KR20190053571A - 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 광을 투과하는 광 투과 영역 및 광 투과 영역 사이에 배치되어 특정 방향의 광을 차단하는 광 차단 영역을 포함하는 광 제어층, 광 제어층의 광 차단 영역 상에 배치된 복수의 제1 전극, 복수의 제1 전극과 일정한 간격으로 이격된 제2 전극 및 광 제어층과 제2 전극 사이에 배치되고, 전기 영동 입자를 포함하는 광 확산층을 포함한다. 전기 영동 입자의 위치 변화에 따라 시야각이 제어된 광을 그대로 이용하거나, 제어된 광을 다시 산란시킴으로써, 보안 모드 및 공유 모드를 필요에 따라 자유롭게 전환할 수 있다.

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 1a를 참조하면, 프라이버시 보호 장치(100a)는 하부 필름(110a), 상부 필름(120a) 및 하부 필름(110a)과 상부 필름(120a) 사이에 배치되는 시야각 제어층(130a)을 포함한다. 시야각 제어층(130a)은 광 투과 영역(131a) 및 광 투과 영역(131a) 사이에 배치되어 광을 차단하거나 흡수하는 광 차단 영역(132a)을 포함한다. 하부로 입사되는 광 중 일정 각도 이상의 입사각을 갖는 광은 반복하여 형성된 광 차단 영역(132a)에 의하여 흡수되거나 차단되므로, 시야각 제어층(130a)을 통과하지 못한다. 이로 인해, 일정 각도 이상의 시야각에서는 광투과율이 현저하게 줄어들게 되어 프라이버시 보호가 구현될 수 있다.
그러나, 도 1a에 도시된 종래의 프라이버시 보호 장치(100a)의 경우 장치 자체를 제거하지 않는 이상 시야각을 기존의 상태로 복구할 수 없어 프라이버시 기능이 불필요할 때는 장치 자체를 제거해야 하는 불편함이 있었다.
최근, 이러한 불편을 해소하기 위해, 장치의 탈 부착 없이 시야각을 전기적 신호의 인가 여부에 따라 선택적으로 조절하여 사용할 수 있는 전환 가능한(switchable) 프라이버시 보호 장치가 개발되고 있다. 상술한 전환 가능한 프라이버시 보호 장치의 광 차단 물질로는 고분자 분산형 액정(PDLC, Polymer Dispersed Liquid Crystal), 고분자 네트워크 액정(PNLC, Polymer Network Liquid Crystal)을 이용하거나 추가의 별도의 LCD 구조를 이용하는 방법 및 전기 변색(electro-chromic) 물질을 이용하는 방법 등이 있다.
도 1b는 전기 변색 물질을 포함하는 종래의 프라이버시 보호 장치를 도시한 단면도이다. 도 1b를 참조하면, 전기 변색 물질을 포함하는 종래의 프라이버시 보호 장치(100b)는 하부 필름(110b), 상부 필름(120b), 하부 필름(110b) 상에 형성된 미세 구조층(130b), 제1 전극(150b), 제2 전극(160b) 및 전기 변색 물질(140b)을 포함한다. 구체적으로, 하부 필름(110b)과 상부 필름(120b)은 서로 마주보도록 배치되고, 하부 필름(110b) 상에는 리세스된 홈부를 포함하는 미세 구조층(130b) 배치된다. 제1 전극(150b)은 미세 구조층(130b)의 홈부 안에 배치되고, 제2 전극(160b)은 상부 필름(120b) 하부에 배치된다. 미세 구조층(130b)의 홈부와 미세 구조층(130b) 및 상부 기판(120b) 사이에는 전기 변색 물질(141b, 142b)이 충진된다. 이때, 제1 전극(150b)과 제2 전극(160b)에 전압을 인가하게 되면, 미세 구조층(130b)의 홈부에 포함된 전기 변색 물질(141b)은 검은색으로 변색하게 되어, 반복적으로 광 차단 영역을 형성하게 된다.
그러나, 도 1b에 도시된 전기 변색 물질을 포함하는 프라이버시 보호 장치에서는 전기 변색 물질이 일반적인 염료 또는 안료 등의 흑체에 비하여 광 흡수 성능이 떨어지거나 측면 투과율이 불량하다는 문제점이 있으며, 좁은 시야각을 제공하는 보안 모드와 넓은 시야각을 제공하는 공유 모드 전환 속도가 느리고, 계속적인 모드 전환 시 구동 안정성이 떨어진다는 문제점이 있다. 따라서, 이를 해결하기 위해 연구가 계속 진행 중이지만, 아직까지 원하는 수준의 프라이버시 보호 장치가 개발되지 못하고 있다.
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 다른 과제는 넓은 시야각을 제공하는 공유 모드에서 광 투과율을 향상시키는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 보호 모드와 공유 모드를 빠르게 전환하고 구동 안정성을 향상시키는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 프라이버시 보호 필름은 광을 투과하는 광 투과 영역 및 광 투과 영역 사이에 배치되어 특정 방향의 광을 차단하는 광 차단 영역을 포함하는 광 제어층, 광 제어층의 광 차단 영역 상에 배치된 복수의 제1 전극, 복수의 제1 전극과 일정한 간격으로 이격된 제2 전극 및 광 제어층과 제2 전극 사이에 배치되고, 전기 영동 입자를 포함하는 광 확산층을 포함한다. 전기 영동 입자의 위치 변화에 따라 시야각이 제어된 광을 그대로 이용하거나, 제어된 광을 다시 산란시킴으로써, 보안 모드 및 공유 모드를 필요에 따라 자유롭게 전환할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 표시 패널 및 표시 패널의 일면 상의 프라이버시 보호 필름을 포함하며, 이때, 프라이버시 보호 필름은 두께 방향과 수직한 일 방향으로 반복되는 광 투과 영역 및 광 차단 영역을 포함하는 제1 필름, 제1 필름과 일정 간격을 두고 서로 마주보는 제2 필름, 제1 필름의 광 차단 영역 상에 배치된 제1 전극, 제2 필름의 전면에 배치된 제2 전극 및 제1 필름과 제2 필름 사이에 배치된 전기 영동 입자를 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 공유 모드에서 광 투과율을 크게 향상시킬 수 있는 프라이버시 보안 필름을 제공할 수 있다.
