KR20130058487A

KR20130058487A - 고분자 분산형 액정 필름 및 이를 구비한 평판 디스플레이 장치

Info

Publication number: KR20130058487A
Application number: KR1020110124514A
Authority: KR
Inventors: 김배인; 김연수
Original assignee: 도레이첨단소재 주식회사
Priority date: 2011-11-25
Filing date: 2011-11-25
Publication date: 2013-06-04
Also published as: KR101872030B1

Abstract

고분자 분산형 액정 필름 및 이를 구비한 평판 디스플레이 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 고분자 분산형 액정 필름은 고분자 분산액에 다수의 액정 방울이 분산되어 있는 고분자 분산형 액정 복합막과 고분자 분산형 액정 복합막의 상하면에 각각 설치되어 있는 도전성 필름을 포함한다. 그리고 고분자 분산형 액정 필름은 도전성 필름에 소정의 구동 전압이 인가되면 투과율이 78-90%이지만 도전성 필름에 구동 전압이 인가되지 않으면 투과율이 25-70%이다.

Description

고분자 분산형 액정 필름 및 이를 구비한 평판 디스플레이 장치{Polymer dispersed liquid crystal film and flat panel display apparatus including the PDLC film}

본 발명은 고분자 분산형 액정(Polymer Dispersed Liquid Crystal, PDLC) 필름에 관한 것으로, 보다 구체적으로 시야각 조절이 가능한 고분자 분산형 액정 필름과 이를 구비한 디스플레이 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 평판 디스플레이 장치들은 어떤 각도에서든지 영상을 선명하게 인식하게 하기 위해서 가능한 넓은 시야각을 구현하기 위한 설계 및 기술개발이 되어 왔다. 그에 따라서 현재의 평판 디스플레이 장치는 시야각의 문제가 거의 없을 정도로 아주 양호한 수준에 도달하였다. 그리고 현재는 평판 디스플레이 장치의 적용 분야가 계속 증가하고 있으며, 특히 대부분의 전자 장치나 모바일 기기에서 평판 디스플레이 장치가 사용자 인터페이스의 하나로 사용되고 있다.

정보 사회의 발달로 수많은 정보전달 매체가 사용됨에 따라서, 넓은 시야각을 갖는 평판 디스플레이 장치가 요청되는 경우는 물론 공공 장소에서 사적인 정보를 보호받고자 하는 경우도 발생하고 있다. 특히, 후자의 경우에는 평판 디스플레이 장치의 시야각을 축소함으로써 좁은 범위의 각도 내에서만 영상을 인식할 수 하는 디스플레이 장치가 요청되고 있으며, 이에 대한 수요도 점점 더 증가하고 있다. 예를 들면, 지하철, 버스, 공항 등 공공 장소에서 모바일 기기를 사용할 때, 개인적인 또는 비밀성의 정보들이 주변 사람들에게 노출되는 것이 개인적으로 불쾌하게 느끼는 경우가 많이 있다. 또한, ATM(Automatic Teller Machines) 기기로부터 현금을 인출하고자 하는 경우나 스마트 폰 등을 이용하여 비밀번호 등 개인의 비밀 정보를 입력해야 할 경우에, 입력되는 정보가 주변의 제3자에게 노출되지 않도록 할 필요가 있다. 이를 위해서는, 무엇보다도 ATM(Automatic Teller Machines) 기기 화면이나 스마트 폰 디스플레이의 시야각을 축소하는 것이 필요하다. 마찬가지로, 인터넷을 통한 보안 웹 페이지들(예를 들어, 은행 사이트 웹 페이지들)에 액세스할 때도, 디스플레이 장치에서 시야각 축소를 통한 정보 보호 기능의 도입은 매우 필요하다.

특히, 정보화 시대가 급속도로 진행되면서 노트북 컴퓨터, 휴대용 멀티미디어 플레이어(PMP), 휴대폰, 스마트 폰, 태블릿 컴퓨터 등 모바일 기기의 확산 보급에 따라서 개인적인 정보 보호 기능에 대한 시장 요구도 증가하고 있다. 이에 부응하여 디스플레이 장치 전면에 부착형 협시야각 필터를 설치할 수 있도록 하는 등 여러 가지 방법의 기술 및 제품이 소개되고 있는 상황이다. 하지만, 시중에 유통되고 있는 종래의 부착형 협시야각 필터는 두 가지 단점이 있다. 우선, 디스플레이 장치 전면에 부착한 후에는 좁은 시야각만으로 고정되어 개인 정보를 보호할 수는 있으나, 여러 사람에게 정보를 공개하고자 할 때는 부착된 협시야각 필터를 제거해야 하는 불편이 따른다. 그리고 협시야각 필터를 디스플레이 장치 전면에 부착하면 측면에서의 휘도뿐만 아니라 정면에서의 휘도까지 감소시키는 악영향을 미치는 경향이 있어서 정면에서의 영상의 시인성이 떨어지는 단점이 있다.

