KR20080043601A - Micro-lens array sheet and liquid crystal display using the same - Google Patents

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Abstract

A micro lens array sheet and a liquid crystal display device are provided to efficiently change viewing angle characteristics and to reduce a total thickness. A micro lens array sheet includes a micro lens layer(110) and a switching barrier(120). A plurality of micro lenses are arranged on the micro lens layer. The switching barrier is disposed in a lower portion of the micro lens layer. The switching barrier collects light emitted to the micro lens layer in an opaque state and diffuses the light emitted to the micro lens layer in a transparent state. The switching barrier includes upper and lower substrates, first and second electrodes, an electric discoloration layer, and an electrolyte layer. The upper and lower substrates are spaced apart from each other. The first and second electrodes are formed on the upper and lower substrates, respectively. The electric discoloration layer is discolored according to an electric field. A space between the first and second electrodes is filled with the electrolyte layer.

Description

마이크로렌즈 어레이 시트 및 이를 이용한 액정 표시 장치{Micro-lens array sheet and liquid crystal display using the same}Micro-lens array sheet and liquid crystal display using the same

도 1a 및 도 1b는 종래 기술에 따른 액정 표시 장치의 구성도이다.1A and 1B are diagrams illustrating a liquid crystal display according to the related art.

도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로렌즈 어레이 시트의 단면도이다.2A and 2B are cross-sectional views of a microlens array sheet according to an embodiment of the present invention.

도 3은 도 2a 및 도 2b에 나타난 마이크로렌즈 어레이 시트의 사시도이다.3 is a perspective view of the microlens array sheet shown in FIGS. 2A and 2B.

도 4는 도 2a 및 도 2b에 나타난 스위칭 배리어의 세부 구성도이다.4 is a detailed configuration diagram of the switching barrier shown in FIGS. 2A and 2B.

도 5a 및 도 5b는 도 2a 및 도 2b에 나타난 마이크로렌즈 어레이 시트의 시야각 특성을 도시한 그래프이다.5A and 5B are graphs showing viewing angle characteristics of the microlens array sheet shown in FIGS. 2A and 2B.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 마이크로렌즈 어레이 시트의 단면도이다.6 is a cross-sectional view of a microlens array sheet according to another embodiment of the present invention.

도 7은 도 6에 나타난 마이크로렌즈 어레이 시트의 사시도이다.FIG. 7 is a perspective view of the microlens array sheet shown in FIG. 6.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구성도이다.8 is a configuration diagram of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)(Explanation of symbols for the main parts of the drawing)

100, 200: 마이크로렌즈 어레이 시트 110, 210: 마이크로렌즈층100, 200: microlens array sheet 110, 210: microlens layer

120, 220: 스위칭 배리어 300: 액정 패널120, 220: switching barrier 300: liquid crystal panel

400: 광원400: light source

본 발명은 마이크로렌즈 어레이 시트 및 이를 이용한 액정 표시 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 광시야각/협시야각 제어가 가능한 마이크로렌즈 어레이 시트 및 이를 이용한 액정 표시 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a microlens array sheet and a liquid crystal display using the same, and more particularly, to a microlens array sheet capable of wide viewing angle / narrow viewing angle control and a liquid crystal display using the same.

액정 표시 장치는 투명 절연 기판인 상부 및 하부 기판 사이에 이방성 유전율을 갖는 액정층을 형성한 후, 액정층에 형성되는 전기장의 세기를 조정하여 액정 물질의 분자 배열을 변경시키고, 이를 통하여 표시면인 상부 기판에 투과되는 빛의 양을 조절함으로써 원하는 화상을 표현하는 표시 장치이다. 액정 표시 장치로는 박막 트랜지스터(TFT: Thin Film Transistor)를 스위칭 소자로 이용하는 박막 트랜지스터 액정 표시 장치(TFT LCD)가 주로 사용되고 있다.The liquid crystal display device forms a liquid crystal layer having anisotropic dielectric constant between upper and lower substrates, which are transparent insulating substrates, and then adjusts the intensity of the electric field formed in the liquid crystal layer to change the molecular arrangement of the liquid crystal material. The display device expresses a desired image by adjusting the amount of light transmitted through the upper substrate. As a liquid crystal display device, a thin film transistor liquid crystal display device (TFT LCD) using a thin film transistor (TFT) as a switching element is mainly used.

도 1a 및 도 1b는 종래 기술에 따른 액정 표시 장치를 나타낸 구성도이다. 특히, 도 1a와 도 1b는 시야각 제어가 가능한 형태의 액정 표시 장치가 광시야각 모드로 구동되는 경우와 협시야각 모드로 구동되는 경우를 각각 도시하고 있다.1A and 1B are diagrams illustrating a liquid crystal display according to the related art. In particular, FIGS. 1A and 1B illustrate a case in which a liquid crystal display having a view angle control type is driven in a wide viewing angle mode and a narrow viewing angle mode, respectively.

도 1a 및 도 1b에 나타난 시야각 제어 방식의 기본적인 원리는 다음과 같다.The basic principle of the viewing angle control method shown in FIGS. 1A and 1B is as follows.

우선, 화상 표시를 위하여 광시야각을 갖는 횡전계 구조의 액정 패널을 구성하고, 이 액정 패널의 상부 또는 하부에 시야각 조절을 위한 액정 패널을 추가한 후, 추가된 액정 패널을 구동하여 광시야각과 협시야각 모드를 조절하는 것이다. 시야각 조절을 위하여 추가되는 액정 패널은 기본적으로 화상을 표시하는 액정 패널이 갖는 광시야각을 해치지 않는 기능과 보안이나 사생활적인 측면에서 필요한 협시야각을 유도하는 기능을 가진다.First, a liquid crystal panel having a transverse electric field structure having a wide viewing angle is configured for image display, a liquid crystal panel for adjusting the viewing angle is added to the upper or lower portion of the liquid crystal panel, and then the added liquid crystal panel is driven to narrow the wide viewing angle. To adjust the viewing angle mode. The liquid crystal panel added for adjusting the viewing angle basically has a function of not harming the wide viewing angle of the liquid crystal panel displaying an image and a function of inducing a narrow viewing angle necessary in terms of security or privacy.

도 1a 및 도 1b에서, 제1 액정층(80)을 포함하는 액정 패널은 시야각을 조절하는 패널이며, 제2 액정층(90)을 포함하는 액정 패널은 광시야각을 갖도록 화상을 표시하는 패널이다.1A and 1B, the liquid crystal panel including the first liquid crystal layer 80 is a panel for adjusting the viewing angle, and the liquid crystal panel including the second liquid crystal layer 90 is a panel for displaying an image to have a wide viewing angle. .

제1 액정층(80)에 전압을 가하지 않으면, 액정 분자(81)가 두 기판(10, 21)에 평행하게 배열되어 본래의 광시야각을 유지하므로 광시야각 모드가 되고, 제1 액정층(80)에 전압을 가하면, 액정 분자(81)가 두 기판(10, 21)에 수직하게 배열되면서 시야각이 감소하므로 협시야각 모드가 된다.If no voltage is applied to the first liquid crystal layer 80, the liquid crystal molecules 81 are arranged in parallel to the two substrates 10 and 21 to maintain the original wide viewing angle, thereby forming a wide viewing angle mode, and thus, the first liquid crystal layer 80. ), The liquid crystal molecules 81 are arranged perpendicular to the two substrates 10 and 21, and the viewing angle is reduced, thereby entering the narrow viewing angle mode.

