프라이버시 보호 필름.
  6. 제5항에 있어서,
    하기 수학식 1로 표시되는 종횡비는 3 내지 5인, 프라이버시 보호 필름.
    [수학식 1]
    종횡비 = (제1 구조물의 높이 + 제2 구조물의 높이 + 제1 구조물과 제2 구조물의 거리) / 제1 구조물 또는 제2 구조물의 간격
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전기 변색 입자는 제1 투명 도전 입자 및 상기 제1 투명 도전 입자를 둘러싸는 제1 전기 변색막을 포함하고,
    상기 제2 전기 변색 입자는 제2 투명 도전 입자 및 상기 제2 투명 도전 입자를 둘러싸는 제2 전기 변색막을 포함하는, 프라이버시 보호 필름.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 투명 도전 입자 및 상기 제2 투명 도전 입자는 ITO(Indium Tin Oxide), AZO(Aluminium doped zinc oxide), FTO(Fluorine tin oxide), PEDOT:PSS 및 은-나노와이어(AgNW)로 이루어진 군에서 선택되는, 프라이버시 보호 필름.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제1 전기 변색 입자 및 상기 제2 전기 변색 입자 중 적어도 하나는 산화 반응에 의해 변색되는 산화형 전기 변색 입자이며, 다른 하나는 환원 반응에 의해 변색되는 환원형 전기 변색 입자인, 프라이버시 보호 필름.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 전기 변색막은 비올로겐계 화합물 또는 퀴논계 화합물로 이루어지고,
    상기 제2 전기 변색막은 아민계 화합물, 페노티아진계 화합물 또는 페나진계 화합물로 이루어진, 프라이버시 보호 필름.
  11. 각각 복수의 볼록부 및 복수의 오목부를 포함하고, 서로 일정 간격을 두고 마주보도록 배치되는 제1 구조물 및 제2 구조물;
    상기 제1 구조물의 볼록부 상에 배치된 제1 전극;
    상기 제2 구조물의 볼록부 상에 배치된 제2 전극;
    상기 제1 구조물의 볼록부의 상면 및 측면에 위치한 제1 전극을 따라 배치된 제1 전기 변색 입자;
    상기 제2 구조물의 볼록부의 상면 및 측면에 위치한 제2 전극을 따라 배치된 제2 전기 변색 입자; 및
    상기 제1 구조물 및 상기 제2 구조물 사이에 배치된 전해질층을 포함하고,
    상기 제1 전기 변색 입자 및 상기 제2 전기 변색 입자는 각각 투명 도전 입자 및 상기 투명 도전 입자를 둘러싸는 전기 변색막으로 이루어지고,
    상기 복수의 제1 구조물 및 상기 복수의 제2 구조물은 서로 대향하도록 배치된, 프라이버시 보호 필름.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 구조물 및 상기 제2 구조물은 투명 플라스틱으로 이루어진, 프라이버시 보호 필름.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 제1 구조물의 볼록부의 폭과 상기 제2 구조물의 볼록부의 폭은 동일하고, 상기 제1 구조물의 오목부의 폭과 상기 제2 구조물의 오복부의 폭은 동일하며,
    상기 제1 구조물의 볼록부의 양 끝단이 상기 제2 구조물의 볼록부의 양 끝단과 대응하는, 프라이버시 보호 필름.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 구조물의 볼록부 및 상기 제2 구조물의 볼록부는 각각 독립적으로 50㎛ 내지 100㎛의 높이 및 10㎛ 내지 30㎛의 폭을 가지며, 상기 제1 구조물의 오목부 및 상기 제2 구조물의 오복부는 각각 독립적으로 20㎛ 내지 50㎛의 폭을 가지는, 프라이버시 보호 필름.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 제1 전기 변색 입자의 전기 변색막은 산화 반응에 의해 변색되는 산화형 전기 변색 물질을 포함하고,
    상기 제2 전기 변색 입자의 전기 변색막은 환원 반응에 의해 변색되는 환원형 전기 변색 물질을 포함하는, 프라이버시 보호 필름.
  16. 표시 패널; 및
    상기 표시 패널의 일면 상의 프라이버시 보호 필름을 포함하며,
    상기 프라이버시 보호 필름은:
    제1 기재 및 상기 제1 기재에 대향하는 제2 기재;
    상기 제1 기재 상에 배치되고, 일정한 간격으로 이격된 복수의 제1 구조물;
    상기 복수의 제1 구조물 상에 형성된 제1 전극;
    상기 복수의 제1 구조물의 측면과 상면을 따라 상기 제1 전극 상에 형성되며, 코어-쉘 구조를 갖는 복수의 제1 전기 변색 입자를 포함하는 제1 전기 변색층;
    상기 제2 기재 상에 배치되고, 일정한 간격으로 이격된 복수의 제2 구조물;
    상기 복수의 제2 구조물 상에 형성된 제2 전극;
    상기 복수의 제2 구조물의 측면과 하면을 따라 상기 제2 전극 상에 형성되며, 코어-쉘 구조를 갖는 복수의 제2 전기 변색 입자를 포함하는 제2 전기 변색층; 및
    상기 제1 기재 및 상기 제2 기재 사이에 충진된 전해질층을 포함하고,
    상기 복수의 제1 구조물 및 상기 복수의 제2 구조물은 서로 대향하도록 배치된, 표시 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 복수의 제1 구조물 및 상기 복수의 제2 구조물은 각각 독립적으로 50㎛ 내지 100㎛의 높이, 10㎛ 내지 30㎛의 폭 및 20㎛ 내지 50㎛의 간격을 가지고,
    상기 복수의 제1 구조물의 상면과 상기 복수의 제2 구조물의 하면 사이의 거리는 10㎛ 내지 30㎛인, 표시 장치.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 제1 전기 변색 입자는 제1 투명 도전 입자 및 상기 제1 투명 도전 입자를 둘러싸는 제1 전기 변색막을 포함하고,
    상기 제2 전기 변색 입자는 제2 투명 도전 입자 및 상기 제2 투명 도전 입자를 둘러싸는 제2 전기 변색막을 포함하는, 표시 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제1 투명 도전 입자 및 상기 제2 투명 도전 입자는 ITO(Indium Tin Oxide), AZO(Aluminium doped zinc oxide), FTO(Fluorine tin oxide), PEDOT:PSS 및 은-나노와이어(AgNW)로 이루어진 군에서 선택되는, 표시 장치.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 제1 전기 변색막 및 상기 제2 전기 변색막 중 적어도 하나는 산화 반응에 의해 변색되는 산화형 전기 변색 물질을 포함하고, 다른 하나는 환원 반응에 의해 변색되는 환원형 전기 변색 물질을 포함하는, 표시 장치.
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