이러한 기존의 단점들을 해결하기 위해서는 하나의 디스플레이 장치 내에 시간과 공간에 따라서 광시야각 및 협시야각을 가변적으로 조절 가능한 기능을 필요로 한다. 보다 구체적으로, 여러 사람과 정보를 공유하고자 할 경우에는 광시야각 기능을 적용하고, 개인적으로 정보를 보호하고자 하는 경우는 협시야각 기능을 적용할 수 있도록 시야각 가변 조절 기능을 디스플레이 장치에 탑재하는 방법이 고려될 수 있다.

이를 위해, 액정과 프리 폴리머의 혼합물인 고분자 분산형 액정(PDLC)에 의해 형성된 고분자 분산형 액정 복합막 및 전도성 필름이 이 복합막의 상, 하판에 부착된 형태의 필름, 즉 고분자 분산형 액정 필름을 디스플레이 장치에 적용하여 시야각 가변 조절 기능을 구현하는 등의 시도가 있다. 보다 구체적으로, 고분자 분산형 액정 표시 장치인 고분자 분산형 액정 복합막은 고분자 물질의 매트릭스 내에 분산된 미세한 액정 방울들이 외부에서 인가되는 전압에 반응하여 산란 또는 투과의 형태로 정보를 표시하는 디스플레이 소자이다. 상기한 기능을 하는 고분자 분산형 액정 복합막은 종래의 액정표시소자와 비교해서 액정 기능을 유연한 필름 내에서 발휘시킬 수 있고, 편광판을 필요로 하지 않는 광산란에 기초한 새로운 광 스위칭 모드이므로 광 이용 효율을 비약적으로 향상시킬 뿐 아니라 대면적화가 가능해지는 등 액정만으로는 실현 불가능하였던 기능의 전개가 가능하여 신규 디스플레이 재료로서 주목을 받고 있다. 이러한 고분자 분산형 액정 복합막 소자 내의 액정 분자와 고분자는 상 분리를 일으켜 고분자 매트릭스 사이에 작은 액정 방울을 형성하게 되는데, 도 1에 도시된 바와 같이 전압이 인가되지 않은 상태에서는 액정 방울 내의 액정 분자들이 임의의 방향으로 배열하게 되어 액정 방울의 유효 굴절률과 고분자의 굴절률 사이에 차이가 발생하고, 그 결과 입사되는 빛은 불투명하게 산란된다. 반면, 전압이 인가되면 이 액정 방울 내의 액정 분자들이 한 방향으로 정렬하여 고분자의 굴절률과 같아지게 되고, 그 결과 입사되는 빛은 시편을 투명하게 투과된다. 따라서 고분자 분산형 액정 복합막은 전압의 유무에 따라 빛이 투과되는 상태와 산란되는 두 상태에서 디스플레이가 구동될 수 있다. 상기한 특성을 갖는 고분자 분산형 액정 복합막의 고분자 매트릭스는 일반적으로 모노머, 광개시제, 커플링제, 올리고머 등이 투입되고, 자외선(UV) 경화기의 UV 조사에 의해 형성된다.