도 1a 및 도 1b를 참조하면, 제1, 제2, 제3 및 제4 기판(10, 21, 22, 30)이 서로 평행하게 배치되어 있고, 제1 기판(10)과 제2 기판(21) 사이의 안쪽 면에는 각각 투명 전극(70, 60)이 형성되어 서로 마주보며, 제3 기판(22)의 상부 면에는 두 개의 선형 전극(40, 50)이 서로 평행하게 형성되어 있다.1A and 1B, the first, second, third, and fourth substrates 10, 21, 22, and 30 are disposed in parallel to each other, and the first substrate 10 and the second substrate 21 are arranged in parallel. Transparent electrodes 70 and 60 are formed to face each other on the inner surface of each other, and two linear electrodes 40 and 50 are formed parallel to each other on the upper surface of the third substrate 22.

그리고, 제1 기판(10)과 제2 기판(21), 제3 기판(22) 및 제4 기판(30) 사이에는 제1 및 제2 액정층(80, 90)이 각각 형성되어 있다.The first and second liquid crystal layers 80 and 90 are formed between the first substrate 10, the second substrate 21, the third substrate 22, and the fourth substrate 30, respectively.

제1 및 제2 기판(10, 21)과 두 기판(10, 21)의 사이에 있는 제1 액정층(80)을 포함하는 액정 패널은 광시야각 및 협시야각을 조절할 수 있는 시야각 제어용 액정 패널이다.The liquid crystal panel including the first and second substrates 10 and 21 and the first liquid crystal layer 80 between the two substrates 10 and 21 is a viewing angle control liquid crystal panel capable of adjusting a wide viewing angle and a narrow viewing angle. .

전기장을 인가하지 않은 상태에서는 도 1a와 같이, 제1 액정층(80)의 액정 분자(81)가 제1 및 제2 기판(10, 21)에 평행하게 배향된다. 도 1a와 같은 광시야각 모드에서는 제2 액정층(90)의 액정 분자(91) 역시 동일한 방향으로 배향되므로, 액정 패널이 하나인 일반적인 횡전계 구조의 액정 표시 장치가 갖는 광시야각과 동일한 시야각을 갖게 되며, 횡전계 구조가 갖는 다른 특성에 영향을 미치지 않는다.In the state where no electric field is applied, as shown in FIG. 1A, the liquid crystal molecules 81 of the first liquid crystal layer 80 are aligned in parallel with the first and second substrates 10 and 21. In the wide viewing angle mode as shown in FIG. 1A, the liquid crystal molecules 91 of the second liquid crystal layer 90 are also aligned in the same direction, and thus have the same viewing angle as that of the liquid crystal display having a general transverse electric field structure having one liquid crystal panel. It does not affect other characteristics of the transverse electric field structure.

제1 기판(10)과 제3 기판(30)의 바깥 면에는 통과하는 빛을 편광시키는 두 장의 편광판(11, 31)이 각각 부착되어 있다. 이때, 편광판(11, 31)의 투과축 방향은 액정 분자(81, 91)의 배향 방향에 대하여 수직하거나 평행하도록 배치된다.On the outer surfaces of the first substrate 10 and the third substrate 30, two polarizing plates 11 and 31 are respectively attached to polarize the light passing therethrough. At this time, the transmission axis directions of the polarizing plates 11 and 31 are arranged to be perpendicular or parallel to the alignment direction of the liquid crystal molecules 81 and 91.

도 1b는 도 1a의 액정 표시 장치를 협시야각 모드로 사용하는 경우를 도시한 것이다.FIG. 1B illustrates a case where the liquid crystal display of FIG. 1A is used in the narrow viewing angle mode.

두 투명 전극(70, 60)에 전압을 인가하여 제1 및 제2 기판(10, 21) 사이에 수직 방향의 전기장을 형성했을 때, 제1 액정층(80)의 액정 분자(81)들은 전기장의 방향을 따라 두 기판(10, 21)에 수직하게 배열된다. 이때, 두 기판(10, 21)에 인접한 액정 분자(82)들은 전기장이 미치는 힘보다는 러빙에 따른 배향력이 크기 때문에 두 기판(10, 21)에 평행하게 배열된다.When a voltage is applied to the two transparent electrodes 70 and 60 to form an electric field in the vertical direction between the first and second substrates 10 and 21, the liquid crystal molecules 81 of the first liquid crystal layer 80 are filled with the electric field. Are arranged perpendicular to the two substrates 10 and 21 along the direction of. In this case, the liquid crystal molecules 82 adjacent to the two substrates 10 and 21 are arranged in parallel to the two substrates 10 and 21 because the orientation force due to rubbing is greater than the force exerted by the electric field.

이러한 협시야각 모드에서는, 두 기판(10, 21)에 수직하게 배열된 액정 분자(81)들은 두 기판(10, 21)의 정면으로 진행하는 빛에 대한 지연(retardation)에 영향을 미치지 않는다.In this narrow viewing angle mode, the liquid crystal molecules 81 arranged perpendicular to the two substrates 10 and 21 do not affect the retardation of light traveling to the front of the two substrates 10 and 21.

그러나, 선편광된 빛이 액정 분자(81)로 이루어진 제1 액정층(80)을 통과하면서 지연에 의해 편광 상태가 바뀌게 되는데, 편광 상태가 바뀌는 비율의 차이가 정면에서 멀리 벗어날수록 심하게 발생하기 때문에 대비비가 감소하게 되어 시야각 이 좁아지게 된다. 즉, 시야각 제어를 위해 추가된 제1 액정층(80)에 전기장을 인가함으로써, 액정 표시 장치의 시야각이 떨어지게 되어 협시야각화가 이루어진다.However, as the polarized light passes through the first liquid crystal layer 80 made of the liquid crystal molecules 81, the polarization state is changed by a delay. The rain decreases and the viewing angle is narrowed. That is, by applying an electric field to the first liquid crystal layer 80 added for the viewing angle control, the viewing angle of the liquid crystal display is lowered to narrow the viewing angle.

이와 같이, 하나의 액정 표시 장치를 통해 협시야각과 광시야각 모드의 전환이 가능하므로, 필요에 따라 가변적인 시야각 특성을 보일 수 있다.As described above, since the narrow viewing angle and the wide viewing angle mode may be switched through one liquid crystal display, the viewing angle characteristic may be changed as necessary.

그런데, 이러한 구조를 통하여 액정 표시 장치의 시야각 특성을 조절하게 되면, 화상을 표시하는 액정 패널 이외에 시야각 조절을 위한 별도의 액정 패널이 사용되므로, 액정 표시 장치의 전체 두께가 과도하게 증가한다.However, when the viewing angle characteristic of the liquid crystal display device is adjusted through such a structure, since a separate liquid crystal panel for adjusting the viewing angle is used in addition to the liquid crystal panel displaying an image, the overall thickness of the liquid crystal display device is excessively increased.

