KR20100116079A

KR20100116079A - 가변 확산 필름을 갖는 표시장치

Info

Publication number: KR20100116079A
Application number: KR1020090034816A
Authority: KR
Inventors: 황성용; 서진; 황인선; 김슬기; 정승철
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2009-04-21
Filing date: 2009-04-21
Publication date: 2010-10-29
Also published as: US20100265435A1

Abstract

표시장치에서, 가변 확산 필름이 광을 발생하는 백라이트 유닛과 영상을 표시하는 표시패널 사이에 구비된다. 가변 확산 필름은 전기적 신호에 응답하여 백라이트 유닛으로부터 공급된 광을 투과 또는 산란시켜 시야각을 조절한다. 가변 확산 필름은 제1 및 제2 투명 전극층 사이에 개재되고, 전기적 신호에 따라 광을 투과 또는 산란시키는 액정이 분산된 고분자층을 포함한다. 여기서, 고분자층은 3㎛ 내지 15㎛의 두께를 갖고, 액정은 0.15 내지 0.25의 굴절률 이방성(Δn)을 갖는다. 따라서, 협 시야각 모드 및 광 시야각 모드의 자동 전환이 가능하고, 모드를 전환하기 위해 소비되는 전력을 감소시킬 수 있다.

Description

가변 확산 필름을 갖는 표시장치{DISPLAY APPARATUS HAVING VARIABLE DIFFUSER FILM}

본 발명은 표시장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 광시야각 모드와 협시야각 모드 조절이 가능한 표시장치에 관한 것이다.

일반적으로, 다양한 각도에서 스크린을 바라볼 수 있도록 액정표시장치의 시야각 특성을 향상시키는 광(廣)시야각 기술이 계속 개발되고 있다. 광시야각 기술이 적용된 액정표시장치는 넓은 각도 범위에서 선명하고 왜곡되지 않은 영상을 표시할 수 있다.

그러나, 사용자들의 요구가 점점 다양해지면서 광시야각 모드 이외에도 프라이버시(privacy)를 위한 협(狹)시야각 모드 또한 요구되고 있는 실정이다.

협시야각 모드는 화면의 정면에 앉은 사람에게만 영상을 볼 수 있게 하는 것으로, 비밀문서를 작업하거나 보안을 유지해야 하는 작업을 수행하는 경우에 필요하다.

협시야각 모드로 동작 가능한 액정표시장치는 시야각을 좁히기 위해 시야각조절용 필름(viewing angle control film : VACF)을 사용하고 있다. 액정표시장치 의 화면에 시야각조절용 필름을 부착하면, 정면으로부터 좌우로 약 60°정도까지 시야각을 좁혀주는 효과가 있다. 이에 따라 화면을 정면에서 바라보는 사용자에게는 화면의 정보가 그대로 전달되지만 양쪽 측면에서 바라보는 사람들에게는 단지 검게 차단된 화면만 보이게 된다.

그러나, 시야각조절용 필름을 부착하여 협시야각 모드로 사용한 다음 광시야각 모드로 사용하기 위해서는 시야각조절용 필름을 화면에서 탈착시켜야 한다. 즉, 협시야각 모드와 광시야각 모드의 자유로운 전환이 어려워 사용자의 입장에서는 큰 불편을 느낄 수 있으며, 한번 탈착한 시야각조절용 필름은 재사용이 어렵다.

따라서, 본 발명의 목적은 광시야각 모드와 협시야각 모드의 자동 전환이 가능한 표시장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 표시장치는 광을 발생하는 백라이트 유닛, 상기 백라이트 유닛 상에 구비되고, 전기적 신호에 응답하여 입사되는 상기 광을 투과 또는 산란시키는 가변 확산 필름, 및 상기 가변 확산 필름을 통과한 광을 입력받아서 영상을 표시하는 표시패널을 포함한다.

상기 가변 확산 필름은, 상기 전기적 신호 중 제1 구동전압을 수신하는 제1 투명 전극층, 상기 전기적 신호 중 상기 제1 구동전압과 다른 전압레벨을 갖는 제2 구동전압을 수신하고, 제1 투명 전극층과 마주하는 제2 투명 전극층, 및 상기 제1 및 제2 투명 전극층 사이에 개재되고, 상기 전기적 신호에 따라 상기 광을 투과 또는 산란시키는 액정이 분산된 고분자층을 포함한다.

여기서, 상기 고분자층은 3㎛ 내지 15㎛의 두께를 갖고, 상기 액정은 0.15 내지 0.25의 굴절률 이방성(Δn)을 갖는다.

이와 같은 표시장치에 따르면, 백라이트 유닛과 표시패널 사이에는 구동 전압에 의해서 광을 투과 또는 산란시켜 시야각을 조절하는 가변 확산 필름이 개재된다. 가변 확산 필름은 두 개의 투명 전극층 사이에 개재되고 액정이 분산된 고분자층을 포함한다. 따라서, 구동 전압에 의해서 가변 확산 필름을 온/오프 시킴으로써, 시야각 모드를 자동으로 전환할 수 있다.

또한, 고분자층의 두께를 3㎛ 내지 15㎛로 설정하고, 액정의 굴절률 이방성(Δn)은 0.15 내지 0.25으로 설정함으로써, 시야각 모드를 전환하기 위해 소비되는 전력을 감소시킬 수 있으며, 투과율 및 광 산란성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 단면도이다.