본 발명은 전반적으로 휘도가 향상되고, 보안 모드와 공유 모드의 전환 속도가 빠른 프라이버시 보안 필름을 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 발명 내에 포함되어 있다.
도 1a 및 도 1b는 종래의 프라이버시 보호 장치를 설명하기 위한 단면도 이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 프라이버시 보호 필름을 설명하기 위한 단면도이다.
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 프라이버시 보호 필름에 포함된 전기 영동 입자를 설명하기 위한 확대 이미지이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 프라이버시 보호 필름을 구동하는 경우, 보안 모드와 공유 모드를 설명하기 위한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 프라이버시 보호 필름을 설명하기 위한 단면도이다.
도 5a 및 도 5b는 전극의 폭 변화에 따른 보안 모드에서의 성능 향상을 설명하기 위한 단면도이다.
도 6은 실시예 및 비교예에 따른 프라이버시 보호 필름에 대한 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 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 프라이버시 보호 필름을 설명하기 위한 단면도이며, 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 프라이버시 보호 필름에 포함된 전기 영동 입자를 설명하기 위한 확대 이미지이다.
도 2a를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 프라이버시 보호 필름(200)은 제1 필름(210), 제2 필름(220), 제1 전극(250), 제2 전극(260), 광 제어층(230) 및 전기 영동 입자(241)를 포함하는 광 확산층(240)을 포함한다.
제1 필름(210) 및 제2 필름(220)은 광 제어층(230) 및 광 확산층(240)이 휘거나 비틀리는 것을 방지하고 외부 환경으로부터 광 제어층(230) 및 광 확산층(240)을 보호하기 위한 베이스 필름이다. 제1 필름(210) 및 제2 필름(220)은 일정 간격을 두고 이격되어 서로 마주보도록 배치된다. 제1 필름(210) 및 제2 필름(220) 투명한 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제1 필름(210) 및 제2 필름(220)은 폴리카보네이트(polycabonate)로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 도 2a에서는 제1 필름(210) 및 제2 필름(220)이 도시되어 있으나, 필요에 따라 생략될 수 있다.
광 제어층(230)은 사용자가 보는 각도에 따라 시야각을 제한하는 층이다. 특정 시야각에서의 광 투과율을 감소시킴으로써 타인이 측면에서 화상을 볼 수 없도록 하여, 프라이버시 보호를 구현할 수 있다.
광 제어층(230)은 제1 필름(210) 상에 배치된다. 도 2a에서는 광 제어층(230)이 제1 필름(210) 상에 배치된 구조가 도시되어 있으나, 광 제어층(230)은 제1 필름(210)과 일체화될 수도 있다.
광 제어층(230)은 광 투과 영역(231) 및 광 차단 영역(232)을 포함한다. 광 투과 영역(231)은 광을 투과시키는 기능을 하고, 광 차단 영역(232)은 광 투과 영역(231) 사이에 배치되어 특정 방향의 광을 차단하는 기능을 한다.
광 투과 영역(231)과 광 차단 영역(232)은 서로 다른 물질로 이루어질 수도 있고 동일한 물질로 이루어질 수도 있다. 예를 들어, 광 투과 영역(231)은 광 투과율이 높은 물질로 형성될 수 있고, 광 차단 영역(232)은 광을 흡수하거나 반사하는 광 차폐 물질로 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 광 투과 영역(231)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. 반면에, 광 차단 영역(232)은 흑색 안료나 회색 안료 같은 어두운 색상의 안료, 어두운 색상의 염료, 알루미늄이나 은과 같은 금속, 금속산화물, 어두운 색상의 중합체 등이 사용될 수 있다. 또한, 광 차단 영역(232)은 투명 필름 상에 레이저를 조사하여 투명 필름에 검은색의 마킹(marking)을 형성함으로써 형성될 수 있다. 이 경우 광 투과 영역(231)과 광 차단 영역(232)은 동일한 물질로 이루어진다.
광 투과 영역(231)과 광 차단 영역(232)은 광 제어층(230)의 두께 방향(z축 방향)과 수직한 일 방향으로 교번적으로 배열된다. 즉, 광 투과 영역(231)은 x축 방향으로 반복되어 배치되고, 광 차단 영역(232)은 광 투과 영역(231) 사이에 배치된다. 한편, 광 투과 영역(231)과 광 차단 영역(232)은 두께 방향과 수직한 다른 방향으로 연장된 형상을 가진다. 즉, 광 투과 영역(231)과 광 차단 영역(232)은 y축 방향으로 일직선으로 나열된 형상을 가진다.
각각의 광 차단 영역(232)은 높이 “H”, 폭 “W”를 가지며, 특정한 간격(P)만큼 서로 떨어져 배치된다. 이로써 제한되는 것은 아니나, 광 차단 영역(232)은 80 ㎛ 내지 120 ㎛의 높이, 15 ㎛ 내지 20 ㎛의 폭 및 30 ㎛ 내지 60 ㎛의 간격을 가지는 것이 바람직하다. 광 차단 영역(232)의 형상이 상기 범위를 만족하는 경우, 30° 이상의 시야각에서 광 투과율이 현저하게 저하되어 보안 모드를 구현할 수 있다.
제1 전극(250) 및 제2 전극(260)은 광 확산층(240)에 전압을 인가하여 전계를 형성하기 위한 전극이다. 제1 전극(250) 및 제2 전극(260)은 도전성 물질로 이루어진다. 또한, 제1 전극(250) 및 제2 전극(260)은 프라이버시 보호 필름(200)의 투과율을 확보하기 위하여, 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 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
제1 전극(250)은 광 제어층(230)의 광 차단 영역(232) 상에 배치된다. 구체적으로, 제1 전극(250)은 각각의 광 차단 영역(232) 상면에 배치되어 복수의 전극으로 구성될 수 있다. 즉, 제1 전극(250)은 광 차단 영역(232)의 폭 “W”과 동일한 폭을 가지고, 광 차단 영역(232)과 같이 x축 방향으로 반복되어 배치되고, y축 방향으로 나열된 형상을 가진다. 제2 전극(260)은 제2 필름(220) 하부에 배치된다. 제2 전극(260)은 제1 전극(250)과 일정한 간격으로 이격될 수 있다. 제2 전극(260)은 전압이 인가되어 전기 영동 입자(241)가 제2 전극(260) 상에 배치되는 경우, 광 제어층(230)을 모두 덮을 수 있도록, 제2 필름(220)의 하면에 단일 전극으로 배치될 수도 있다.