그리고, 그에 따른 비용이나 제조 공정이 추가적으로 발생하며, 러빙(rubbing)이나 스크라이브(scribe), 기판의 합착 등의 공정 수행이 어려워지는 문제점이 있다.In addition, a cost or a manufacturing process is additionally generated, and it is difficult to perform a process such as rubbing, scribing, or bonding the substrate.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 시야각을 제어하기 위하여 액정 패널을 대체하는 마이크로렌즈 어레이 시트를 제공하고, 이를 이용하여 슬림화, 박형화된 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a microlens array sheet replacing the liquid crystal panel in order to control the viewing angle, and to provide a slimmer and thinner liquid crystal display using the same.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 정면 휘도나 기타 다른 동작 특성의 저하시키지 않는 범위 내에서 광시야각/협시야각 모드를 구현하는 마이크로렌즈 어레이 시트와 이를 이용한 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a microlens array sheet that implements a wide viewing angle / narrow viewing angle mode and a liquid crystal display device using the same within a range of not deteriorating front luminance or other operating characteristics.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Technical problems to be achieved by the present invention are not limited to the above-mentioned technical problems, and other technical problems not mentioned above will be clearly understood by those skilled in the art from the following description. Could be.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 마이크로렌즈 어레이 시트는 복수의 마이크로렌즈들이 배열되어 있는 마이크로렌즈층, 상기 마이크로렌즈층의 하부에 위치하고, 인가되는 전압의 크기에 따라 변색 여부가 제어되며, 불투명 상태에서 상기 마이크로렌즈층으로 출사되는 빛을 집광시키고, 투명 상태에서 상기 마이크로렌즈층으로 출사되는 빛을 확산시키는 스위칭 배리어를 포함한다.The microlens array sheet according to the present invention for achieving the above technical problem is located at the bottom of the microlens layer, the microlens layer in which a plurality of microlenses are arranged, the color change is controlled according to the magnitude of the applied voltage, And a switching barrier for condensing light exiting the microlens layer in an opaque state and diffusing light exiting the microlens layer in a transparent state.

또한, 본 발명에 따른 액정 표시 장치는 광을 발생시키는 광원, 복수의 마이크로렌즈들이 배열되어 있는 마이크로렌즈층과, 인가되는 전압의 크기에 따라 상기 마이크로렌즈층으로 투과되는 빛의 집광 또는 확산을 제어하는 스위칭 배리어를 구비하여 상기 광원으로부터 출사된 빛을 집광 또는 확산시키는 마이크로렌즈 어레이 시트, 상기 마이크로렌즈 어레이 시트로부터 굴절된 광이 집속되도록 상기 마이크로렌즈 어레이 시트의 전면에 배치된 액정 패널을 포함한다.In addition, the liquid crystal display according to the present invention controls a light source for generating light, a microlens layer in which a plurality of microlenses are arranged, and condensation or diffusion of light transmitted through the microlens layer according to the magnitude of an applied voltage. And a microlens array sheet having a switching barrier to condense or diffuse light emitted from the light source, and a liquid crystal panel disposed in front of the microlens array sheet to focus light refracted from the microlens array sheet.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Specific details of other embodiments are included in the detailed description and the drawings. Advantages and features of the present invention and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail with the accompanying drawings. Like reference numerals refer to like elements throughout.

이하, 본 발명의 실시예들에 따른 마이크로렌즈 어레이 시트 및 이를 이용한 액정 표시 장치에 대하여 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a microlens array sheet and a liquid crystal display using the same according to embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로렌즈 어레이 시트의 단면도이다. 그리고, 도 3은 도 2a 및 도 2b에 나타난 마이크로렌즈 어레이 시트의 평면도이다.2A and 2B are cross-sectional views of a microlens array sheet according to an embodiment of the present invention. 3 is a plan view of the microlens array sheet shown in FIGS. 2A and 2B.

도 2a 내지 도 3을 참조하면, 마이크로렌즈 어레이 시트(100)는 마이크로렌즈층(110)과 스위칭 배리어(120)를 포함한다.2A to 3, the microlens array sheet 100 includes a microlens layer 110 and a switching barrier 120.

마이크로렌즈층(110)은 기판(111)과 기판(111) 상에 일정한 간격으로 배열되어 있는 복수의 마이크로렌즈(112)들로 구성된다.The microlens layer 110 is composed of a substrate 111 and a plurality of microlenses 112 arranged at regular intervals on the substrate 111.

스위칭 배리어(120)는 마이크로렌즈층(110)의 하부에 위치하여 마이크로렌즈(112)를 통과하는 빛의 양을 조절하는 조리개의 기능을 수행하며, 전압의 크기에 따라 변색되는 전기 변색 물질을 이용해 마이크로렌즈층(110)으로 출사되는 빛의 집광과 확산을 제어한다.The switching barrier 120 functions as an aperture positioned under the microlens layer 110 to adjust the amount of light passing through the microlens 112 and uses an electrochromic material discolored according to the magnitude of the voltage. The light condensing and diffusion of the light emitted to the microlens layer 110 is controlled.

전기 변색 물질은 인가되는 전압의 크기에 따라 변색 여부가 제어되어 투명/불투명 상태가 되며, 이러한 전기 변색 물질을 갖는 스위칭 배리어(120)는 불투명 상태에서 마이크로렌즈층(110)으로 출사되는 빛을 집광시키고, 투명 상태에서 마이크로렌즈층(110)으로 출사되는 빛을 확산시킨다.The electrochromic material is controlled to be discolored according to the magnitude of the applied voltage to become a transparent / opaque state. The switching barrier 120 having such an electrochromic material condenses the light emitted to the microlens layer 110 in the opaque state. The light emitted to the microlens layer 110 in the transparent state is diffused.

즉, 빛이 집광되는 협시야각 모드와 빛이 확산되는 광시야각 모드를 함께 구현하기 위하여, 일정한 간격으로 마이크로렌즈(112)들을 배치하고, 빛의 방향을 제어하기 위하여 마이크로렌즈(112)들의 하부에 스위칭 배리어(120)를 배치한다.That is, in order to implement a narrow viewing angle mode in which light is focused and a wide viewing angle mode in which light is diffused, the microlenses 112 are arranged at regular intervals, and the lower portion of the microlenses 112 is controlled to control the direction of light. The switching barrier 120 is disposed.

여기서, 마이크로렌즈층(110)을 이루는 마이크로렌즈(112)로는 단면 형상이 구면으로 형성된 반구 타입(dome type)의 렌즈가 사용되고, 스위칭 배리어(120)에 는 각 마이크로렌즈(112)의 초점부에 대응하는 핀홀(pin-hole) 형태의 개구부(120_1)가 형성된다.Here, a dome type lens having a spherical cross section is used as the microlens 112 constituting the microlens layer 110, and the switching barrier 120 has a focus portion of each microlens 112. An opening 120_1 in the form of a corresponding pin-hole is formed.

도 2a와 도 2b는 빛이 집광되는 협시야각 모드와 빛이 확산되는 광시야각 모드에서, 마이크로렌즈 어레이 시트(100)의 동작을 각각 도시하고 있다.2A and 2B illustrate the operation of the microlens array sheet 100 in the narrow viewing angle mode in which light is focused and the wide viewing angle mode in which light is diffused, respectively.

도 2a를 참조하면, 스위칭 배리어(120)에 포함된 전기 변색 물질이 불투명 상태로 변색되고, 그에 따라 마이크로렌즈 어레이 시트(100)의 하부에서 상부로 진행하는 빛이 정면 방향으로 집광되어 협시야각 모드가 구현된다.Referring to FIG. 2A, the electrochromic material included in the switching barrier 120 is discolored into an opaque state, and thus light that travels from the bottom to the top of the microlens array sheet 100 is focused in the front direction to narrow the narrow viewing angle mode. Is implemented.

각 마이크로렌즈(112)의 초점부에 대응하도록 형성된 스위칭 배리어(120) 상의 개구부(120_1)는 빛을 집광시키는 역할을 한다.The opening 120_1 on the switching barrier 120 formed to correspond to the focus portion of each microlens 112 serves to condense light.