상기한 기술을 이용하여, 광시야각의 공개 모드와 협시야각의 비밀 모드 사이에서 스위칭 될 수 있는 디스플레이를 제공하기 위한 몇 가지 방법들이 공지되어 있는데, 예를 들어, 이들 방법 이전에 개시된 JP 3607272, JP 2005-078093, US 2003-0146893, US 5,109,219호 등에서 개시하고 있는 종래의 방법들은 구조가 복잡하고, 이미지가 손상되거나, 이미지를 숨기는데 한계가 있는 등 각종 문제점이 제기되었으며, 따라서 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로, 대한민국 공개특허 제2009-0087570호는 "휘도와 색상을 표현하는 픽셀이 메트릭스 구조로 배열되어 디스플레이 영역을 형성하는 화상부와, 상기 화상부의 전면에 위치하며 상기 화상부를 보호하기 위한 프론트 글라스를 구비하고 있는 디스플레이 소자에 있어서, 상기 화상부의 전면에 위치하며 후면에서 조사되는 화상부의 빛에 대해 직진성을 부여하여 투과시키는 광 확산 억제수단과; 상기 광 확산 억제수단의 전면과 프론트 글라스 사이에 위치하며 외부제어신호에 의해 상기 시야각 억제수단을 투과한 직진성을 갖는 빛을 산란시켜 확산하거나 혹은 직진성을 유지하도록 하는 광 확산 조절수단을 포함하여; 상기 광 확산 조절수단에서 광 확산 억제수단을 통해 부여된 직진성을 갖는 화상부의 영상에 대한 시야각이 좁거나 혹은 확산되어 넓게 시야각을 갖도록 하는 것을 특징으로 하는 시야각 조절이 가능한 디스플레이 장치"와 "상기 광 확산 조절수단으로 고분자 분산형 액정(polymer dispersed liquid crystal: PDLC)을 사용하는 것"을 개시하고 있다. 상기 종래의 방법은 종래의 제안된 방법에서 광시야각의 공개 모드와 협시야각의 비밀 모드 사이에서 스위칭 기능 구현 등에 있어서의 문제를 해결하기 위해 고분자 분산형 액정의 사용을 제시하고 있다.

그러나, 종래의 기술에서는 고분자 분산형 액정을 사용할 수 있다는 것을 개시하고 있을 뿐 시야각 조절을 최적으로 달성할 수 있는 고분자 분산형 액정 필름의 구성과 이 필름을 디스플레이 장치에 적용하는 구체적인 방법 등에 대해서는 전혀 개시하고 있지 않다.

따라서 본 발명이 해결하고자 하는 하나의 과제는 고분자 분산형 액정 필름을 디스플레이 장치에 적용하여 시야각 확대 모드와 시야각 축소 모드를 용이하게 조절할 수 있는 디스플레이 장치를 구현하는데 가장 효과적으로 사용될 수 있는 구조 및 특성을 갖는 고분자 분산형 액정 필름과 이를 구비한 평판 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 고분자 분산형 액정 필름은 고분자 분산액에 다수의 액정 방울이 분산되어 있는 고분자 분산형 액정 복합막 및 상기 고분자 분산형 액정 복합막의 상하면에 각각 설치되어 있는 도전성 필름을 포함한다. 그리고 상기 도전성 필름은 소정의 구동 전압이 인가되면 투과율이 78-90%이지만 구동 전압이 인가되지 않으면 투과율이 25-70%이다.

상기 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 고분자 분산액의 두께는 5-30 마이크로미터(㎛)일 수 있다. 그리고 상기 구동 전압은 40V 이하일 수 있다.

상기 실시예의 다른 측면에 의하면, 상기 고분자 분산액은 모노머 희석제 0.1 내지 99중량%, 가교제 0.1 내지 99중량% 및 광개시제 0.1 내지 99중량%를 포함하는 프리폴리머 조성물로 이루어지고, 상기 모노머 희석제는 알킬계 아크릴레이트로부터 선택되는 관능기수 1개이고 굴절율이 1.40 내지 1.45인 단관능 아크릴레이트이고, 상기 가교제는 1,6-헥산디올아크릴레이트(HDDA), 폴리에틸렌 글리콜 디아크릴레이트(PEGDA), 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(TMPTA)로부터 선택되는 1개 이상이며, 상기 광개시제는 2-하이드록시-2-메틸-1-페닐-프로판-1-온(HMPPO), 2,2-디메톡시 2-페닐아세토페논(DMAP) 및 이르가큐르(Irgacure) 184에서 선택된 1개 이상일 수 있다.