광 확산층(240)은 광 제어층(230)을 통과한 광의 확산 여부 및 확산 정도를 조절하는 층이다. 광 확산층(240)은 광 제어층(230)을 통과함에 따라 시야각이 제어된 광을 그대로 사용하거나 제어된 시야각을 무효화할 수 있다. 즉, 광 확산층(240)은 광 확산층(240)의 구조적 변화를 통해, 좁은 시야각을 가지는 보안 모드와 넓은 시야각을 가지는 공유 모드를 전환할 수 있다.
광 확산층(240)은 제1 전극(250)과 제2 전극(260) 사이에 배치된다. 구체적으로, 광 확산층(240)은 제1 전극(250)과 제2 전극(260) 사이를 충진하는 용매(242)와 용매(242) 내에 분산된 복수의 전기 영동 입자(241)를 포함한다.
전기 영동 입자(241)는 광 제어층(230)을 통과한 광을 확산시키는 기능을 한다. 광 확산층(240) 및 전기 영동 입자(241)가 보안 모드와 공유 모드를 조절하는 과정에 대한 구체적인 설명은 후술하기로 한다.
도 2b를 참조하면, 전기 영동 입자(241)는 중공 입자(hollow particle), 전하 조절제(charge control agent, CCA), 바인더 수지(binder resin) 및 계면 활성제(surfactant)를 포함한다.
중공 입자는 내부가 비어있는 형상을 가지는 입자이다. 중공 입자는 광을 산란시키는 기능을 하는 입자로서 중공 부분에 공기(air)를 포함하여 광의 산란을 더욱 증대시킬 수 있다.
중공 입자는 유기 입자, 무기 입자 또는 유-무기 복합 입자일 수 있다. 예를 들어,
중공 입자는 예를 들어, 실리카(SiO2), 알루미나(Al2O3), 티타니아(TiO2), 지르코니아(ZrO2), 세리아(CeO2), 바나디아(V2O5) 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택되는 무기 입자일 수 있으며, 폴리스티렌(polystyrene)과 같은 유기 입자일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
중공 입자는 예를 들어, 스핀 코팅, 용매 증발, 전기 영동, 수직 딥핑(vertical-dipping) 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택되는 방법에 의해 형성되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
중공 입자의 직경은 0.2 ㎛ 내지 3.0 ㎛인 것이 바람직하며, 0.5 ㎛ 내지 2.0 ㎛인 것이 더욱 바람직하다. 중공 입자의 직경이 0.50 ㎛ 미만인 경우, 광을 산란시키는 기능이 미비하며, 직경이 3.0㎛ 초과인 경우, 용매에 분산된 전기 영동 입자(241)가 눈에 시인되어 광 확산층(240)의 기본적인 광투과율과 저하될 수 있다.
전하 조절제는 중공 입자에 결합되고 말단에 카르복시기(-COOH)와 같은 관능기를 가져 전기 영동 입자(241)가 전하를 띠도록 한다. 즉, 전하 조절제에 의해 전기 영동 입자(241)는 대전 입자(charged particle)가 된다. 여기서, 전하 조절제는 대전 입자에 부여하고자 하는 전하에 따라 적절히 선택할 수 있다. 예를들어, 전하 조절제는 유기 설페이트, 설포네이트, 메탈소프(MetalSoaps), 블록 또는 콤브(comb) 폴리머, 쯔비터이온(Zwitter ions), 포스페이트 및 금속 착물 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 금속 착물은 CU-, Ca-, Mn-, Ni-, Zn- 및 Fe- 중 어느 하나의 착물을 갖는 나프테닉산 금속염, Ba-, Al-, Zn-, Cu-, Pb- 및 Fe- 중 어느 하나의 착물을 갖는 스테아릭 산(stearic acid) 또는 터셔리(tert)- 살리실산 또는 부틸 살리실산 금속염 등일 수 있다.
전하 조절제의 함량은 전기 영동 입자(241)의 황변 현상의 발생 및 전하량 부여 정도를 고려하여, 중공 입자의 함량 대비 0.1 중량부 내지 40 중량부일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
바인더 수지는 내부에 중공 입자와 전하 조절제를 결합하고 외부로 계면 활성제를 결합한다. 예를 들어, 바인더 수지는 폴리에스테르, 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 폴리에틸렌, 폴리스티렌, 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 폴리스티렌, 아크릴우레탄 수지, 아크릴 불소 수지, 불소 수지, 실리콘 수지 및 페놀 수지 등일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
계면 활성제는 서로 다른 극성을 갖는 이종의 입자간의 상호 작용에 의하여 응집되는 현상을 방지한다. 계면 활성제는 분자 내에 아민 그룹을 포함할 수 있다. 또한, 계면 활성제는 분자내에 에스테르, 설폰염, 알킬, 아릴, 알킬 설폰염, 올레핀, 알코올 및 카르복실산 중 어느 하나의 전하를 포함할 수 있다. 예를 들어, 계면 활성제는 아민염, 알킬 암모늄, 올레핀 술폰산염, 알킬 황산 에스테르 염, 알킬 에테르 황산염, 알킬 술폰산염, 폴리이소부틸렌 숙신 이미드 및 폴리옥시에틸렌 라우릴 에테르 등일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
계면 활성제의 함량은 전기 영동 입자(241) 간의 응집 발생을 고려하여 공중 입자의 함량 대비 0.1 중량부 내지 50 중량부일 수 있다.
도 2b를 참조하면 전기 영동 입자(241)는 중공 입자(241a)가 코어(core)를 이루고, 전하 조절제(241b)가 중공 입자를 둘러싸는 구조를 가질 수 있다. 바인더 수지(241c)는 내부에 중공 입자(241a)와 전하 조절제(241b)와 결합하고, 외부로는 계면 활성제(241d)와 결합한다. 계면 활성제(241d)는 전하 조절제(241b)의 외부를 둘러싸는 형태로 배치되어 전기 영동 입자(241)간의 응집을 억제하고 분산성을 향상시킨다.