여기서, 발광 다이오드가 광원(400)으로 사용되면, 광원(400)은 점광원이고, 점광원에 출사된 빛이 마이크로렌즈(112)에 의해 정면으로 직진한다. 그리고, 불투명 상태로 변색된 스위칭 배리어(120)는 차광막의 기능을 수행하므로, 정면 휘도의 변화는 일어나지 않는다. 이때, 스위칭 배리어(120)를 반사막으로 처리하면 반사된 광을 재활용할 수 있다.Here, when the light emitting diode is used as the light source 400, the light source 400 is a point light source, the light emitted to the point light source is straight ahead by the microlens 112. In addition, since the switching barrier 120 discolored to the opaque state functions as a light shielding film, a change in front luminance does not occur. In this case, when the switching barrier 120 is treated with a reflective film, the reflected light may be recycled.

도 2b를 참조하면, 스위칭 배리어(120)에 포함된 전기 변색 물질이 투명 상태를 유지하고, 그에 따라 마이크로렌즈 어레이 시트(100)의 하부에서 출사되는 빛이 여러 방향으로 확산되어 광시야각 모드가 구현된다.Referring to FIG. 2B, the electrochromic material included in the switching barrier 120 maintains a transparent state, and thus light emitted from the lower portion of the microlens array sheet 100 is diffused in various directions to implement a wide viewing angle mode. do.

이와 같이, 고집광이 가능한 마이크로렌즈 어레이 시트(100)의 집광 특성을 활용하면서, 조리개의 기능을 수행하는 스위칭 배리어(120)를 이용해 마이크로렌즈 어레이 시트(100)의 집광 특성을 제어한다.As such, the light collecting characteristic of the microlens array sheet 100 is controlled by using the switching barrier 120 performing the function of an aperture while utilizing the light collecting characteristic of the microlens array sheet 100 capable of high light collection.

도 2a 및 도 2b를 참조하여, 시야각의 제어를 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.2A and 2B, the control of the viewing angle will be described in more detail as follows.

편의 상, 최고 전압(예를 들어, 3∼4V) 인가 시 도 2a와 같이 불투명한 상태를 유지하고, 최저 전압(예를 들어, 0V) 인가 시 도 2b와 같이 투명한 상태를 유지하는 전기 변색 물질을 예로 들어 스위칭 배리어(120)의 동작을 설명한다.For convenience, the electrochromic material maintains an opaque state as shown in FIG. 2A when the highest voltage (for example, 3 to 4V) is applied, and remains transparent as shown in FIG. 2B when the lowest voltage (for example, 0V) is applied. As an example, the operation of the switching barrier 120 will be described.

도 2a와 같이 불투명 상태에서 가시광선을 흡수하고, 도 2b와 같이 투명 상태에서 가시광선을 투과시키는 스위칭 배리어(120)의 반응을 전기장으로 제어하면, 광시야각 모드와 협시야각 모드를 선택적으로 제어할 수 있다.2A absorbs visible light in an opaque state and controls the reaction of the switching barrier 120 to transmit visible light in a transparent state as shown in FIG. 2B with an electric field, thereby selectively controlling the wide viewing angle mode and the narrow viewing angle mode. Can be.

도 2a에서, 스위칭 배리어(120)는 정면 방향의 가시광선을 흡수하여 정면 투과율에는 영향을 주지 않으면서 측면 방향의 투과율을 감소시킨다. 즉, 스위칭 배리어(120)가 불투명 상태가 되어 광 흡수 기능을 수행할 때에는, 시야각 방향(측면 방향)의 광 경로가 차단되어 협시야각이 구현된다.In FIG. 2A, the switching barrier 120 absorbs visible light in the front direction to reduce the transmittance in the lateral direction without affecting the front transmittance. That is, when the switching barrier 120 is in an opaque state to perform the light absorption function, the optical path in the viewing angle direction (lateral direction) is blocked to implement the narrow viewing angle.

이때, 스위칭 배리어(120)는 마이크로렌즈(112)의 초점부에 위치하는 개구부(120_1)에서만 빛을 투과시키고, 이외의 부분에서는 빛을 차단한다. In this case, the switching barrier 120 transmits light only through the opening 120_1 positioned in the focus portion of the microlens 112, and blocks the light in other portions.

스위칭 배리어(120)가 개구부(120_1)를 통해 정면에서 입사되는 빛을 통과시키고, 각 마이크로렌즈(112)는 초점부에 위치한 개구부(120_1)를 통해 발산되는 빛을 집광시키므로, 정면 투과율이 확보된다.The switching barrier 120 passes the light incident from the front through the opening 120_1, and each of the microlenses 112 condenses the light emitted through the opening 120_1 located at the focal point, thereby ensuring front transmittance. .

도 2b는 스위칭 배리어(120)의 투과 상태를 도시한 것으로서, 스위칭 배리어(120)가 시야각에 영향을 주지 않아 광시야각 모드가 구현된다.2B illustrates a transmission state of the switching barrier 120. The switching barrier 120 does not affect the viewing angle so that the wide viewing angle mode is implemented.

종래의 조리개는 정면 방향에서의 광 경로를 차단하는 역할을 하고, 차단/투 과를 선택할 수 없는 구조를 갖는다. 그에 반해, 전기 변색 물질을 이용한 본 발명의 스위칭 배리어(120)는 투명/불투명 상태의 선택으로 광시야각/협시야각 모드를 선택할 수 있고, 불투명 상태가 되는 협시야각 모드에서만 광 경로를 차단하는 역할을 한다.Conventional apertures serve to block the optical path in the front direction, and have a structure in which blocking / transmission cannot be selected. In contrast, the switching barrier 120 of the present invention using the electrochromic material can select the wide viewing angle / narrow viewing angle mode by selecting the transparent / opaque state, and serves to block the optical path only in the narrow viewing angle mode which becomes the opaque state. do.

이와 같이, 일정한 간격으로 배치된 복수의 마이크로렌즈(112)들과 그 하부의 스위칭 배리어(120)를 이용하면 빛의 집광 또는 확산을 제어할 수 있으며, 이를 통해 시야각 특성을 가변하여 광시야각 모드와 협시야각 모드를 모두 구현할 수 있다.As such, by using the plurality of microlenses 112 disposed at regular intervals and the switching barrier 120 below the light, the light condensation or diffusion may be controlled, and thus the viewing angle characteristics may be varied to adjust the viewing angle characteristics and the wide viewing angle mode. Both narrow viewing angle modes can be implemented.

빛을 집광 또는 확산시키기 위한 두 개의 층, 즉, 마이크로렌즈층(110)과 스위칭 배리어(120)는 일원화된 필름 타입(film type)으로 얇게 제조할 수 있어 다양한 활용이 가능하며, 이러한 구조를 통해 시야각 제어를 위한 별도의 액정 패널 없이도 빛의 집광 또는 확산이 가능해진다.Two layers for condensing or diffusing light, that is, the microlens layer 110 and the switching barrier 120 may be manufactured in a thin film into a unified film type, and thus various applications are possible. The light can be focused or diffused without a separate liquid crystal panel for viewing angle control.

또한, 마이크로렌즈 어레이 시트(100)는 사용상 편의를 위해 탈착이 가능한 필름 타입으로 제조될 수 있다.In addition, the microlens array sheet 100 may be manufactured in a removable film type for convenience of use.

도 4는 도 2a 및 도 2b에 나타난 스위칭 배리어의 세부 구성도이다.4 is a detailed configuration diagram of the switching barrier shown in FIGS. 2A and 2B.