상기 실시예의 또 다른 측면에 의하면, 상기 고분자 분산액은 모노머 희석제 0.1 내지 99중량%, 가교제 0.1 내지 99중량% 및 광개시제 0.1 내지 99중량%를 포함하는 고분자 분산형 액정 복합막용 프리폴리머 조성물로 이루어질 수 있다. 이 경우에, 상기 모노머 희석제는 알킬계 아크릴레이트로부터 선택되는 관능기수 1개이고 굴절율이 1.40 내지 1.45인 단관능 아크릴레이트이고, 상기 가교제는 1,6-헥산디올아크릴레이트(HDDA), 폴리에틸렌 글리콜 디아크릴레이트(PEGDA), 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(TMPTA)로부터 선택되는 1개 이상이며, 상기 광개시제는 2-하이드록시-2-메틸-1-페닐-프로판-1-온(HMPPO), 2,2-디메톡시 2-페닐아세토페논(DMAP) 및 이르가큐르(Irgacure) 184에서 선택된 1개 이상일 수 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 평판 디스플레이 장치는 백라이트 유닛과 상기 백라이트 유닛으로부터 방출되는 광을 투과시켜서 소정의 영상을 디스플레이하기 위한 평판 디스플레이 패널을 포함하되, 상기 백라이트 유닛과 상기 평판 디스플레이 패널 사이에는 전술한 본 발명의 실시예에 따른 고분자 분산형 액정 필름이 배치되어 있다.

본 발명에 따른 PDLC 필름을 구비한 평판 디스플레이 장치는 사용자의 선택에 따라서 시야각 확대 모드와 시야각 축소 모드가 택일적으로 사용될 수 있을 뿐만 아니라 각 모드에서 요구되는 최소한의 광학적 특성을 달성할 수가 있다. 또한, 평판 디스플레이 장치의 구동 전압이 낮고 또한 소비 전력이 적기 때문에, 모바일 장치에 보다 효과적으로 적용이 될 수 있다.

도 1은 본 발명을 설명하기 위한 것으로 고분자 분산형 액정 복합막의 전압 유무에 따른 빛의 투과 및 산란 상태를 나타내는 것으로, 도 1a는 전압이 인가되지 않은 상태를 나타내고, 도 1b는 전압이 인가된 상태를 각각 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고분자 분산형 액정(PDLC) 필름이 적용된 시야각 조절이 가능한 평판 디스플레이 장치의 예시적으로 보여 주는 구성도이다.
도 3a 및 도 3b는 각각 도 2의 평판 디스플레이 장치의 고분자 분산형 액정(PDLC) 필름의 구성을 보여 주는 단면도로서, 도 3a는 PDLC 필름에 구동 전압(Vd)이 인가되지 않은 경우이고 도 3b는 PDLC 필름에 구동 전압(Vd)이 인가된 경우이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 사용되는 용어들은 실시예에서의 기능을 고려하여 선택된 용어들로서, 그 용어의 의미는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 후술하는 실시예들에서 사용된 용어의 의미는, 본 명세서에 구체적으로 정의된 경우에는 그 정의에 따르며, 구체적인 정의가 없는 경우는 당업자들이 일반적으로 인식하는 의미로 해석되어야 할 것이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고분자 분산형 액정 필름이 구비된 평판 디스플레이 장치의 구성의 일례를 보여 주는 도면이다. 그리고 도 3a 및 도 3b는 각각 도 2의 평판 디스플레이 장치의 고분자 분산형 액정(PDLC) 필름의 구성을 보여 주는 단면도로서, 도 3a는 PDLC 필름에 구동 전압(Vd)이 인가되지 않은 경우이고 도 3b는 PDLC 필름에 구동 전압(Vd)이 인가된 경우이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 평판 디스플레이 장치는 평판 디스플레이 패널(10), PDLC 필름(20), 협시야각 필름(30), 및 백라이트 유닛(Back Light Unit, BLU, 40)을 포함한다. 그리고 PDLC 필름(20)은 PDLC 복합막(22)과 이 PDLC 복합막(22)의 상하측에 각각 부착되어 있는 한 쌍의 도전성 필름(26)을 포함한다.

도 2에 도시된 바와 같은 단면을 가지는 시야각 조절이 가능한 디스플레이 장치의 특징은 디스플레이 장치에서 색상을 구현하는 패널부(10)와 빛을 공급하는 백라이트 유닛(40) 사이에 고분자 분산형 액정 필름(20)과 시야각을 현저하게 감소시킨 협시야각 필름(30)이 적층되어 지는 구조라는 것이다. 고분자 분산형 액정 필름(20)에 소정의 구동 전압(Vd)이 인가되지 않은 불투명 상태(도 3a 참조)에서는 백라이트 유닛(40)에서 조사되는 빛이 협시야각 필름(30)을 거치면서 시야각이 감소되지만, 불투명 상태, 즉 산란 상태의 고분자 분산형 액정 필름(20)에 의해 측면으로 산란되는 빛의 세기가 강해짐에 따라, 시야각이 확대되는 모드가 된다. 반대로, 고분자 분산형 액정 필름(20)에 소정의 구동 전압(Vd)이 인가된 투명 상태에서는 백라이트 유닛(40)에서 조사되는 빛이 협시야각 필름(30)을 거치면서 시야각이 감소되고, 투명 상태의 고분자 분산형 액정 필름(20)을 거치더라도 향상된 빛의 직진성으로 인해 협시야각 필름(30)에 의한 축소된 시야각이 그대로 유지가 됨에 따라, 결과적으로 시야각이 축소되는 모드가 된다. 협시야각 필름(30)은 광 투과성 재질의 필름이며, 전면 혹은 배면의 전체 영역에 대해여 슬롯(칼집)이 형성된 후 동일재질의 필름에 의해 몰딩되어 평탄화되어진 것을 적층하여 사용될 수 있다.