용매(242)는 비극성 용매일 수 있다. 예를 들어, 용매(242)는, 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 페닐크실릴에탄, 디이소 프로필나프탈렌, 나프텐 탄화수소 등의 방향족 탄화수소류와, 헥산, 도데실벤젠, 시클로헥산, 등유, 파라핀 탄화수소 등의 지방족 탄화수소류와, 클로로포름, 트리클로로에틸렌, 테트라클로로에틸렌, 트리플루오르에틸렌, 테트라플루오르에틸렌, 디클로로메탄, 브롬화 에틸 등의 할로겐화 탄화수소류와, 인산 트리크레딜, 인산 트리옥틸, 인산 옥틸디페닐, 인산 트리시클로헥실 등의 인산 에스테르류와, 프탈산 디부틸, 프탈산 디옥틸, 프탈산 디라우릴, 프탈산 디시클로헥실 등의 프탈산 에스테르류와, 올레인산 부틸, 디에틸렌글리콜 디벤조에이트, 세바신산 디옥틸, 세바신산 디부틸, 아디프산 디옥틸, 트리멜리트산 트리옥틸, 시트르산 아세틸 트리에틸, 말레산 옥틸, 말레산 디부틸, 초산 에틸 등의 카르복실산 에스테르류와, 이소프로필비페닐, 이소아밀비페닐, 염소화 파라핀, 디이소프로필나프탈렌, 1,1-디톨릴에탄, 1,2-디톨릴에탄, 2,4-다이터셔리 아미노페놀, N, N-디부틸-2-부톡시-5-터트-옥틸 아니린을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 유기 용매는 단독으로 또는 조합하여 사용될 수도 있다. 전술된 용매 중에서, 파라핀 탄화수소는 전기 영동 입자(241)의 분산액으로서 특히 바람직하다.
용매(242)와 전기 영동 입자(241)로 이루어진 광 확산층(240)에서, 전기 영동 입자(241)의 농도는 이로써 제한되는 것은 아니나, 0.01 중량% 내지 0.4 중량% 인 것이 바람직하며, 특히, 0.1 중량% 내지 0.3 중량%인 것이 더욱 바람직하다. 전기 영동 입자(241)의 농도가 상기 범위보다 작은 경우, 전기 영동 입자(241)의 함량이 적어 공유 모드에서 광 확산 효과가 미비하며, 전기 영동 입자(241)의 농도가 상기 범위보다 큰 경우 전기 영동 입자(241)의 분산성이 저하되어 광 확산층(240)의 광 투과율이 저하될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 프라이버시 보호 필름은 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 광 투과 영역과 광 차단 영역을 포함하는 광 제어층 및 전기 영동 입자를 포함하는 광 확산층을 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 3a 및 도 3b를 참조한다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 프라이버시 보호 필름을 구동하는 경우, 보안 모드와 공유 모드를 설명하기 위한 단면도이다. 구체적으로 도 3a는 보안 모드를 설명하기 위한 도면이며, 도 3b는 공유 모드를 설명하기 위한 도면이다.
먼저 도 2a에 도시된 프라이버시 보호 필름(200)의 경우 제1 전극(250) 및 제2 전극(260)에 전압이 인가되지 않은 경우를 나타내었다. 제1 전극(250) 및 제2 전극(260)에 전압이 인가되지 않는 경우, 광 확산층(240)에서 전기 영동 입자(241)가 용매(242)에 분산되며, 전기 영동 입자(241)에 의하여 프라이버시 보호 필름(200)의 전체적인 광 투과율이 저하될 수 있다.
제1 전극 및 제2 전극에 서로 다른 전위의 직류 전압이 인가되는 경우, 제1 전극 및 제2 전극 사이에 전계가 형성되며, 전하를 띄는 대전 입자인 전기 영동 입자는 쿨롱력에 의하여 용매 내에서 이동하게 된다. 보다 구체적으로, 제1 전극 및 제2 전극에 전압이 인가되면, 전기 영동 입자는 전기 영동 입자가 띄는 전하와 반대 전위가 인가된 전극으로 이동하게 된다.
도 3a를 참조하면, 프라이버시 보호 필름(300a)은 보안 모드로 동작된다. 보안 모드에서는 전기 영동 입자(341a)가 제1 전극(250) 상에 부착되도록 배치된다. 예를 들어, 전기 영동 입자(341a)가 음의 전하(negative charge)를 띄는 경우, 제1 전극(250)에 양의 전압이 인가되고 제2 전극(260)에 음의 전압이 인가될 수 있다. 이때, 전기 영동 입자(341a)는 광 제어층(230)의 광 차단 영역(232) 상에 배치된 제1 전극(250)으로 이동하여 제1 전극(250)의 표면에 부착된다.
전기 영동 입자(341a)가 제1 전극(250) 표면에 부착되면 광 제어층(230)을 통과하는 광은 전기 영동 입자(241)와의 충돌 없이 광 확산층(240)을 통과할 수 있다. 이때, 광은 광 제어층(230)의 광 투과 영역(231) 및 광 차단 영역(232)에 의해 시야각이 제한된다. 구체적으로, 도 3a를 참조하면, 일정 각도(Θv)를 초과하는 시야각으로 입사되는 광(점선)은 광 차단 영역(232)에 의해 차단되고, 일정 각도(Θv) 이하의 시야각으로 입사되는 광(실선)은 광 차단 영역(232)에 차단되지 않고 광 투과 영역(231)을 통하여 광 제어층(230)을 통과하게 된다. 한편, 광 제어층(230)의 광 차단 영역(232)의 높이 “H”, 폭 “W” 및 간격 “P”과 같은 기하학적 파라미터에 의하여 시야각이 결정된다.