도 1을 참조하면, 표시장치(500)는 백라이트 유닛(100), 전기적 가변 확산(Electrically Variable Diffuser: EVD) 필름(200), 시야각 조절(Viewing Angle Control: VAC) 필름(300), 및 표시패널(400)을 포함한다.

상기 백라이트 유닛(100)은 광원 유닛(110), 도광판(120), 역프리즘 시트(130) 및 반사 시트(140)로 이루어진다. 상기 광원 유닛(110)은 광을 발생하는 광원(111) 및 상기 광원(111)을 커버하고 발생된 광을 도광판(120) 측으로 반사하는 커버(112)를 구비한다. 본 발명의 일 예로, 상기 광원(111)으로 냉음극관 형광 램프를 도시하였으나, 발광 다이오드 등으로도 이루어질 수 있음은 당업자에게 자명하다.

상기 도광판(120)은 사각 플레이트 형상으로 이루어지고, 상기 도광판(120)의 일측면(121)에 상기 광원 유닛(110)이 배치된다. 상기 광원 유닛(110)으로부터 발생된 광은 상기 일측면(121)을 통해 상기 도광판(120)으로 입사되고, 입사된 광은 상기 도광판(120)의 상면(122)을 통해 출사된다. 상기 도광판(120)의 하면에는 다수의 제1 프리즘 패턴(123a)이 구비된다. 상기 제1 프리즘 패턴들(123a)은 제1 방향으로 연장되고, 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 배열된다. 따라서, 상기 도광판(120)으로 입사된 광은 상기 하면(123)에 의해서 반사 및 집광되어 상면 측으로 진행한다.

상기 반사 시트(140)는 상기 도광판(120)의 하부에 구비되어 상기 도광판(120)으로부터 누설된 광을 상기 도광판(120)으로 반사시켜 백라이트 유닛(100)의 광효율성을 향상시킨다. 본 발명의 일 예로, 상기 반사 시트(140)는 입사된 광을 정반사시키는 정반사 시트일 수 있고, 상기 정반사 시트(140)는 은(Ag) 등으로 이루어질 수 있다.

상기 역프리즘 시트(130)는 상기 도광판(120) 상에 구비되고, 상기 도광판(120)의 상면(122)과 마주하는 상기 역프리즘 시트(130)의 하면(131)에는 다수의 제2 프리즘 패턴(131a)이 형성된다. 상기 제2 프리즘 패턴들(131a)은 상기 제2 방향으로 연장되어 상기 제1 프리즘 패턴들(123a)과 직교하고, 상기 제1 방향으로 배열된다.

본 발명의 일 예로, 상기 도광판(120)의 하면(123)에 제1 프리즘 패턴들(123a)이 형성되고, 상기 도광판(120)의 상부에 역프리즘 시트(130)가 배치된 구조를 도시하였다. 그러나, 본 발명에 따른 백라이트 유닛(100)은 프리즘 패턴이 형성되지 않은 플랫 도광판을 구비하고, 상기 플랫 도광판의 상부에 제1 및 제2 프리즘 패턴이 각각 형성된 2 매의 프리즘 시트(미도시)가 배치된 구조를 가질 수도 있다.

상기 VAC 필름(300)은 상기 역프리즘 시트(130) 상에 구비된다. 상기 역프리즘 시트(130)로부터 출사된 광은 상기 VAC 필름(300)을 통과하고, 상기 VAC 필름(300)을 통과한 광은 VAC 필름(300)을 통과하기 이전보다 좁은 시야각을 갖는다. 즉, 상기 VAC 필름(300)은 상기 역프리즘 시트(130)로부터 출사된 광 중에서 상기 VAC 필름(300)의 입사면에 대한 입사각이 상대적으로 작은 광은 흡수하고, 입사각이 상대적으로 큰 광만을 통과시켜 시야각을 조절할 수 있다. 상기 VAC 필름(300)의 구조에 대해서는 이후 도 6을 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.

상기 EVD 필름(200)은 상기 VAC 필름(300) 상에 구비되어 상기 VAC 필름(300)에 의해서 시야각이 조절된 광을 공급받는다. 상기 EVD 필름(200)은 액정이 분산된 고분자층을 포함하고, 외부로부터 공급되는 구동전압에 의해서 턴-온 또는 턴-오프된다. 상기 EVD 필름(200)이 턴-온되면 액정이 수직 배향되어 입사된 광을 그대로 투과시키지만, 상기 EVD 필름(200)이 턴-오프되면 액정은 입사된 광을 산란시킨다.

결과적으로, 상기 EVD 필름(200)이 턴-온되면 상기 VAC 필름(300)에 의해서 시야각이 좁아진 광이 그대로 출사되어 협시야각 모드로 동작한다. 반면, 상기 EVD 필름(200)이 턴-오프되면 상기 VAC 필름(300)에 의해서 시야각이 좁아진 광이 액정에 의해서 산란되어 광시야각 모드로 동작한다. 상기 EVD 필름(200)의 구조에 대해서는 이후 도 2 및 도 3을 참조하여 설명하기로 한다.