그리고 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 고분자 분산형 액정 필름(20)은 투명한 전도성 필름(26)의 상-하판에 고분자 분산형 액정 복합막(22)이 소정의 접착층(24)을 개재하고서 형성된 구조를 가진다. 시야각 확대 모드와 축소 모드를 전기적으로 스위칭 가능한 고분자 분산형 액정 필름(20)의 제조시 전기가 인가된 투명 모드에서 헤이즈를 최대한 감소시킬 수 있도록 고분자 분산형 액정 복합막(22)을 설계하는 것이 중요하다. 보다 상세하게는, 고분자 분산형 액정 복합막(22)의 헤이즈가 1%이하이면 가장 좋다. 만일, 헤이즈가 1%를 초과하면 측면으로 빛이 새어나와 측면에서 볼 때, 영상의 노출이 많이 되어 비밀 모드 기능이 감소되어 바람직하지 않다. 시야각 축소 모드인 협시야각 모드에서 시야각을 기준으로 30ㅀ이하이면 충분히 비밀보호 기능을 구현할 수 있으며, 가장 바람직하기로는 25ㅀ이하이다. 반대로, 전기가 인가되지 않은 불투명 모드에서 헤이즈는 20 내지 40% 정도이면 적당하다. 가장 바람직하게는 30%수준이면 광시야각 모드를 충분히 구현할 수 있다. 헤이즈가 20% 미만이면, 공개모드 즉, 광시야각 모드에서 측면에서 볼 때, 시야각이 축소되고, 헤이즈가 40%를 초과하면 정면에서의 휘도가 감소되는 단점이 있어 바람직하지 않다.

따라서, 고분자 분산형 액정 복합막(22)의 헤이즈를 각 모드에서 상기 헤이즈 조건을 모두 만족할 수 있도록 프리 폴리머를 이루고 있는 조성물의 선택과 그 조성물 내에서의 조성비를 적절히 조절하는 것이 필수적이다. 또한, 고분자 분산형 액정(PDLC)을 이루고 있는 액정과 프리 폴리머의 조성비 조절도 중요한데, 바람직하기로는 양자가 10:90 내지는 90:10의 중량비로 혼합되는 것이 바람직하다. 만일 프리 폴리머의 조성비가 10 중량비 미만으로 되면, 협시야각과 광시야각을 효과적으로 구현할 수 없어 바람직하지 않다.

본 발명에 따른 헤이즈 측정은 "Nippon Denshokut"사의 NDH 5000 모델을 이용하여 측정할 수 있다. 본 발명에 따라 사용되는 액정은, 특히 한정하지는 않으나, 광학적 이방성을 지닌 물질로 광축의 수직방향의 굴절율인 상굴절율(Ordinary refrective index, n0)과 광축의 수평방향의 굴절율인 이상굴절율(Extra-ordinary refrective index, ne)을 동시에 지닌 복굴절율의 물질이 바람직하다. 전기가 인가된 투명모드에서 헤이즈를 최소화시키기 위해서는 액정의 상굴절율(n0)과 프리폴리머의 굴절율(np)을 최대한 일치시켜야 한다. 이를 위해, 액정은 주로 머크사의 E7과 같은 네마틱 액정을 사용한다. 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 고분자 분산형 액정 복합막용 프리 폴리머 조성물은 모노머 희석제 0.1 내지 99중량%, 가교제 0.1 내지 99중량% 및 광개시제 0.1 내지 99중량%를 포함하여 구성된다.