따라서, 보안 모드에서는 전기 영동 입자(341a)가 제1 전극(250) 상에 배치되고, 광 투과 영역(231) 및 광 차단 영역(232)을 포함하는 광 제어층(230)에 의하여 특정 시야각 이상에서는 광 투과율이 크게 저하됨으로써 보안 모드를 제공할 수 있다. 예를 들어, 광 차단 영역(232)의 높이는 100 ㎛ 이고, 폭은 15 ㎛이며, 간격은 45㎛일 수 있다. 이때, 45°의 시야각에서 프라이버시 보호 필름(300a)의 광 투과율은 5% 이하일 수 있고, 더욱 바람직하게는 3% 이하일 수 있다.
도 3b를 참조하면, 프라이버시 보호 필름(300b)은 공유 모드로 동작된다. 공유 모드에서는 전기 영동 입자(341b)가 제2 전극(260) 상에 부착되도록 배치된다. 예를 들어, 전기 영동 입자(341b)가 음의 전하(negative charge)를 띄는 경우, 제1 전극(250)에 음의 전압이 인가되고 제2 전극(260)에 양의 전압이 인가될 수 있다. 이때, 전기 영동 입자(341b)는 광 제어층(230)과 이격된 제2 필름(220) 상에 배치된 제2 전극(260)으로 이동하여, 제2 전극(260)의 표면에 부착된다. 이때, 제2 전극(260)은 제2 필름(220)의 전면에 배치된 구조를 가지는 경우, 전기 영동 입자(341b)는 제2 전극(260)의 전면에 부착됨으로써 광 제어층(230)의 상부를 모두 덮는 구조로 배치될 수 있다.
전기 영동 입자(341b)가 제2 전극(260) 표면에 부착되면 광 제어층(230)을 통과하는 광은 광 확산층(240)을 통과하게 되고, 이때, 광은 제2 전극(260) 표면에 배치된 전기 영동 입자(341b)와 충돌하게 된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 프라이버시 보호 필름(300b)에 포함된 전기 영동 입자(341b)는 중공 입자를 포함하며, 이로 인해, 광 제어층(230)을 통과한 광은 전기 영동 입자(341b)와 충돌하여 산란하게 된다.
즉, 광 투과 영역(231) 및 광 차단 영역(232)을 포함하는 광 제어층(230)을 통과하여 시야각이 제한된 광은 제2 전극(260)의 전면에 배치된 전기 영동 입자(341b)에 의하여 확산됨으로써, 광 제어층(230)에 의한 시야각 제어 효과가 무효화된다. 따라서, 공유 모드에서는 전기 영동 입자(341b)가 제2 전극(260) 상에 배치되고, 광 조절층에 의해 제한되었던 시야각에서의 광 투과율이 크게 향상될 수 있다. 예를 들어, 광 차단 영역(232)의 높이는 100 ㎛이고, 폭은 15 ㎛이며, 간격은 45㎛일때, 45°의 시야각에서 프라이버시 보호 필름(300b)의 광 투과율은 30% 이상일 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, 광 투과 영역과 광 차단 영역을 포함하는 광 제어층에 의해 시야각이 제어된 광을 전기 영동 입자를 포함하는 광 확산층을 이용하여 그대로 사용하거나 산란시킴으로써, 보안 모드 및 공유 모드를 필요에 따라 자유롭게 전환될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 프라이버시 보호 필름은 및 전기 변색(electro-chromic) 물질을 이용한 전환 가능한 프라이버시 보호 장치와 비교하여, 보안 모드 상태에서 측면 투과율이 불량하거나 광 흡수 능력이 떨어진다는 문제점을 개선하고, 모드 변환 성능 및 구동 안정성이 우수하다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 프라이버시 보호 필름을 설명하기 위한 단면도이다. 도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 프라이버시 보호 필름(400)은 제1 필름(210), 제2 필름(220), 제1 전극(450), 제2 전극(260), 광 제어층(230) 및 분산된 전기 영동 입자(241)를 포함하는 광 확산층(240)을 포함한다. 도 4에 도시된 프라이버시 보호 필름(400)은 제1 전극의 형상을 제외하고는 도 2a에 도시된 프라이버시 보호 필름(200)과 실질적으로 동일하므로, 중복 설명은 생략한다.
도 4를 참조하면, 제1 전극(450)은 광 제어층(230)의 광 차단 영역(232) 상에 배치되고, 제1 전극(450)의 폭(d1)은 광 차단 영역(232)의 폭(W) 보다 작다. 이로 인해, 제1 전극(450)의 양단은 광 차단 영역(232)의 양단 보다 내측에 위치하여 단차가 형성될 수 있다.
광 차단 영역(232) 상에 배치되는 제1 전극(450)이 광 차단 영역(232) 보다 작은 폭을 가짐으로써, 보안 모드 시 광 제어층(230)에 의해 제어되는 시야각에서도 광 투과율이 향상되어 보안 모드의 성능이 저하되는 문제를 방지할 수 있다. 즉, 보안 모드 시, 제1 전극(450)의 측면에 배치되는 전기 영동 입자(241)에 의해 차단되어야 할 광의 일부가 산란되는 현상을 억제할 수 있다.
도 4에 따른 프라이버시 보호 필름(400)의 향상된 성능을 설명하기 위하여 도 5a 및 도 5b를 참조하도록 한다.
도 5a 및 도 5b는 전극의 폭 변화에 따른 보안 모드에서의 성능 향상을 설명하기 위한 단면도이다. 구체적으로, 도 5a는 제1 전극(250)의 폭과 광 차단 영역(232)의 폭이 동일한 경우, 보안 모드에서 광의 진행을 표현한 단면도이며, 도 5b는 제1 전극(45)의 폭이 광 차단 영역(232)의 폭보다 작은 경우, 보안 모드에서 광의 진행을 표현한 단면도이다.
도 5a를 참조하면, 제1 전극(250) 및 제2 전극(260)에 전압이 인가되어 보안 모드가 구동되는 경우, 제1 전극(250)과 제2 전극(260) 사이에 전계가 발생한다. 이때, 제1 전극(250)의 측면에도 전계가 발생하게 되어, 전기 영동 입자(541a)의 일부가 제1 전극(250)의 측면에 배치될 수 있다. 이때, 광 차단 영역(232) 및 광 차단 영역(232) 상에 배치된 전극에 의하여 차단되는 광의 일부는 제1 전극(250)의 측면에 배치된 전기 영동 입자(541a)와 충돌하여 차단되지 않고 산란하여 프라이버시 보호 필름의 상부를 출사하는 현상이 발생할 수 있다. 즉, 제1 전극(250)의 측면에 배치되는 전기 영동 입자(541a)에 의해 보안 모드에서 제한되는 시야각에서도 광의 산란에 의해 광 투과율이 증가하게 되고, 결과적으로 광 제어층(230)의 기능이 저하되는 문제점이 발생할 수 있다.