상기 표시패널(400)은 상기 EVD 필름(200) 상에 구비되고, 하부 기판(410), 상부 기판(420) 및 액정층(미도시)을 포함한다. 상기 하부 기판(410)과 상기 상부 기판(420)은 서로 마주하도록 배치되고, 상기 액정층은 상기 하부 기판(410)과 상기 상부 기판(420) 사이에 개재된다. 본 발명의 일 예로, 상기 하부 기판(410)은 다수의 화소가 매트릭스 형태로 구비된 TFT 기판일 수 있고, 상기 상부 기판(420)은 상기 다수의 화소에 대응하여 컬러필터가 배치된 컬러필터기판일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 컬러필터는 상기 하부기판(410)에 형성될 수도 있다.

상기 표시패널(400)은 상기 EVD 필름(200)을 통과한 광을 입력받아서 영상을 표시한다. 구체적으로, 상기 표시패널(400)은 상기 액정층을 이용하여 상기 EVD 필름(200)으로부터 공급된 광의 투과도를 조절하여 계조를 표현하고, 그 결과 원하는 영상을 표시할 수 있다. 상기 EVD 필름(200)이 턴-온되면, 상기 표시패널(400)은 협시야각 모드에서 영상을 표시하고, 상기 EVD 필름(200)이 턴-오프되면, 상기 표시패널(400)은 광시야각 모드에서 영상을 표시한다.

이처럼, EVD 필름(200)을 턴-온 또는 턴-오프시킴으로써 협시야각 모드와 광시야각 모드의 자동 전환이 가능하다. 또한, 협시야각 모드에서는 화면을 정면에서 바라보는 사용자에게는 화면의 정보가 그대로 전달되지만 양쪽 측면에서 바라보는 사람들에게는 단지 검게 차단된 화면만 보이게 되어 사용자의 프라이버시를 확보할 수 있다.

도 2 및 도 3은 도 1에 도시된 EVD 필름의 I 부분에 대한 확대도이다. 구체적으로, 도 2는 턴-온된 EVD 필름(200)을 나타내고, 도 3은 턴-오프된 EVD 필름(200)을 나타낸다.

도 2 및 도 3을 참조하면, EVD 필름(200)은 제1 베이스 필름(210), 제2 베이스 필름(220), 제1 투명 전극층(230), 제2 투명 전극층(240) 및 고분자층(250)을 포함한다.

상기 제1 및 제2 베이스 필름(210, 220)은 서로 소정 간격 이격되어 서로 평행하게 배치된다. 상기 제1 투명 전극층(230)은 상기 제1 베이스 필름(210)에 형성되고, 상기 제2 투명 전극층(240)은 상기 제1 투명 전극층(230)과 마주하도록 상기 제2 베이스 필름(220)에 형성된다. 상기 제1 및 제2 투명 전극층(230, 240)은 코팅 방식으로 상기 제1 및 제2 베이스 필름(210, 220)에 각각 형성될 수 있다.

본 발명의 일 예로, 상기 제1 및 제2 투명 전극층(230, 240)은 인듐 틴 옥사 이드(Induim Tin Oxide: ITO)와 같은 투명한 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 제1 및 제2 투명 전극층(230, 240)은 투명한 전도성 고분자 물질로도 이루어질 수 있다.

상기 제1 투명 전극층(230)은 외부로부터 제1 구동전압을 공급받고, 상기 제2 투명 전극층(240)은 외부로부터 제2 구동전압을 공급받는다. 상기 제1 및 제2 구동전압의 전위차(이하, EVD 필름(200)의 구동전압)에 의해서 상기 제1 및 제2 투명 전극층(230, 240) 사이에 전계가 형성되면, 상기 EVD 필름(200)은 턴-온되고, 상기 EVD 필름(200)에 상기 구동전압이 인가되지 않으면, 상기 EVD 필름(200)은 턴-오프된다.

상기 고분자층(250)은 상기 제1 및 제2 투명 전극층(230, 240) 사이에 개재되고, 그 내부에 액정(260)이 분산된 구조를 갖는다. 상기 고분자층(250)에 분산된 액정(260)은 상기 EVD 필름(200)의 구동전압에 의해서 입사된 광을 투과 또는 산란시킨다. 본 발명의 일 예로, 상기 액정(260)은 장축 방향의 유전율이 단축 방향의 유전율보다 큰 포지티브형 액정으로 이루어진다. 상기 고분자층(250)은 상기 액정(260)의 정상(ordinary)굴절률(n_o) 또는 이상(extra-ordinary)굴절률(n_e)과 동일한 굴절률을 갖는다.

상기 액정(260)이 분산된 상기 고분자층(250)은 다음과 같은 방법으로 형성될 수 있다. 첫번째 방법은, 용매를 이용하여 폴리머와 액정을 혼합시킨 후, 혼합된 용액에서 용매를 제거하여 액정이 분산된 고분자층(250)을 형성하는 것이다. 다 른 하나는 액상의 폴리머(또는 모노머)에 액정을 혼합시킨 후, 혼합된 용액에 UV를 조사하여 폴리머(또는 모노머)를 경화시켜 고분자층(250)을 형성하는 것이다. 액정(260)이 분산된 고분자층(250)을 형성하는 방법은 여기에 한정되지는 않는다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 구동전압이 상기 EVD 필름(200)에 인가되면, 액정(260)은 수직 배향되어 입사된 광을 그대로 투과시킨다. 그러나, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 EVD 필름(200)이 턴-오프되면, 액정(260)은 입사된 광을 산란시킨다.