본 발명의 다른 바람직한 실시형태에 따르면, 상기 모노머 희석제로는 알킬계 아크릴레이트로부터 선택되는 관능기수 1개이고 굴절율이 1.40 내지 1.45인 단관능 아크릴레이트이고, 상기 가교제는 관능기수 2개 또는 3개인 이관능 또는 삼관능 모노머이며, 상기 광개시제는 2-하이드록시-2-메틸-1-페닐-프로판-1-온(HMPPO), 2,2-디메톡시 2-페닐아세토페논(DMAP) 및 이르가큐르(Irgacure) 184 등을 사용할 수 있다. 더욱 자세하게는 상기 모노머 희석제는 2-에틸헥실 아크릴레이트(2-EHA), 옥틸 아크릴레이트(OA), 데실 아크릴레이트(DA), 로릴 아크릴레이트(LA)로부터 선택되는 1개 이상이고, 상기 가교제는 1,6-헥산디올아크릴레이트(HDDA), 폴리에틸렌 글리콜 디아크릴레이트(PEGDA), 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(TMPTA)로부터 선택되는 1개 이상일 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면, 본 발명의 고분자 분산형 액정 필름은 상기와 같은 조성으로 된 프로 폴리머 조성물과 액정의 일정비율의 혼합물을 전도성 필름 하판에 코팅한 후, 전도성 필름 상판을 합지하고, UV경화를 실시함으로써 제작될 수 있다. 이때, UV경화를 위한 파장은 365nm이며, UV의 세기는 1 내지 20mW/㎠이다.

실시예 1

모노머 희석제로 2-에틸헥실 아크릴레이트(EHA) 6.8g, 가교제로 폴리에틸렌 글리콜 디아크릴레이트(PEGDA) 2.9g, 개시제로 2-하이드록시-2-메틸-1-페닐-프로판-1-온(HMPPO) 0.3g을 각각 투입한 후, 완전한 균일 상으로 혼합하여 고분자 분산형 액정 복합막용 프리 폴리머 조성물을 얻었다.

실시예 2

모노머 희석제로 2-에틸헥실 아크릴레이트(EHA) 6.5g, 가교제로 1,6-헥산디올아크릴레이트(HDDA) 3.0g, 개시제로 2,2-디메톡시 2-페닐아세토페논(DMAP) 0.5g을 각각 투입한 후, 완전한 균일 상으로 혼합하여 고분자 분산형 액정 복합막용 프리폴리머 조성물을 얻었다.

실시예 3

모노머 희석제로 로릴 아크릴레이트(LA) 7.2g, 가교제로 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(TMPTA) 2.6g, 개시제로 이르가큐르(Irgacure) 184 0.2g을 각각 투입한 후, 완전한 균일 상으로 혼합하여 고분자 분산형 액정 복합막용 프리폴리머 조성물을 얻었다.

실험예

상기 실시예 1 내지 3에서 얻어진 프리 폴리머 각각을 머크사 E7 네마틱 액정과 5:5의 비율로 혼합하여 만든 혼합물을 하판 ITO 필름에 코팅한 후 상판 ITO 필름을 합지하고, UV선을 조사하여 PIPS(polymerization induced phase separation) 방법에 의해 고분자 분산형 액정 복합막을 제조하였다. 이렇게 제조된 각각의 복합막에 대한 헤이즈는 "Nippon Denshokut"사의 NDH 5000 모델을 이용하여 측정하여 그 결과를 다음 표 1에 나타냈다. 이때, UV경화를 위한 파장은 365nm이며, UV의 세기는 10mW/㎠이다.

상기 표 1의 결과에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1 내지 3에서 제조된 고분자 분산형 액정 복합막용 프리폴리머 조성물을 사용하여 제작된 복합막은 투명 모드에 헤이즈가 1% 미만이고, 불투명 모드에서 헤이즈가 30% 내지 40% 수준이며, 투명 모드에서의 시야각이 30ㅀ이하로 시야각 축소 모드에서 비밀보호 기능을 달성할 수 있게 함을 알 수 있다. 더욱 상세하게는, 투명 모드에서 헤이즈가 0.89%로 가장 낮고, 불투명 모드에서 헤이즈가 30% 수준이며, 투명모드에서 시야각이 25ㅀ인 실시예 2에서의 결과가 가장 바람직하다고 할 수 있다.