이와 달리, 도 5b를 참조하면, 프라이버시 보호 필름의 제1 전극(450)이 폭이 광 차단 영역(232)의 폭보다 작도록 형성되어, 제1 전극(450)과 광 차단 영역(232) 사이에 단차가 발생한다. 보안 모드가 구동되어 제1 전극(450) 측면에 전계가 발생하여 제1 전극(450) 측면에 전기 영동 입자(541b)가 배치되어도, 전기 영동 입자(541b)는 제1 전극(450)과 광 차단 영역(232) 사이의 단차 부분에 배치될 수 있고, 광 차단 영역(232)을 벗어나도록 배치되지 않는다. 도 5a와 비교하면, 도 5b에 도시된 프라이버시 보호 필름에서는 광 제어층(230)에 의해 차단되는 광이 돌출된 전기 영동 입자(541b)와 충돌하지 않으므로 보안 모드에서 제한되는 시야각에서의 예상치 못한 광의 산란 현상을 억제할 수 있다. 따라서, 광 제어층(230)의 기능 저하를 최소화할 수 있다.
도 4를 참조하면, 제1 전극(450)의 일단과 광 차단 영역(232)의 일단의 거리(d2)는 0.2 ㎛ 내지 3.0 ㎛일 수 있다. 제1 전극(450)의 일단과 광 차단 영역(232)의 일단의 거리(d2)는 적어도 하나의 전기 영동 입자(241)의 직경 정도로 설정함으로써, 전기 영동 입자(241)가 제1 전극(450)의 측면에 배치되어도 전기 영동 입자(241)가 광 차단 영역(232)의 측면보다 돌출되어 제한되는 시야각에서의 광과 충돌되지 않도록, 전기 영동 입자(241)를 수용하는 공간이 형성될 수 있다.
이하에서는 실시예 및 비교예를 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 1
바인더 수지로 폴리에스테르(ET6000, 에스케이케미칼사 제조) 2.0그램을 염화메틸렌 45.0그램에 용해시킨 후 2.0㎛ 크기의 SiO2 중공 입자 1.5그램을 혼합한 후 0.3mm의 지르코니아 비드가 60부피 퍼센트로 충진 되어있는 광구병에 넣은 후 12시간 동안 분산을 진행하여 평균입도가 반투명의 현탁 분산액을 제조하였다. 상기와 같이 제조된 현탁 분산액에서 지로코니아 비드를 분리한 후 전하 조절제로 세틸트리메틸 암모늄 브로마이드(cetyltrimethyl ammonium bromide reaction, CTAB) 0.01그램, 폴리이소부틸렌 숙신이미드(polyisobutylene succinimide) 0.15그램, 염화메틸렌 280.0그램을 첨가하여 혼합 용액을 제조하였다.
혼합 용액을 이소파라핀계 용매(Isopar G) 600.0그램에 적하하여 전기 영동 입자를 제조하였다. 이를 70℃에서 염화메틸렌 및 이소파라핀 용매를 증류하여 농축한 후 원심분리로 세정한 후 Isopar G를 이용하여 농도가 0.2 중량%가 되도록 전기 영동 입자 현탁액을 제조하였다.
폭 15㎛, 피치 45㎛, 높이 150㎛ 를 가지는 광 차단 영역를 포함하는 하부 필름을 마련하고, 광 차단 영역 상단에 500Å의 두께로 인듐 주석 산화물(ITO)을 증착 및 패턴화 하여 제1 전극을 형성한다. 제1 전극 상부에 인듐 주석 산화물이 증착된 면저항 15Ω/□인 기판을 제2 전극으로 사용하여, 제1 전극과 제2 전극 사이의 간격이 100㎛가 되도록한 다음, 제조된 전기 영동 입자 현탁액을 주입함으로써, 프라이버시 보호 필름을 제조하였다.
실시예 2
농도가 0.05 중량%가 되도록 전기 영동 입자 현탁액을 제조하여, 제1 전극과 제2 전극 사이에 주입하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 프라이버시 보호 필름을 제조하였다.
실시예 3
농도가 0.1 중량%가 되도록 전기 영동 입자 현탁액을 제조하여, 제1 전극과 제2 전극 사이에 주입하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 프라이버시 보호 필름을 제조하였다.
실시예 4
농도가 0.4 중량%가 되도록 전기 영동 입자 현탁액을 제조하여, 제1 전극과 제2 전극 사이에 주입하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 프라이버시 보호 필름을 제조하였다.
비교예 1
폭 15㎛, 피치 45㎛, 높이 150㎛를 가지는 광 차단 영역를 포함하는 프라이버시 보호 필름을 마련하였다. 비교예 1에 따른 프라이버시 보호 필름은 도 1a에 도시된 구조를 가진다.
비교예 2
PET 필름 상에 아크릴레이트 수지를 이용하여 폭 15㎛, 피치 45㎛, 높이 150㎛를 가지는 복수의 홈부를 포함하는 미세 구조층을 형성한 다음 미세 구조층의 홈부 내부에 PEDOT/PSS로 제1 전극을 형성하였다. 이후, 미세 구조층의 홈부에 전기 변색 물질(예를 들어, PEDOT을 포함)을 주입하여 경화시켰다. 미세 구조층 상부에 인듐 주석 산화물이 증착된 면저항 15Ω/□인 기판을 제2 전극으로 사용하여, 미세 구조층에 전기 변색 물질이 포함된 프라이버시 보호 필름을 제조하였다. 비교예 2에 따른 프라이버시 보호 필름은 도 1b에 도시된 구조를 가진다.
실험예 1 - 시야각에 따른 광투과율 측정
실시예 1, 비교예 1 및 비교예 2에 따른 프라이버시 보호 필름은 Autronics社의 DMS-803 장비를 사용하여, 보안 모드 및 공유 모드 구동 시 0° 및 45°의 시야각에서의 광 투과율을 측정하였다. 비교예 1의 경우, 별도의 공유 모드가 존재하지 않는 바, 보안 모드만을 측정하였다.