상기 EVD 필름(200)의 동작 특성을 향상시키기 위해서는 높은 구동전압이 필요하지만, 상기 구동전압을 증가시키면 상기 액정표시장치(500)의 소비 전력이 증가한다. 따라서, 구동전압을 낮추기 위하여 고분자층의 두께를 3㎛ 내지 15㎛로 감소시킬 수 있다. 즉, 제1 및 제2 투명 전극층(230, 240) 사이의 거리가 감소하면 상기 EVD 필름(200)의 구동전압을 증가시키지 않고서도 EVD 필름(200)의 동작 특성을 향상시킬 수 있다.

그러나, 상기 고분자층(250)의 두께가 얇아지면, 고분자층(250)에 포함된 액정(260)의 양이 전체적으로 감소한다. 따라서, 상기 EVD 필름(200)이 오프 상태일 때, 상기 EVD 필름(200)으로 입사된 광의 광 산란성이 저하된다. 이처럼, 광 산란성이 저하되면, 광 시야각 모드에서 시야각이 감소할 수 있다.

이러한 상기 고분자층(250)의 두께 감소로 저하된 광 산란성를 보상하기 위하여 상기 고분자층(250)에는 0.15 내지 0.25의 굴절율 이방성(Δn)을 갖는 액정(260)이 포함될 수 있다. 즉, 상기 액정(260)의 광 산란성은 굴절율 이방성(Δn) 이 증가할수록 커지므로, 상기 액정(260)의 굴절률 이방성(Δn)을 0.15 내지 0.25로 설정하면, 상기 고분자층(250)의 두께가 감소하여도 광 시야각 모드에서 시야각이 감소하는 것이 방지할 수 있다.

또한, 상기 액정(260)의 유전율 이방성(Δε)이 클수록 낮은 구동전압에서도 EVD 필름(200)의 동작 특성을 향상시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 예로, 상기 고분자층(250)에 분산된 액정(260)은 10 내지 30의 유전율 이방성(Δε)을 가질 수 있다.

EVD 필름(200)의 투과율(%) 및 반치각(Full Width Haif Maximum : FWHM)은 액정의 농도에 따라 달라질 수 있다. 아래 <표 1>은 0.217의 굴절률 이방성(Δn)을 갖고, 14.1의 유전율 이방성(Δε)을 갖는 액정(260)을 사용한 경우 고분자층(250)의 두께(㎛) 및 액정(260)의 농도(wt%)를 가변시키면서 측정한 결과값을 나타낸다.

두께(㎛)	5				10
농도(wt%)	60	70	76	80	60	70	76	80
투과율(%)	70	48	29	21	54	25	17	15
FWHM	24	30	33.5	41.5	26	35	55	60

<표 1>에 도시된 바와 같이, 고분자층(250)의 두께가 5㎛ 및 10㎛로 각각 설정된 경우, 액정(260)의 농도가 증가할수록 투과율(%)은 감소하고, FWHM은 증가하는 것으로 나타났다. 그러나, 고분자층(250)의 두께가 5㎛에서 10㎛로 증가시키면, 동일한 액정 농도에서 투과율은 감소한 반면, FHWM은 증가한 것으로 나타났다. 여기서, 투과율(%) 및 FHWM은 턴-오프 상태의 EVD 필름(200)을 통과한 광의 투과율 및 FWHM을 나타낸다.

EVD 필름(200)이 턴-오프 상태일 때에는 투과율이 낮을수록 유리하므로, 액정의 농도를 증가시키는 것이 바람직하다. 그러나, 액정의 농도를 지나치게 증가시키면, 고분자층(250)과 투명 전극층(230, 240) 사이의 접착력이 약화된다. 따라서, 액정의 농도는 65% 내지 85%의 범위로 설정될 수 있고, 투과율, FWHM 및 접착력을 고려할 때 액정의 농도를 70% 정도로 설정하는 것이 적절할 수 있다.

도 4는 협 시야각 모드의 광 진행 경로를 나타낸 도면이고, 도 5는 광 시야각 모드의 광 진행 경로를 나타낸 도면이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, VAC 필름(300), EVD 필름(200) 및 표시패널(100)은 순차적으로 적층된다. VAC 필름(300) 하부에는 실질적으로 백라이트 유닛(100)이 구비되지만, 도 4 및 도 5에서는 설명의 편의를 위하여 생략되었다.

먼저, 도 4에 도시된 바와 같이, VAC 필름(300)에 의해서 시야각이 좁아진 광은 EVD 필름(200)으로 입사된다. EVD 필름(200)의 턴-온된 상태이면, 액정(260)은 구동전압에 의해서 수직 배향되어 입사된 광을 그대로 투과시킨다. 따라서, 상기 표시패널(400)은 협 시야각 모드에서 영상을 표시한다.

그러나, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 EVD 필름(200)이 턴-오프되면, 액정(260)은 입사된 광을 산란시킨다. 따라서, 턴-오프된 EVD 필름(200)에 의해서 시야각이 넓어지고, 그 결과 상기 표시패널(400)은 광시야각 모드에서 영상을 표시한다.

도 6은 도 1에 도시된 VAC 필름의 Ⅱ부분에 대한 확대도이다.

도 6을 참조하면, VAC 필름(300)은 백라이트 유닛(100, 도 1에 도시됨)으로부터 출사된 광을 투과시키는 다수의 투과층(310) 및 상기 광을 흡수하는 다수의 흡수층(320)을 포함한다. 상기 다수의 투과층(310) 및 상기 다수의 흡수층(320)은 EVD 필름(200, 도 1에 도시됨)의 수평면에 대해서 평행한 방향으로 교번적으로 배치된다.