도 4를 참조하면, 스위칭 배리어(120)는 상부 및 하부 기판(121, 122), 제1 및 제2 전극(123, 124), 전기 변색층(125), 전해질층(126), 이온 스토리지(127) 등을 포함한다. 상부 및 하부 기판(121, 122)의 외곽부에는 내부에 충진된 전기 변색층(125), 전해질층(126), 이온 스토리지(127)를 봉합하기 위한 실 패턴(seal pattern)이 형성된다.Referring to FIG. 4, the switching barrier 120 includes upper and lower substrates 121 and 122, first and second electrodes 123 and 124, an electrochromic layer 125, an electrolyte layer 126, and ion storage ( 127) and the like. Seal patterns for sealing the electrochromic layer 125, the electrolyte layer 126, and the ion storage 127 filled therein are formed at outer portions of the upper and lower substrates 121 and 122.

이러한 스위칭 배리어(120)는 전기 변색 소자(ECD: electrochromic device)로서, 전기장의 인가에 따른 전기적인 산화 환원 반응에 의해 전기 변색층(125)의 색상을 변화시켜 광투과 특성을 변경하며, 제1 전극(123)과 제2 전극(124)에 인가되는 전압에 따라 투명/불투명 상태를 선택적으로 구현한다.The switching barrier 120 is an electrochromic device (ECD). The switching barrier 120 changes the color of the electrochromic layer 125 by an electric redox reaction according to the application of an electric field to change the light transmission characteristics. The transparent / opaque state is selectively implemented according to the voltage applied to the electrode 123 and the second electrode 124.

상부 및 하부 기판(121, 122)은 수직 방향으로 일정한 공간을 갖도록 이격 배치되며, 상부 기판(121) 상에는 제1 전극(123)이 형성되고, 하부 기판(122) 상에는 제2 전극(124)이 형성된다.The upper and lower substrates 121 and 122 are spaced apart from each other to have a predetermined space in the vertical direction, and a first electrode 123 is formed on the upper substrate 121, and a second electrode 124 is formed on the lower substrate 122. Is formed.

제1 전극(123)과 제2 전극(124) 사이의 공간에는 인가되는 전기장에 따라 색이 변하는 전기 변색층(125), 전기 변색층(125)을 둘러싼 하부에 채워진 전해질층(126), 전해질층(126) 하부에 채워진 이온 스토리지(127)가 형성된다.In the space between the first electrode 123 and the second electrode 124, the electrochromic layer 125 that changes color according to the applied electric field, the electrolyte layer 126 filled in the lower portion surrounding the electrochromic layer 125, the electrolyte Filled ion storage 127 is formed under layer 126.

제1 전극(123)에 인접한 전기 변색층(125)은 인가되는 전기장에 따라 색이 변하는 전기 변색 물질을 포함한다.The electrochromic layer 125 adjacent to the first electrode 123 includes an electrochromic material that changes color according to an applied electric field.

제1 전극(123)은 일정한 간격으로 배열된 복수의 전극 패턴으로 구성되며, 인접하는 두 개의 전극 패턴 간에 형성되는 영역이 개구부(120_1)가 된다.The first electrode 123 is composed of a plurality of electrode patterns arranged at regular intervals, and an opening formed between two adjacent electrode patterns becomes the opening 120_1.

이러한 전기 변색층(125)은 제1 전극(123)과 제2 전극(124) 사이에 발생되는 전기장에 따라 변색되어 광시야각 모드와 협시야각 모드를 선택적으로 구현한다. 광시야각 모드에서는 전기 변색층(125)이 투명 상태가 되며, 협시야각 모드에서는 전기 변색층(125)이 불투명 상태가 되어 시야각을 차단하게 된다.The electrochromic layer 125 is discolored according to an electric field generated between the first electrode 123 and the second electrode 124 to selectively implement the wide viewing angle mode and the narrow viewing angle mode. In the wide viewing angle mode, the electrochromic layer 125 becomes transparent, and in the narrow viewing angle mode, the electrochromic layer 125 becomes opaque to block the viewing angle.

전해질층(126)에는 전기 변색층(125)의 전기 변색 반응에 관여하는 이온이 분포되어 있다. 이온 스토리지(127)는 전해질층(126) 하부에 형성되어 전기 변색 반응에 관여하는 이온과 반대 극성의 이온을 모으며, 생략 가능한 구조이다.In the electrolyte layer 126, ions involved in the electrochromic reaction of the electrochromic layer 125 are distributed. The ion storage 127 is formed under the electrolyte layer 126 to collect ions of opposite polarity to ions involved in the electrochromic reaction, and may be omitted.

개구율이나 휘도에 미치는 영향을 감소시키기 위하여, 제1 전극(123)과 제2 전극(124)은 ITO(indium tin oxide) 등의 물질을 채용하여 투명 전극으로 구성한다.In order to reduce the influence on the aperture ratio and the brightness, the first electrode 123 and the second electrode 124 are made of a transparent electrode by employing a material such as indium tin oxide (ITO).

제1 전극(123)과 제2 전극(124)으로 인가되는 전압에 따라 광투과 조건을 변경함으로써, 광시야각 모드/협시야각 모드를 선택적으로 구현하는 스위칭 배리어(120)의 상태 변화를 설명하면 다음과 같다.The state change of the switching barrier 120 selectively implementing the wide viewing angle mode / narrow viewing angle mode by changing the light transmission condition according to the voltage applied to the first electrode 123 and the second electrode 124 will now be described. Same as

스위칭 배리어(120)의 제1 전극(123) 및 제2 전극(124)에 전압이 인가되면, 인가된 전압에 따른 전류의 흐름에 의해 전기 변색층(125)의 색깔이 변하게 된다. 전기 변색층(125)은 제1 전극(123)과 제2 전극(124)에 인가된 전압의 크기에 따라 가시광선을 통과시키는 투명한 상태를 가지거나 가시광선을 차단시키는 불투명한 상태를 가진다.When voltage is applied to the first electrode 123 and the second electrode 124 of the switching barrier 120, the color of the electrochromic layer 125 is changed by the flow of current according to the applied voltage. The electrochromic layer 125 may have a transparent state for passing visible light or an opaque state for blocking visible light according to the magnitudes of voltages applied to the first electrode 123 and the second electrode 124.

즉, 스위칭 배리어(120)에 전압이 인가되어 전기 변색층(125)에서 이온 스토리지(127) 쪽으로 전류가 흐르면 전기 변색층(125)이 착색되고, 반대 방향으로 전류가 흐르면 전기 변색층(125)에서 탈색이 일어난다. 전기 변색층(125)의 물질에 따라 전류의 흐름과 착색/탈색 반응이 반대로 일어나기도 한다.That is, when a voltage is applied to the switching barrier 120 and a current flows from the electrochromic layer 125 toward the ion storage 127, the electrochromic layer 125 is colored, and when the current flows in the opposite direction, the electrochromic layer 125 Discoloration occurs in Depending on the material of the electrochromic layer 125, the flow of current and the coloring / discoloring reaction may be reversed.

전기 변색층(125)을 구성하는 전기 변색 물질은 전기 화학적 산화, 환원 반응에 의해 광 특성이 가역적으로 변화한다. 이러한 물질로는 TiO2, SnO2, WO3, NiOxHy, Nb2O5, V2O5, MoO3 등의 무기 물질이나 폴리아닐린(polyaniline) 등의 유기 물질이 있다.The electrochromic material constituting the electrochromic layer 125 is reversibly changed in optical properties by electrochemical oxidation and reduction reactions. Such materials include TiO 2 , SnO 2 , WO 3 , NiO x H y , Nb 2 O 5 , V 2 O 5 , MoO 3 Inorganic substances, such as these, and organic substances, such as polyaniline, are mentioned.