측정 결과는 표 1에 표시하였다.
실시예 1 비교예 1 비교예 2
시야각 보안 모드 공유 모드 보안 모드 공유 모드 보안 모드 공유 모드
0 57.56% 56.59% 67.27% - 29.7% 37.3%
45 2.31% 33.02% 1.34% - 5.4% 24.1%
80 1.02% 30.99% 0.32% - - -
표 1을 참조하면, 실시예 1에 다른 프라이버시 보호 필름은 비교예 1과 유사한 성능의 보안 모드를 제공한다. 또한, 실시예 1과 비교예 2를 비교하면, 서로 동일한 크기의 광 차단 영역을 가지고 있으나, 종래의 전기변색 물질을 사용한 프라이버시 보호 필름에 비하여, 전기 영동 입자를 사용한 실시예 1에 따른 프라이버시 보호 필름이 0°의 시야각에서 현저히 우수한 광투과율을 나타내는 것을 확인할 수 있다. 뿐만 아니라, 비교예 2에 비하여, 실시예 1에 따른 프라이버시 보호 필름은 공유 모드인 경우, 45°의 시야각, 즉, 측면에서도 광투과율이 높은 것을 확인할 수 있다. 표 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 프라이버시 보호 필름은 보안 모드와 공유 모드의 전환이 용이하고, 공유 모드에서 광 투과율이 우수한 것을 확인할 수 있다.
실험예 2 - 전기 영동 입자의 농도에 따른 프라이버시 보호 필름 성능 평가
Autronics社의 DMS-803 장비를 사용하여, 실시예 1 내지 4에 따른 프라이버시 보호 필름의 공유 모드 시 여러 시야각에서의 광 투과율을 측정하였다. 이와 함께, 비교예 1에 따른 프라이버시 보호 필름도 여러 시야각에서의 광 투과율을 측정하였다.
측정 결과는 도 6에 표시하였다.
도 6을 참조하면, 전기 영동 입자의 농도가 0.2 중량%인 실시예 1의 경우, 여러 시야각에서 전반적으로 높은 광 투과율을 나타내었는바, 공유 모드 시 여러 시야각에서도 화상이 충분히 인식될 수 있음을 알 수 있다. 이와 대조적으로, 전기 영동 입자의 농도가 각각 0.05 중량% 및 0.1 중량%인 실시예 2 및 3은 35° 이상의 시야각에서 비교예 1에 비하여 높은 광 투과율을 나타내지만, 실시예 1에 비해서는 낮은 광 투과율을 나타낸다. 이를 통해, 전기 영동 입자의 농도가 낮으면 공유 모드에서 광을 확산시키는 기능이 상대적으로 부족한 것을 확인할 수 있다.
한편, 전기 영동 입자의 농도가 0.4 중량%인 실시예 4의 경우, 35° 이상의 시야각에서 비교예 1에 비하여 현저히 높은 광투과율을 나타내고 있으나, 0° 이상의 시야각에서 실시예 1에 비하여 낮은 광 투과율을 나태나는 것을 확인할 수 있었다. 이를 통해, 전기 영동 입자의 농도가 높으면 전반적으로 분산도가 저하되어 광투과율을 저하시키는 것을 알 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 프라이버시 보호 필름 및 표시 패널을 포함할 수 있다. 이때, 프라이버시 보호 필름은 도 2a 또는 도 4에 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 전기 영동 입자를 사용함으로써 보안 모드 및 공유 모드의 변환이 빠르고 구동 안정성이 우수하며, 이로 인해, 안정적인 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 광을 투과하는 광 투과 영역 및 광 투과 영역 사이에 배치되어 특정 방향의 광을 차단하는 광 차단 영역을 포함하는 광 제어층, 광 제어층의 광 차단 영역 상에 배치된 복수의 제1 전극, 복수의 제1 전극과 일정한 간격으로 이격된 제2 전극 및 광 제어층과 제2 전극 사이에 배치되고, 전기 영동 입자를 포함하는 광 확산층을 포함한다.
광 투과 영역 및 광 차단 영역은 두께 방향과 수직한 일 방향으로 교번적으로 배열되고, 두께 방향과 수직한 다른 방향으로 연장된 형상을 가질 수 있다.
광 차단 영역은 80 ㎛ 내지 120 ㎛의 높이, 15 ㎛ 내지 20 ㎛의 폭 및 30 ㎛ 내지 60 ㎛의 간격을 가질 수 있다.
광 확산층은 용매 및 용매에 분산된 전기 영동 입자를 포함할 수 있다.
전기 영동 입자의 농도는 전체 광 확산층에 대하여 0.01 중량% 내지 0.4 중량%일 수 있다.
전기 영동 입자는 중공 입자(hollow particle), 전하 조절제(CCA), 바인더 수지(binder resin) 및 계면 활성제(surfactant)를 포함할 수 있다.
전기 영동 입자는 중공 입자가 코어(core)를 이루고, 전하 조절제가 중공 입자를 둘러싸며, 계면 활성제가 전하 조절제를 둘러싸는 구조를 가질 수 있다.
중공 입자는 0.1 ㎛내지 5 ㎛의 직경을 가지고, 중공 부분에 공기(air)를 포함하는 유기 입자, 무기 입자 또는 유-무기 복합 입자 일 수 있다.
전기 영동 입자는 복수의 제1 전극 또는 제2 전극 상에 배치될 수 있다.
복수의 제1 전극의 각각의 폭은 광 차단 영역의 폭보다 작을 수 있다.
복수의 제1 전극의 일 단과 광 차단 영역의 일 단의 거리는 0.2㎛ 내지 3.0㎛일 수 있다.