상기 VAC 필름(300)으로부터 출사된 광의 시야각을 30°이하로 감소시키기 위하여, 각 투과층(310)의 좌측 하부 모서리와 우측 상부 모서리를 연결하는 연장선과 상기 각 투과층(310)의 하면이 이루는 각도(θ)는 60° 내지 80°로 설정된다. 이와 같이, 상기 각도(θ)를 60° 내지 80°이상으로 설정하면, 60°보다 작은 각도로 입사된 광은 상기 흡수층들(320)에 의해서 흡수되어 상기 VAC 필름(300)을 통과하지 못한다. 따라서, 상기 VAC 필름(300)의 통과한 광의 시야각은 30°이하로 좁아질 수 있다.

본 발명의 일 예로, 표시패널(400, 도 1에 도시됨)에 구비되는 화소들과 상기 VAC 필름(300) 사이에 의해서 모아레 현상이 발생하는 것을 방지하기 위하여, 상기 각 흡수층(320)과 각 투과층(310)의 두께의 합(t1)은 30㎛ 내지 80㎛로 이루어질 수 있다.

또한, 각 흡수층(320)은 광을 흡수하는 카본 물질을 포함한다. 상기 카본 물질의 농도 및 상기 각 흡수층(320)의 두께(t2)에 따라서 상기 VAC 필름(300)의 투과율 및 블랙 휘도가 달라질 수 있다. 상기 VAC 필름(300)을 측면에서 바라볼 경우 검게 보이는데, 여기서, 블랙 휘도는 측면에서 바라봤을 때의 휘도로 정의할 수 있다.

카본 농도(wt%)	두께(t2)(㎛)	투과율(%)	블랙 휘도(nits)
12	5	74.5	17
12	11	72.6	15
18	5	72.8	21
18	11	71.4	21

<표 2>에 나타난 바와 같이, 카본의 농도가 증가할수록 투과율은 감소하고, 블랙 휘도는 증가하는 것을 알 수 있다. 또한, 카본의 농도가 18wt%인 경우에는 각 흡수층(320)의 두께(t2)에 무관하게 21nits로 높은 휘도를 나타냈다. 이처럼, 블랙 휘도가 증가하면 시야각을 원하는 만큼 좁힐 수가 없다. 따라서, 블랙 휘도가 증가하는 것을 방지하기 위하여 상기 카본의 농도는 18wt%보다 낮게 설정되는 것이 바람직하다. 본 발명의 일 실시예에서, 상기 카본의 농도는 3wt% 내지 12wt%로 설정될 수 있다.

<표 2>를 참조하면, 상기 각 흡수층(320)의 두께(t2)가 증가하면 투과율이 감소하는 것으로 나타났다. 따라서, 투과율이 70% 이하로 감소하는 것을 방지하기 위하여 상기 각 흡수층(320)은 12㎛ 이하의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 특히 본 발명의 일 실시예에서, 상기 각 흡수층(320)의 두께는 5㎛ 내지 12㎛로 설정될 수 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 상기 VAC 필름(300)은 상기 다수의 투과층(310)과 상기 다수의 흡수층(320)의 상/하면을 각각 커버하는 제1 및 제2 보호층(330, 340)을 더 포함한다. 본 발명의 일 예로, 상기 제1 및 제2 보호층(330, 340) 각각은 10㎛ 내지 50㎛의 두께(t3)를 가질 수 있다.

도 7은 EVD 및 VAC 필름에 의한 시야각의 변화를 나타낸 그래프이다. 단, 도 7에서, 제1 그래프(G1)는 백라이트 유닛(100)으로부터 출사된 광(이하, 제1 광)의 시야각에 따른 휘도 분포를 나타내고, 제2 그래프(G2)는 백라이트 유닛(100) 및 VAC 필름(300)을 순차적으로 통과한 광(이하, 제2 광)의 시야각에 따른 휘도 분포를 나타내며, 제3 그래프(G3)는 백라이트 유닛(100), VAC 필름(300) 및 턴-오프 상태의 EVD 필름(200)을 순차적으로 통과한 광(이하, 제3 광)의 시야각에 따른 휘도 분포를 나타내고, 제4 그래프(G4)는 백라이트 유닛(100), VAC 필름(300) 및 턴-온 상태의 EVD 필름(200)을 순차적으로 통과한 광(이하, 제4 광)의 시야각에 따른 휘도 분포를 나타낸다.

도 7을 참조하면, 백라이트 유닛(100) 및 VAC 필름(300)을 순차적으로 통과한 제2 광은 백라이트 유닛(100)으로부터 출사된 제1 광보다 낮은 휘도를 갖고, 제1 광보다 좁은 시야각을 갖는다.

또한, 백라이트 유닛(100), VAC 필름(300) 및 턴-온된 EVD 필름(200)을 순차적으로 통과한 제4 광은 제2 광보다 낮은 휘도를 갖지만, 제2 광의 휘도 분포와 유사한 형태를 갖는다. 반면, 백라이트 유닛(100), VAC 필름(300) 및 턴-오프된 EVD 필름(200)을 순차적으로 통과한 제3 광은 액정에 의해서 산란되어 제4 광보다 낮고, 완만한 휘도 분포를 갖는다.