전기 변색층(125)은 수직 방향으로 일정한 높이를 갖는 배리어(barrier) 형태로 쌓이며, 사용되는 물질의 종류에 따라 적층 구조가 다소 달라질 수 있다.Electrochromic layer 125 is stacked in the form of a barrier (barrier) having a constant height in the vertical direction, the stack structure may vary slightly depending on the type of material used.

전기 변색층(125)은 상부 기판(121)이나 하부 기판(122) 상에 패턴화하여 형성할 수 있으며, 전기 변색층(125)의 폭과 높이, 전기 변색층(125) 간의 배치 간격 등에 따라 시야각의 범위를 조절할 수 있다.The electrochromic layer 125 may be formed by patterning the upper substrate 121 or the lower substrate 122. The electrochromic layer 125 may be formed according to a width and a height of the electrochromic layer 125 and an arrangement interval between the electrochromic layers 125. The range of the viewing angle can be adjusted.

아울러, 마이크로렌즈층(110)을 이루는 마이크로렌즈(112)들 간의 피치나 높이, 반치폭(최대 투과율 대비 50% 휘도를 갖는 폭) 등의 요소를 함께 고려하여 시야각의 범위를 보다 정확하게 설계할 수 있다.In addition, the range of the viewing angle may be designed more accurately in consideration of factors such as pitch or height between the microlenses 112 constituting the microlens layer 110 and a half width (width having 50% luminance relative to the maximum transmittance). .

도 5a 및 도 5b는 도 2a 및 도 2b에 나타난 마이크로렌즈 어레이 시트의 시야각 특성을 도시한 그래프이다.5A and 5B are graphs showing viewing angle characteristics of the microlens array sheet shown in FIGS. 2A and 2B.

도 5a는 스위칭 배리어(120)가 투명 상태가 되는 광시야각 모드의 시야각(Vertical angle)-휘도(Brightness) 특성을 예시한 것이고, 도 5b는 스위칭 배리어(120)가 불투명 상태가 되는 협시야각 모드의 시야각(Vertical angle)-휘도(Brightness) 특성을 예시한 것이다.FIG. 5A illustrates the vertical angle-brightness characteristic of the wide viewing angle mode in which the switching barrier 120 is transparent, and FIG. 5B illustrates the narrow viewing angle mode in which the switching barrier 120 is in an opaque state. Vertical angle-brightness characteristics are illustrated.

도 5a 및 도 5b에서, 시뮬레이션 결과, 렌즈 초점부에서 방출되는 확산 광이 렌즈에 의하여 반치폭 10˚이내로 집광됨으로써 광시야각/협시야각 모드의 시야각 범위가 이상적으로 구분된다.In FIGS. 5A and 5B, simulation results show that the diffused light emitted from the lens focus unit is focused within a half width of 10 ° by the lens, thereby ideally distinguishing the viewing angle range of the wide viewing angle / narrow viewing angle mode.

광시야각 모드에서는, 도 5a에 도시된 것처럼, 마이크로렌즈 어레이 시트(100)가 시야각 0˚를 전후한 정면 방향과 시야각이 커지는 측면 방향에서 일정 정도의 휘도를 유지하면서 감소한다.In the wide viewing angle mode, as shown in FIG. 5A, the microlens array sheet 100 decreases while maintaining a certain degree of brightness in the front direction before and after the viewing angle of 0 ° and in the lateral direction in which the viewing angle increases.

협시야각 모드에서는, 도 5b에 도시된 것처럼, 측면 방향에서의 시야각 특성이 급격히 나빠져 마이크로렌즈 어레이 시트(100)가 전체적으로 협시야각 모드가 된다.In the narrow viewing angle mode, as shown in FIG. 5B, the viewing angle characteristic in the lateral direction is sharply deteriorated so that the microlens array sheet 100 becomes the narrow viewing angle mode as a whole.

이와 같이, 하나의 마이크로렌즈 어레이 시트(100)를 통해 협시야각과 광시야각 모드의 전환이 가능하므로, 필요에 따라 가변적인 시야각 특성이 제공될 수 있다.As such, since the narrow viewing angle and the wide viewing angle mode may be switched through one microlens array sheet 100, a variable viewing angle characteristic may be provided as necessary.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 마이크로렌즈 어레이 시트의 단면도이고, 도 7은 도 6에 나타난 마이크로렌즈 어레이 시트의 사시도이다.6 is a cross-sectional view of the microlens array sheet according to another embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a perspective view of the microlens array sheet shown in FIG. 6.

도 2a 내지 도 3은 마이크로렌즈 어레이 시트(100)에 반구 타입의 마이크로렌즈(112)가 형성되고, 핀홀 형태의 개구부(120_1)가 형성된 경우를 도시하고 있다.2A to 3 illustrate a case in which a hemispherical microlens 112 is formed in the microlens array sheet 100 and a pinhole-shaped opening 120_1 is formed.

이와 비교하여, 도 6 및 도 7에서는, 마이크로렌즈 어레이 시트(200)의 마이크로렌즈층(210)이 기판(211)과 렌티큘러 타입의 마이크로렌즈(212)들로 구성되고, 스위칭 배리어(220)에 각 마이크로렌즈(212)의 중심축에 대응하는 슬릿(slit) 형태의 개구부(220_1)가 형성되어 있는 경우를 도시하고 있다.In contrast, in FIGS. 6 and 7, the microlens layer 210 of the microlens array sheet 200 is composed of the substrate 211 and the lenticular type microlenses 212. The case where the opening 220_1 of the slit shape corresponding to the center axis of each microlens 212 is formed is shown.

스위칭 배리어(220)로서는 전압 제어를 통하여 빛의 투과/차단 제어가 가능한 막이 요구된다. 이러한 막은 전기 변색 물질을 이용하여 형성된다.As the switching barrier 220, a membrane capable of controlling transmission / blocking of light through voltage control is required. Such films are formed using electrochromic materials.

이와 같이, 마이크로렌즈(112, 212)로는 렌티큘러 타입(lenticular type)과 반구 타입(dome type)이 모두 적용 가능하며, 렌즈 타입에 따라 개구부(120_1, 220_1)의 모양도 슬릿(slit) 형태와 핀홀(pin-hole) 형태로 나뉠 수 있다.As such, both the lenticular type and the hemisphere type may be applied to the microlenses 112 and 212, and the shapes of the openings 120_1 and 220_1 may also be slit-shaped and pinholes, depending on the lens type. It can be divided into pin-hole forms.

즉, 마이크로렌즈층(110, 210)의 하부 초점부에 슬릿 형태 혹은 핀홀 형태의 개구부(120_1, 220_1)가 구성된 스위칭 배리어(120, 220)를 설치하여 조리개로서 사용하고, 전압을 가변하여 스위칭 배리어(120, 220)를 변색시킴으로써 빛의 집광 또는 확산 여부를 조절하고 시야각 특성을 제어한다.That is, the switching barriers 120 and 220 in which the slit or pinhole openings 120_1 and 220_1 are formed in the lower focal parts of the microlens layers 110 and 210 are used as apertures, and the voltage is varied to change the switching barrier. By discoloring the 120 and 220, the light is collected or diffused, and the viewing angle characteristics are controlled.