복수의 제1 전극 및 제2 전극에 제1 직류 전압이 인가되는 경우, 전기 영동 입자는 복수의 제1 전극 상에 배치되어, 45°의 시야각에서의 프라이버시 보호 필름의 광투과율은 5% 이하이고, 복수의 제1 전극 및 제2 전극에 제2 직류 전압이 인가되는 경우, 전기 영동 입자는 제2 전극 상에 배치되어, 45°의 시야각에서의 프라이버시 보호 필름의 광투과율은 30% 이상일 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, 이때, 프라이버시 보호 필름은 두께 방향과 수직한 일 방향으로 반복되는 광 투과 영역 및 광 차단 영역을 포함하는 제1 필름, 제1 필름과 일정 간격을 두고 서로 마주보는 제2 필름, 제1 필름의 광 차단 영역 상에 배치된 제1 전극, 제2 필름의 전면에 배치된 제2 전극 및 제1 필름과 제2 필름 사이에 배치된 전기 영동 입자를 포함한다.
전기 영동 입자는 중공 입자(hollow particle), 전하 조절제(CCA), 바인더 수지(binder resin) 및 계면 활성제(surfactant)를 포함할 수 있다.
전기 영동 입자는 제1 전극 및 제2 전극에 인가되는 전압의 전위차에 따라 제1 전극 또는 제2 전극 상에 배치될 수 있다.
광 차단 영역은 두께 방향과 수직한 다른 방향으로 연장된 형상을 가지고, 광 차단 영역은 80 ㎛ 내지 120 ㎛의 높이, 15 ㎛ 내지 20 ㎛의 폭 및 30 ㎛ 내지 60 ㎛의 간격을 가질 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.
200: 프라이버시 보호 필름
210: 제1 필름
220: 제2 필름
230: 광 제어층
231: 광 투과 영역
232: 광 차단 영역
240, 340a, 340b: 광 확산층
241, 341a, 341b: 전기 영동 입자
242: 용매
250, 450: 제1 전극
260: 제2 전극

Claims (16)

  1. 광을 투과하는 광 투과 영역 및 상기 광 투과 영역 사이에 배치되어 특정 방향의 광을 차단하는 광 차단 영역을 포함하는 광 제어층;
    상기 광 제어층의 상기 광 차단 영역 상에 배치된 복수의 제1 전극;
    상기 복수의 제1 전극과 일정한 간격으로 이격된 제2 전극; 및
    상기 광 제어층과 상기 제2 전극 사이에 배치되고, 전기 영동 입자를 포함하는 광 확산층을 포함하는, 프라이버시 보호 필름.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광 투과 영역 및 상기 광 차단 영역은 두께 방향과 수직한 일 방향으로 교번적으로 배열되고, 두께 방향과 수직한 다른 방향으로 연장된 형상을 가지는, 프라이버시 보호 필름.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 광 차단 영역은 80 ㎛ 내지 120 ㎛의 높이, 15 ㎛ 내지 20 ㎛의 폭 및 30 ㎛ 내지 60 ㎛의 간격을 가지는, 프라이버시 보호 필름.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 광 확산층은 용매 및 상기 용매에 분산된 상기 전기 영동 입자를 포함하는, 프라이버시 보호 필름.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 전기 영동 입자의 농도는 전체 광 확산층에 대하여 0.01 중량% 내지 0.4 중량%인, 프라이버시 보호 필름.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전기 영동 입자는 중공 입자(hollow particle), 전하 조절제(CCA), 바인더 수지(binder resin) 및 계면 활성제(surfactant)를 포함하는, 프라이버시 보호 필름.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 전기 영동 입자는 상기 중공 입자가 코어(core)를 이루고, 상기 전하 조절제가 상기 중공 입자를 둘러싸며, 상기 계면 활성제가 상기 전하 조절제를 둘러싸는 구조를 가지는, 프라이버시 보호 필름.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 중공 입자는 0.1 ㎛내지 5 ㎛의 직경을 가지고, 중공 부분에 공기(air)를 포함하는 유기 입자, 무기 입자 또는 유-무기 복합 입자인, 프라이버시 보호 필름.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 전기 영동 입자는 상기 복수의 제1 전극 또는 상기 제2 전극 상에 배치된, 프라이버시 보호 필름.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 제1 전극의 각각의 폭은 상기 광 차단 영역의 폭보다 작은, 프라이버시 보호 필름.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 복수의 제1 전극의 일 단과 상기 광 차단 영역의 일 단의 거리는 0.2㎛ 내지 3.0㎛인, 프라이버시 보호 필름.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 제1 전극 및 제2 전극에 제1 직류 전압이 인가되는 경우, 상기 전기 영동 입자는 상기 복수의 제1 전극 상에 배치되어, 45°의 시야각에서의 상기 프라이버시 보호 필름의 광투과율은 5% 이하이고,
    상기 복수의 제1 전극 및 제2 전극에 제2 직류 전압이 인가되는 경우, 상기 전기 영동 입자는 상기 제2 전극 상에 배치되어, 45°의 시야각에서의 상기 프라이버시 보호 필름의 광투과율은 30% 이상인, 프라이버시 보호 필름.
  13. 표시 패널; 및
    상기 표시 패널의 일면 상의 프라이버시 보호 필름을 포함하며,
    상기 프라이버시 보호 필름은:
    두께 방향과 수직한 일 방향으로 반복되는 광 투과 영역 및 광 차단 영역을 포함하는 제1 필름;
    상기 제1 필름과 일정 간격을 두고 서로 마주보는 제2 필름;
    상기 제1 필름의 광 차단 영역 상에 배치된 제1 전극;
    상기 제2 필름의 전면에 배치된 제2 전극; 및
    상기 제1 필름과 상기 제2 필름 사이에 배치된 전기 영동 입자를 포함하는, 표시 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 전기 영동 입자는 중공 입자(hollow particle), 전하 조절제(CCA), 바인더 수지(binder resin) 및 계면 활성제(surfactant)를 포함하는, 표시 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 전기 영동 입자는 상기 제1 전극 및 제2 전극에 인가되는 전압의 전위차에 따라 상기 제1 전극 또는 상기 제2 전극 상에 배치된, 표시 장치.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 광 차단 영역은 두께 방향과 수직한 다른 방향으로 연장된 형상을 가지고,
    상기 광 차단 영역은 80 ㎛ 내지 120 ㎛의 높이, 15 ㎛ 내지 20 ㎛의 폭 및 30 ㎛ 내지 60 ㎛의 간격을 가지는, 표시 장치.
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