따라서, 액정표시장치(500)는 제3 광을 이용하여 광시야각 모드로 동작하고, 제4 광을 이용하여 협시야각 모드로 동작한다.

도 8a 및 도 8b는 반사시트의 종류에 따른 광 진행 방향을 나타낸 도면들이고, 도 9는 도 8a 및 도 8b에 도시된 반사시트에 따른 시야각을 나타낸 그래프이다.

도 8a 및 도 8b에서는 반사시트, 역프리즘 시트 및 VAC 필름이 순차적으로 배치된 구조를 제시된다. 반사시트와 역프리즘 시트 사이에는 실질적으로 도광판이 구비되지만, 도 8a 및 도 8b에서는 설명의 편의를 위하여 생략되었다.

도 8a를 참조하면, 반사시트(140)는 입사된 광을 정반사시키는 정반사 시트로 이루어진다. 역프리즘 시트(130)는 상기 정반사 시트(140)에 의해서 정반사된 광을 입력받아서 집광하므로, 역프리즘 시트(130)로부터 출사된 광의 시야각이 좁아진다. 따라서, 역프리즘 시트(130)로부터 출사된 광의 대부분은 VAC 필름(300)의 투과층들(310)을 통과하여 출사된다. 따라서, 상기 VAC 필름(300)에서의 광 손실이 상대적으로 작다.

그러나, 도 8b에 도시된 바와 같이 반사시트가 입사된 광을 난반사하는 난반사 시트(150)로 이루어진 경우에는 역프리즘 시트(130)로부터 출사된 광의 시야각이 상대적으로 넓어진다. 따라서, 역프리즘 시트(130)로부터 출사된 광 중 흡수층으로 흡수되는 양이 증가하고, 그 결과 상기 VAC 필름(300)에서의 광 손실이 상대적으로 증가한다.

도 9를 참조하면, 제5 그래프(G5)는 정반사 시트(예를 들어, 3M 사의 ESR 시트)(140)를 사용한 경우 턴-온된 EVD 필름(200)을 통과한 광의 휘도분포를 나타내고, 제6 그래프(G6)는 난반사 시트(예를 들어, 화이트 리플렉터)(150)를 사용한 경우 턴-온된 EVD 필름(200)을 통과한 광의 휘도 분포를 나타낸다.

도 9에 도시된 바와 같이, 난반사 시트(150)를 사용할 때보다 정반사 시트(140)를 사용하는 경우에 EVD 필름(200)을 통과한 광의 휘도가 높게 나타났다. 즉, 정반사 시트(140)를 사용하는 경우 액정표시장치(500)의 전체적인 휘도를 상승시킬 수 있다.

도 10은 도 1에 도시된 EVD 필름의 분해 사시도이고, 도 11은 도 10에 도시된 절단선 Ⅲ-Ⅲ`에 따라 절단한 단면도이다.

도 10 및 도 11을 참조하면, EVD 필름(200)은 제1 베이스 필름(210), 제2 베이스 필름(220), 제1 투명 전극층(230), 제2 투명 전극층(240) 및 고분자층(250)을 포함한다.

상기 제1 및 제2 베이스 필름(210, 220)은 서로 소정 간격 이격되어 서로 평행하게 배치된다. 상기 제1 투명 전극층(230)은 상기 제1 베이스 필름(210)에 형성되고, 상기 제2 투명 전극층(240)은 상기 제1 투명 전극층(230)과 마주하도록 상기 제2 베이스 필름(220)에 형성된다. 상기 제1 및 제2 투명 전극층(230, 240) 사이에는 고분자층(250)이 개재되고, 상기 고분자층(250) 내에는 액정(260)이 분산된다.

상기 제1 베이스 필름(210)의 일측에는 외측으로 연장된 제1 연장부(211)를 구비하고, 상기 제2 베이스 필름(220)의 일측에는 외측으로 연장된 제2 연장부(221)를 구비한다. 상기 제1 및 제2 연장부(211, 221)는 서로 마주하지 않는 위치에 구비된다. 상기 제1 연장부(211)에는 상기 제1 투명 전극층(230)으로부터 연장된 제1 연장전극(231)이 형성되고, 상기 제2 연장부(221)에는 상기 제2 투명 전극층(240)으로부터 연장된 제2 연장전극(241)이 형성된다. 상기 제1 연장전극(231)에는 제1 연성회로(Flexible Printed Cirtuit: FPC) 필름(270)이 부착되고, 상기 제2 연장전극(241)에는 제2 FPC 필름(280)이 부착된다.

도면에 도시하지는 않았지만, 상기 제1 및 제2 FPC 필름(270, 280)에는 상기 제1 및 제2 투명 전극층(230, 240)에 각각 제1 및 제2 구동전압을 인가하기 위한 배선들이 형성된다.

본 발명에서, 상기 제1 FPC 필름(270)을 EVD 필름(200)의 제1 연장전극(231)에 전기적으로 연결하는데에는 실버 페이스트(Silver Paste) 및 이방성 도전 필름(Anisotropic Conductive Film: ACF) 등을 이용할 수 있다. 상기 제2 FPC 필름(280)을 제2 연장전극(241)에 연결하는데에도 위 방법들이 적용할 수 있다.