스위칭 배리어(120, 220)를 제어하여 마이크로렌즈(112, 212)를 통과하는 빛의 집광 또는 확산을 가변하게 되면, 별도의 고전압이 불필요하고, 필름화가 가능한 장점이 있어 다른 방식에 비해 성능면에서 유리하다.By controlling the switching barriers 120 and 220 to vary the light collection or diffusion of light passing through the microlenses 112 and 212, there is no need for a separate high voltage and it is possible to form a film. It is advantageous.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구성도이다.8 is a configuration diagram of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 마이크로렌즈 어레이 시트(100), 화상을 표시하기 위한 액정 패널(300), 광을 발생시키기 위한 광원(400)을 포함한다.Referring to FIG. 8, the liquid crystal display according to the exemplary embodiment includes a microlens array sheet 100, a liquid crystal panel 300 for displaying an image, and a light source 400 for generating light.

마이크로렌즈 어레이 시트(100)는 복수의 마이크로렌즈(112)들이 배열되어 있는 마이크로렌즈층(110)과, 전압의 크기에 따라 변색되어 마이크로렌즈층(110)으로 출사되는 빛의 집광 또는 확산을 제어하는 스위칭 배리어(120)로 구성된다.The microlens array sheet 100 controls the condensation or diffusion of light emitted from the microlens layer 110, in which the plurality of microlenses 112 are arranged, and discolored according to the magnitude of voltage to the microlens layer 110. It is composed of a switching barrier 120.

도 8에서는 마이크로렌즈 어레이 시트(100)가 도 3과 같은 구조를 채용한 경우를 예시하고 있으나, 도 7의 구조 등 본 발명의 기술 사상에 속하는 범위 내에서 다양한 구조가 채용될 수 있다.Although FIG. 8 illustrates a case in which the microlens array sheet 100 employs the structure shown in FIG. 3, various structures may be employed within the scope of the inventive concept, such as the structure of FIG. 7.

액정 패널(300)은 마이크로렌즈 어레이 시트(100)의 전면에 배치되어 마이크로렌즈 어레이 시트(100)로부터 굴절된 광을 집속시킨다.The liquid crystal panel 300 is disposed in front of the microlens array sheet 100 to focus light refracted from the microlens array sheet 100.

이러한 액정 패널(300)은 일정한 간격을 두고 합착된 상부 기판(310)과 하부 기판(320), 두 기판(310, 320) 사이에 형성된 액정층(330)을 포함한다.The liquid crystal panel 300 includes a liquid crystal layer 330 formed between the upper substrate 310 and the lower substrate 320 and the two substrates 310 and 320 bonded at regular intervals.

하부 기판(320)에는 화소 영역(P)을 정의하기 위한 게이트 라인(321)과 데이터 라인(322)이 서로 수직한 방향으로 배열된다.The gate line 321 and the data line 322 for defining the pixel area P are arranged in the lower substrate 320 in a direction perpendicular to each other.

각 화소 영역(P)에는 화소 전극(323)이 형성되고, 게이트 라인(321)과 데이터 라인(322)이 교차하는 부분에는 박막 트랜지스터(TFT)가 형성된다.A pixel electrode 323 is formed in each pixel region P, and a thin film transistor TFT is formed at a portion where the gate line 321 and the data line 322 cross each other.

박막 트랜지스터(TFT)는 게이트 전극과 그 상부의 게이트 절연막, 반도체층, 소스/드레인 전극으로 구성되며, 게이트 라인(321)의 신호에 따라 데이터 라인(322)의 데이터 신호를 각 화소 전극(323)으로 인가한다.The thin film transistor TFT is formed of a gate electrode, a gate insulating layer, a semiconductor layer, and a source / drain electrode thereon, and the pixel signal 323 receives a data signal of the data line 322 according to a signal of the gate line 321. Is applied.

상부 기판(310)에는 화소 영역(P)을 제외한 부분의 빛을 차단하기 위한 블랙 매트릭스(312)가 형성되고, 각 화소 영역(P)에 대응되는 부분에는 색상을 표현하기 위한 적색, 녹색, 청색(R, G, B)의 컬러 필터층(311)이 형성된다. 컬러 필터층(311) 위에는 화상을 구현하기 위한 공통 전극(313)이 형성된다.A black matrix 312 is formed on the upper substrate 310 to block light in portions except the pixel region P, and red, green, and blue colors for expressing colors are formed in portions corresponding to the pixel regions P. FIG. The color filter layer 311 of (R, G, B) is formed. The common electrode 313 for implementing an image is formed on the color filter layer 311.

이러한 구성을 갖는 액정 패널(300)에서는, 화소 전극(323)과 공통 전극(313) 사이에 형성되는 전계에 의해 상부 및 하부 기판(310, 320) 사이에 형성된 액정층(330)이 배향되고, 액정층(330)의 배향 정도에 따라 액정층(330)을 투과하는 빛의 양이 조절되면서 화상이 표현된다.In the liquid crystal panel 300 having such a configuration, the liquid crystal layer 330 formed between the upper and lower substrates 310 and 320 is aligned by an electric field formed between the pixel electrode 323 and the common electrode 313, The amount of light passing through the liquid crystal layer 330 is adjusted according to the degree of alignment of the liquid crystal layer 330, thereby displaying an image.

도 8의 경우, 공통 전극(313)과 화소 전극(323)이 상부 및 하부 기판(310, 320)에 각각 형성된 TN(Twist nematic) 구조를 예시하고 있으나, 하부 기판(320) 상에 공통 전극(313)과 화소 전극(323)이 모두 형성되는 IPS(In Plane Switching) 구조를 채용할 수도 있다.In FIG. 8, a common nematic (TN) structure in which the common electrode 313 and the pixel electrode 323 are formed on the upper and lower substrates 310 and 320, respectively, is illustrated. An In Plane Switching (IPS) structure in which both the 313 and the pixel electrode 323 are formed may be adopted.

특히, IPS 구조가 채용되는 경우, 마이크로렌즈 어레이 시트(100)의 스위칭 배리어(120)가 투명 상태를 유지하는 광시야각 모드에서 시야각을 보다 넓힐 수 있는 장점이 있다.In particular, when the IPS structure is employed, the viewing angle may be wider in the wide viewing angle mode in which the switching barrier 120 of the microlens array sheet 100 maintains a transparent state.

도 8의 경우, 광원(400)으로서 형광 램프 타입의 선광원(line source)이 사용된 경우가 예시되었으나, 광원의 종류가 이에 한정되는 것은 아니며, 발광 다이오드 타입의 점광원(point source) 등 다양한 종류의 광원이 사용될 수 있다.In the case of FIG. 8, a case in which a line source of a fluorescent lamp type is used as the light source 400 is illustrated, but the type of the light source is not limited thereto. For example, a point source of a light emitting diode type may be used. Kinds of light sources can be used.

여기서, 광원(400)은 마이크로렌즈 어레이 시트(100)의 마이크로렌즈층(110)과 스위칭 배리어(120)의 구조(예를 들면, 개구부의 형태 등)를 고려하여 선택함으로써, 빛의 집광율과 이용 효율을 최적화할 수 있도록 한다.Here, the light source 400 is selected in consideration of the structure of the microlens layer 110 of the microlens array sheet 100 and the switching barrier 120 (for example, the shape of the opening) and the like. To optimize the use efficiency.

또한, 광원(400)의 하부에는 반사판(411)을 설치하여 마이크로렌즈 어레이 시트(100)를 통과하지 못하고 광원(400) 측으로 되돌아온 빛을 다시 마이크로렌즈 어레이 시트(100) 측으로 다시 반사시켜 광 효율을 높인다.In addition, a reflecting plate 411 is installed below the light source 400 to reflect light back to the light source 400 without passing through the microlens array sheet 100 to be reflected back to the microlens array sheet 100 to improve light efficiency. Increase

이러한 반사판(411)은 광원(400)과 마이크로렌즈 어레이 시트(100) 사이에 배치할 수도 있다.The reflective plate 411 may be disposed between the light source 400 and the microlens array sheet 100.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.Although embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, those skilled in the art to which the present invention pertains may implement the present invention in other specific forms without changing the technical spirit or essential features thereof. I can understand that.