계속해서 도 3a 및 도 3b를 참조하면, PDLC 필름(20)은 PDLC 복합막(22)과 이 PDLC 복합막(22)의 상하측에 부착되어 있는 도전성 필름(26)을 포함한다. 도전성 필름(26)은 PDLC 복합막(22)에 전계를 인가하기 위한 것이다. 이를 위하여, PDLC 필름(20)의 상하측 도전성 필름(26)에는 소정의 구동 전압(Vd)을 인가하기 위한 전원부(50)가 연결되어 있으며, 전원부(50)의 온/오프(On/Off) 동작은 제어부(60)에 의하여 제어될 수 있다. 예를 들어, 제어부(60)는 사용자로부터 신호를 입력 받아서 전원부(50)의 동작을 제어할 수 있다. 그리고 사용자로부터의 신호는 도 2의 평판 디스플레이 장치가 구비된 전자 기기의 임의의 사용자 스위치(예컨대, 디스플레이 화면에 표시된 메뉴나 입력 버튼 등)를 통하여 입력될 수 있다. 전술한 바와 같이, 전원부(50)에 의하여 구동 전압(Vd)이 도전성 필름(26)에 인가되지 않으면, 분산된 액정(22b)은 분자의 배향 방향이 일정하지 않아 고분자(22a)의 굴절율과 액정(22b)의 굴절률의 차이가 나게 된다(도 3a 참조). 반면, 전원부(50)에 의하여 구동 전압(Vd)이 인가되면, 액정(22b)은 분자가 전장과 평행한 방향으로 배향하게 되고, 고분자(22a)의 굴절율과 액정(22b)의 굴절율이 일치하게 된다(도 3b 참조).

본 발명의 일 실시예에 의하면, 시야각 조절이 가능한 평판 디스플레이 장치에 PDLC 필름(20)을 사용하기 위해서는, 구동 전압이 인가된 상태에서 PDLC 필름(20)의 투과율은 높은 것이 바람직하고 구동 전압이 인가되지 않은 상태에서 PDLC 필름(20)의 투과율은 소정의 범위 내에 들어가는 것이 바람직하다. 예를 들어, 구동 전압이 인가된 상태에서는 평판 디스플레이 장치는 비록 시야각은 좁지만 사용자에게 시인성은 우수해야 한다. 따라서 구동 전압이 인가된 상태에서의 PDLC 필름(20)의 투과율은 소정의 기준치 이상, 예컨대 80% 이상인 것이 바람직하다. 반면, 구동 전압이 인가되지 않은 상태에서는 비록 투과율은 낮아지지만 사용자는 물론 측면에 위치한 제3자에게도 시인성도 나쁘지 않아야 하기 때문에, PDLC 필름(20)의 투과율은 25% 이상 70% 이하인 것이 바람직하다.

이러한 PDLC 필름의 투과율을 만족하기 위하여 액정층의 두께를 일정한 두께 이하로 조절하는 것이 중요하다. 본 발명에 의하면 PDLC 필름(20)은 도전성 필름/고분자 복합 액정층/도전성 필름으로 구성되어 있으며 일정한 투과율을 만족하기 위해서는 액정층의 두께를 5 ~ 30 ㎛ 이내로 유지하는 것이 요청된다.

그리고 본 발명의 일 실시예에 의하면, PDLC 필름(20)을 시야각 조절이 가능한 모바일 기기의 평판 디스플레이 장치로 사용할 수 있도록, 전원부(50)의 구동 전압(Vd)은 40V 이하인 것이 바람직하다. 즉, PDLC 필름(20)의 구동 전압은 40V 이하의 저전압인 것이 바람직하다. 이를 위해서는 PDLC 필름(20)을 구성하는 PDLC 복합막(22)의 두께는 가능한 얇아야 한다. 예를 들어, 액정(22b)의 입자 구경이 3마이크로미터(㎛)인데 대하여 PDLC 복합막(22)의 두께는 약 5-30 마이크로미터(㎛)일 수 있다. 만일, PDLC 복합막(22)의 두께가 30마이크로미터보다 큰 경우에는 구동 전압이 40V 이상이 되어야 하므로 적합하지 않다. 반대로, PDLC 복합막(22)의 두께가 5마이크로미터 이하로 얇은 경우에는 구동 전압이 인가된 경우라고 하더라도 빛이 PDLC 복합막(22)에 의하여 직진 방향으로 충분히 인도되지 않고 대각선으로 방출될 수가 있으며, 이 경우에는 충분히 좁은 시야각을 확보하기가 어렵다.