도 12a 및 도 12b는 도 1에 도시된 Ⅳ 부분의 확대도이다. 단, 도 12a는 ACF를 통해 EVD 필름(200)과 제1 FPC 필름(270)이 결합하는 구조를 나타낸 단면도이고, 도 12b는 실버 페이스트를 통해 EVD 필름(200)과 제1 FPC 필름(270)이 결합하는 구조를 나타낸 단면도이다.

도 12a를 참조하면, 제1 FPC 필름(270)은 EVD 필름(200)의 제1 연장전극(231)과 마주하도록 배치된다. 상기 제1 FPC 필름(270)은 베이스 필름(271) 및 베이스 필름(271) 상에 구비되어 상기 제1 연장전극(231)과 마주하는 단자(272)를 포함한다.

상기 제1 FPC 필름(270)과 상기 EVD 필름(200) 사이에는 상기 ACF(290)가 개재된다. 상기 ACF(290)는 필름 형태로 이루어진 접착제(291) 및 상기 접착제(291)에 산포된 다수의 도전볼(292)을 포함한다. 상기 ACF(290)를 제1 FPC 필름(270) 및 상기 EVD 필름(200) 사이에 개재시킨 후 압착하면, 상기 접착제(291)에 의해서 상기 제1 FPC 필름(270)이 상기 EVD 필름(200)에 고정되고, 다수의 도전볼(292)에 의해서 제1 연장전극(231)과 상기 단자(272)는 전기적으로 도통된다. 압착 공정 이후에도, 압력에 의해서 압착되었던 다수의 도전볼(292)의 복원력에 의해서 상기 제1 연장전극(231)과 상기 단자(272)가 전기적으로 도통된 상태를 유지할 수 있다.

도 12b를 참조하면, 은(Ag)(293)과 같은 도전성 입자들이 산포된 페이스트(paste)(295)를 상기 제1 FPC 필름(270) 또는 EVD 필름(200)에 코팅한 후, 제1 FPC 필름(270)과 EVD 필름(200)을 결합시키면, 상기 제1 연장전극(231)과 상기 단자(272)은 은(Ag) 입자들에 의해서 전기적으로 도통된다.

위 방법들 이외에도 제1 FPC 필름(270)과 EVD 필름(200)을 연결하는데 솔더링(Soldering) 및 전도성 카본(Carbon) 테이프 등과 같은 접착 방법을 이용할 수 있음은 당업자에게 자명하다. 도 12a 및 도 12b에서는 제1 FPC 필름(270)과 EVD 필름(200)의 결합 구조를 도시하였으나, 제2 FPC 필름(280)과 EVD 필름(200)도 이와 유사하게 방법으로 결합될 수 있음은 당업자에게 자명하다.

도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 수납 용기를 나타낸 사시도이다.

도 13을 참조하면, 액정표시장치(500)는 백라이트 유닛(100), VAC 필름(300) 및 EVD 필름(200)을 수납하는 수납용기(550)를 포함한다.

상기 수납용기(550)의 일 측벽에는 상기 제1 및 제2 FPC 필름(270, 280)을 상기 수납용기(550)의 배면으로 인출하기 위한 가이드 홈(551)이 제공된다. 본 발명의 일예로, 상기 제1 및 제2 FPC 필름(270, 280)은 백라이트 유닛(100)에 전원을 공급하는 전원 공급부로부터 상기 제1 및 제2 구동전압을 각각 공급받을 수 있다.

전원 공급부는 상기 수납용기(550)의 배면에 안착되어 상기 백라이트 유닛(100)으로 전원을 공급하므로, 상기 제1 및 제2 FPC 필름(270, 280)은 상기 가이드 홈(551)을 통해 상기 수납용기(550)의 배면으로 인출되어 상기 전원 공급부와 전기적으로 연결된다. 본 발명의 일 예로, 상기 수납용기(550)는 몰드 프레임일 수 있다.

이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 단면도이다.

도 2 및 도 3은 도 1에 도시된 EVD 필름의 I 부분에 대한 확대도이다.

도 4는 협 시야각 모드의 광 진행 경로를 나타낸 도면이다.

도 5는 광 시양각 모드의 광 진행 경로를 나타낸 도면이다.

도 6은 도 1에 도시된 VAC 필름의 확대도이다.

도 7은 EVD 및 VAC 필름에 의한 시야각의 변화를 나타낸 그래프이다.

도 8a 및 도 8b는 반사시트의 종류에 따른 광 진행 방향을 나타낸 도면들이다.

도 9는 도 8a 및 도 8b에 도시된 반사시트에 따른 시야각을 나타낸 그래프이다.

도 10은 도 1에 도시된 EVD 필름의 분해 사시도이다.

도 11은 도 10에 도시된 절단선 I-I`에 따라 절단한 단면도이다.