따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Therefore, since the embodiments described above are provided to completely inform the scope of the invention to those skilled in the art, it should be understood that they are exemplary in all respects and not limited. The invention is only defined by the scope of the claims.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명에 따른 마이크로렌즈 어레이 시트 및 이를 이용한 액정 표시 장치는 효율적으로 시야각 특성이 가변될 수 있으며, 전체적인 두께가 경감될 수 있다.The microlens array sheet and the liquid crystal display device using the same according to the present invention made as described above can effectively change the viewing angle characteristics, the overall thickness can be reduced.

또한, 본 발명에 따른 마이크로렌즈 어레이 시트 및 이를 이용한 액정 표시 장치는 정면 휘도나 기타 다른 동작 특성의 저하시키지 않는 범위 내에서 광시야각/협시야각 모드를 구현할 수 있다.In addition, the microlens array sheet and the liquid crystal display using the same according to the present invention can implement a wide viewing angle / narrow viewing angle mode within a range of not deteriorating front brightness or other operating characteristics.

Claims (12)

복수의 마이크로렌즈들이 배열되어 있는 마이크로렌즈층; 및A microlens layer in which a plurality of microlenses are arranged; And 상기 마이크로렌즈층의 하부에 위치하고, 인가되는 전압의 크기에 따라 변색 여부가 제어되며, 불투명 상태에서 상기 마이크로렌즈층으로 출사되는 빛을 집광시키고, 투명 상태에서 상기 마이크로렌즈층으로 출사되는 빛을 확산시키는 스위칭 배리어Located under the microlens layer, color change is controlled according to the magnitude of the applied voltage, condenses light emitted to the microlens layer in an opaque state, and diffuses light emitted to the microlens layer in a transparent state. Letting switching barrier 를 포함하는 마이크로렌즈 어레이 시트.Microlens array sheet comprising a. 제1항에 있어서, 상기 스위칭 배리어는,The method of claim 1, wherein the switching barrier, 수직 방향으로 소정의 공간을 갖도록 이격 배치된 상부 및 하부 기판;Upper and lower substrates spaced apart from each other to have a predetermined space in a vertical direction; 상기 상부 및 하부 기판 상에 각각 형성된 제1 및 제2 전극;First and second electrodes formed on the upper and lower substrates, respectively; 상기 제1 및 제2 전극 사이에 형성되는 전기장에 따라 색이 변하는 전기 변색층; 및An electrochromic layer whose color changes according to an electric field formed between the first and second electrodes; And 상기 전기 변색층의 전기 변색 반응에 관여하는 이온이 분포되며, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이의 공간에 충진된 전해질층Ion is involved in the electrochromic reaction of the electrochromic layer is distributed, the electrolyte layer filled in the space between the first electrode and the second electrode 을 포함하는 마이크로렌즈 어레이 시트.Microlens array sheet comprising a. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 마이크로렌즈층은 렌티큘러 타입의 렌즈들로 구성된 것을 특징으로 하 는 마이크로렌즈 어레이 시트.The microlens layer is a microlens array sheet, characterized in that consisting of lenticular type lenses. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 스위칭 배리어는, 상기 렌즈들 각각의 초점부에 대응하는 핀홀(pin-hole)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 마이크로렌즈 어레이 시트.The switching barrier is a microlens array sheet, characterized in that a pin-hole corresponding to the focus portion of each of the lenses is formed. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 마이크로렌즈층은 반구 타입의 렌즈들로 구성된 것을 특징으로 하는 마이크로렌즈 어레이 시트.And the microlens layer is composed of hemispherical lenses. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 스위칭 배리어는, 상기 렌즈들 각각의 중심축에 대응하는 슬릿(slit)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 마이크로렌즈 어레이 시트.The switching barrier is a microlens array sheet, characterized in that a slit corresponding to the central axis of each of the lenses is formed. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 전기 변색층은, TiO2, SnO2, WO3, NiOxHy, Nb2O5, V2O5, MoO3 및 폴리아닐린 중 적어도 어느 하나의 물질을 포함하는 마이크로렌즈 어레이 시트.The electrochromic layer is a microlens array sheet including at least one of TiO 2 , SnO 2 , WO 3 , NiO x H y , Nb 2 O 5 , V 2 O 5 , MoO 3, and polyaniline. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 마이크로렌즈 어레이 시트는 탈착이 가능한 필름 타입으로 제조된 것을 특징으로 하는 마이크로렌즈 어레이 시트.The microlens array sheet is a microlens array sheet, characterized in that made of a removable film type. 광을 발생시키는 광원;A light source for generating light; 복수의 마이크로렌즈들이 배열되어 있는 마이크로렌즈층과, 전압의 크기에 따라 상기 마이크로렌즈층으로 투과되는 빛의 집광 또는 확산을 제어하는 스위칭 배리어를 구비하여 상기 광원으로부터 출사된 빛을 집광 또는 확산시키는 마이크로렌즈 어레이 시트; 및A microlens having a microlens layer in which a plurality of microlenses are arranged, and a switching barrier for controlling the condensation or diffusion of light transmitted to the microlens layer according to the magnitude of the voltage, to collect or diffuse the light emitted from the light source Lens array sheets; And 상기 마이크로렌즈 어레이 시트로부터 굴절된 광이 집속되도록 상기 마이크로렌즈 어레이 시트의 전면에 배치된 액정 패널A liquid crystal panel disposed in front of the microlens array sheet so that the light refracted from the microlens array sheet is focused 을 포함하는 액정 표시 장치.Liquid crystal display comprising a. 제9항에 있어서, 상기 스위칭 배리어는,The method of claim 9, wherein the switching barrier, 수직 방향으로 소정의 공간을 갖도록 이격 배치된 상부 및 하부 기판;Upper and lower substrates spaced apart from each other to have a predetermined space in a vertical direction; 상기 상부 및 하부 기판 상에 각각 형성된 제1 및 제2 전극;First and second electrodes formed on the upper and lower substrates, respectively; 상기 제1 및 제2 전극 사이에 형성되는 전기장에 따라 색이 변하는 전기 변색층; 및An electrochromic layer whose color changes according to an electric field formed between the first and second electrodes; And 상기 전기 변색층의 전기 변색 반응에 관여하는 이온이 분포되며, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이의 공간에 충진된 전해질층Ion is involved in the electrochromic reaction of the electrochromic layer is distributed, the electrolyte layer filled in the space between the first electrode and the second electrode 을 포함하는 액정 표시 장치.Liquid crystal display comprising a. 제10항에 있어서,The method of claim 10, 상기 전기 변색층은, TiO2, SnO2, WO3, NiOxHy, Nb2O5, V2O5, MoO3 및 폴리아닐린 중 적어도 어느 하나의 물질을 포함하는 액정 표시 장치.The electrochromic layer includes a material of at least one of TiO 2 , SnO 2 , WO 3 , NiO x H y , Nb 2 O 5 , V 2 O 5 , MoO 3, and polyaniline. 제9항에 있어서,The method of claim 9, 상기 광원의 하부에 배치되어 광을 반사시키는 반사판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.And a reflecting plate disposed under the light source to reflect light.
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