또한, 본 발명의 실시예에 의하면, PDLC 필름(20)을 시야각 조절이 가능한 모바일 기기의 평판 디스플레이 장치로 사용할 수 있도록 저전압으로 구동이 되게 하고 또한 PDLC 복합막(22)과 도전성 필름(26) 사이의 접착력을 좋게 하기 위해서는 액정(22b)의 농도는 가능한 낮은 것이 바람직하다. 예를 들어, 액정(22b)의 농도는 20%에서 80% 범위인 것이 바람직하다. 액정(22b)의 농도가 80% 이상인 경우에는 액정과 모노머 및 올리고머의 상분리 차이가 심하게 발생함으로 인해 도전성 필름의 상 하판과의 접착력이 저하 될 수 있다. 반면, 액정(22b)의 농도가 20이하 인 액정과 모노머 및 올리고머와의 굴절율 차이가 작아지므로 인해 투과율 및 헤이즈 등이 저하 될 수 있다.

10 --- 평판 디스플레이 패널
20 --- 고분자 분산형 액정 필름
30 --- 협시야각 필름
40 --- 백라이트 유닛(BLU)

Claims

고분자 분산액에 다수의 액정 방울이 분산되어 있는 고분자 분산형 액정 복합막; 및
상기 고분자 분산형 액정 복합막의 상하면에 각각 설치되어 있는 도전성 필름을 포함하고,
상기 도전성 필름에 소정의 구동 전압이 인가되면 투과율이 78-90%이고, 상기 도전성 필름에 구동 전압이 인가되지 않으면 투과율이 25-70%인 고분자 분산형 액정 필름.
제1항에 있어서,
상기 고분자 분산액의 두께는 5-30 마이크로미터(㎛)인 것을 특징으로 하는 고분자 분산형 액정 필름.
제1항에 있어서,
상기 구동 전압은 40V 이하인 것을 특징으로 하는 고분자 분산형 액정 필름.
제1항에 있어서,
상기 고분자 분산액은 모노머 희석제 0.1 내지 99중량%, 가교제 0.1 내지 99중량% 및 광개시제 0.1 내지 99중량%를 포함하는 프리폴리머 조성물로 이루어지고, 상기 모노머 희석제는 알킬계 아크릴레이트로부터 선택되는 관능기수 1개이고 굴절율이 1.40 내지 1.45인 단관능 아크릴레이트이고, 상기 가교제는 1,6-헥산디올아크릴레이트(HDDA), 폴리에틸렌 글리콜 디아크릴레이트(PEGDA), 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(TMPTA)로부터 선택되는 1개 이상이며, 상기 광개시제는 2-하이드록시-2-메틸-1-페닐-프로판-1-온(HMPPO), 2,2-디메톡시 2-페닐아세토페논(DMAP) 및 이르가큐르(Irgacure) 184에서 선택된 1개 이상임을 특징으로 하는 고분자 분산형 액정 필름.
제1항에 있어서,
상기 고분자 분산액은 모노머 희석제 0.1 내지 99중량%, 가교제 0.1 내지 99중량% 및 광개시제 0.1 내지 99중량%를 포함하는 고분자 분산형 액정 복합막용 프리폴리머 조성물로 이루어진 것을 특징으로 하는 고분자 분산형 액정 필름.
제5항에 있어서,
상기 모노머 희석제는 알킬계 아크릴레이트로부터 선택되는 관능기수 1개이고 굴절율이 1.40 내지 1.45인 단관능 아크릴레이트이고, 상기 가교제는 1,6-헥산디올아크릴레이트(HDDA), 폴리에틸렌 글리콜 디아크릴레이트(PEGDA), 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(TMPTA)로부터 선택되는 1개 이상이며, 상기 광개시제는 2-하이드록시-2-메틸-1-페닐-프로판-1-온(HMPPO), 2,2-디메톡시 2-페닐아세토페논(DMAP) 및 이르가큐르(Irgacure) 184에서 선택된 1개 이상임을 특징으로 하는 고분자 분산형 액정 필름.
백라이트 유닛;
상기 백라이트 유닛으로부터 방출되는 광을 투과시켜서 소정의 영상을 디스플레이하기 위한 평판 디스플레이 패널; 및
상기 백라이트 유닛과 상기 평판 디스플레이 패널 사이에 배치되어 있는 청구항 1항 내지 6항 중 어느 하나의 항에 기재되어 있는 고분자 분산형 액정 필름을 포함하는 평판 디스플레이 장치.