도 12a 및 도 12b는 EVD 필름 및 FPC 필름의 연결 구조를 나타낸 단면도들이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

100 : 백라이트 유닛 200 : EVD 필름

210, 220 : 제1 및 제2 베이스 필름 230, 240 : 제1 및 제2 투명 전극층

250 : 고분자층 260 : 액정

300 : VAC 필름 400 : 표시패널

500 : 액정표시장치 550 : 수납용기

Claims

광을 발생하는 백라이트 유닛;

상기 백라이트 유닛 상에 구비되고, 전기적 신호에 응답하여 입사되는 상기 광을 투과 또는 산란시키는 가변 확산 필름; 및

상기 가변 확산 필름을 통과한 광을 입력받아서 영상을 표시하는 표시패널을 포함하고,

상기 가변 확산 필름은,

상기 전기적 신호 중 제1 구동전압을 수신하는 제1 투명 전극층;

상기 전기적 신호 중 상기 제1 구동전압과 다른 전압레벨을 갖는 제2 구동전압을 수신하고, 제1 투명 전극층과 마주하는 제2 투명 전극층; 및

상기 제1 및 제2 투명 전극층 사이에 개재되고, 상기 전기적 신호에 따라 상기 광을 투과 또는 산란시키는 액정이 분산된 고분자층을 포함하고,

상기 고분자층은 3㎛ 내지 15㎛의 두께를 갖고, 상기 액정은 0.15 내지 0.25의 굴절률 이방성(Δn)을 갖는 것을 특징으로 하는 표시장치.
제1항에 있어서, 상기 액정은 10 내지 30의 유전율 이방성(Δε)을 갖는 것을 특징으로 하는 표시장치.
제2항에 있어서, 상기 액정은 장축 방향의 유전율이 단축 방향의 유전율보다 큰 포지티브형 액정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 표시장치.
제1항에 있어서, 상기 액정의 농도는 65% 내지 85%인 것을 특징으로 하는 표시장치.
제1항에 있어서, 상기 가변 확산 필름은 제1 베이스 필름 및 상기 제1 베이스 필름과 마주하는 제2 베이스 필름을 더 포함하고,

상기 제1 및 제2 투명 전극층은 상기 제1 및 제2 베이스 필름에 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 표시장치.
제5항에 있어서, 상기 제1 및 제2 투명 전극층 각각은 인듐 틴 옥사이드(Induim Tin Oxide)로 이루어진 것을 특징으로 하는 표시장치.
제5항에 있어서, 상기 제1 및 제2 투명 전극층 각각은 전도성 고분자 필름으로 이루어진 것을 특징으로 하는 표시장치.
제1항에 있어서, 상기 고분자층은 상기 액정의 정상(ordinary)굴절률(n_o) 또는 이상(extra-ordinary)굴절률(n_e)과 동일한 굴절률을 갖는 것을 특징으로 하는 표시장치.
제1항에 있어서, 상기 가변 확산 필름과 상기 백라이트 유닛 사이에 구비되는 시야각 조절 필름을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
제9항에 있어서, 상기 시야각 조절 필름은,

상기 백라이트 유닛으로부터 출사된 상기 광을 투과시키는 다수의 투과층; 및

상기 광을 흡수하는 다수의 흡수층을 포함하고,

상기 다수의 투과층 및 상기 다수의 흡수층은 상기 백라이트 유닛의 출사면에 평행한 방향으로 교번적으로 배치되는 것을 특징으로 하는 표시장치.
제10항에 있어서, 각 흡수층은 5㎛ 내지 12㎛의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 표시장치.
제10항에 있어서, 상기 각 흡수층은 카본 물질을 포함하고, 상기 카본 물질의 농도는 3% 내지 12%인 것을 특징으로 하는 표시장치.
제10항에 있어서, 각 투과층의 좌측 하부 모서리와 우측 상부 모서리를 연결하는 연장선과 상기 각 투과층의 하면이 이루는 각도(θ)는 60° 내지 80°인 것을 특징으로 하는 표시장치.
제10항에 있어서, 상기 각 투과층과 상기 각 흡수층의 두께의 합은 30㎛ 내지 80㎛인 것을 특징으로 하는 표시장치.
제10항에 있어서, 상기 시야각 조절 필름은,

상기 다수의 투과층과 상기 다수의 흡수층의 상면을 커버하는 제1 보호층; 및

상기 다수의 투과층과 상기 다수의 흡수층의 하면을 커버하는 제2 보호층을 더 포함하고,

상기 제1 및 제2 보호층 각각은 10㎛ 내지 50㎛의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 표시장치.
제1항에 있어서, 상기 백라이트 유닛은,

상기 광을 방생하는 광원;

상기 광원에 인접한 측면을 통해 상기 광을 입력받아서 상면으로 출사하고, 하면에 제1 프리즘 패턴이 형성된 도광판;

상기 도광판 상에 구비되고, 상기 도광판의 상면과 마주하는 하면에 상기 제1 프리즘 패턴과 수직한 제2 프리즘 패턴이 형성된 역프리즘 시트; 및

상기 도광판의 하부에 구비되고, 상기 도광판의 하면으로부터 누설된 광을 반사하는 반사 시트를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
제16항에 있어서, 상기 반사 시트는 정반사 시트인 것을 특징으로 하는 표시장치.
제1항에 있어서, 상기 제1 투명 전극층에 결합되어 상기 제1 구동전압을 인가하는 제1 가요성 필름; 및

상기 제2 투명 전극층에 결합되어 상기 제2 구동전압을 인가하는 제2 가요성 필름을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
제18항에 있어서, 상기 백라이트 유닛을 수납하는 수납용기를 더 포함하고,

상기 수납용기의 측벽에는 상기 제1 및 제2 가요성 필름을 상기 수납용기의 배면으로 인출하기 위한 가이드 홈이 제공되는 것을 특징으로 하는 표시장치.
제18항에 있어서, 상기 제1 및 제2 가요성 필름은 상기 백라이트 유닛에 전원을 공급하는 전원 공급부로부터 상기 제1 및 제2 구동전압을 각각 공급받는 것을 특징으로 하는 표시장치.