KR20230098961A - 시야각 제어 필름 및 이를 포함하는 표시장치 - Google Patents

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박민수
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Abstract

실시예에 따른 시야각 제어 필름은, 제1 전극; 상기 제1 전극과 이격되어 마주하는 제2 전극; 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 배치되는 광 변환층; 및 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 인가되는 전압 조절을 통해서 상기 광 변환층의 시야각을 조절하는 제어부; 를 포함하고, 상기 광 변환층은 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에서 이격 배치되는 복수의 격벽; 및 상기 격벽 사이에 형성되고 상기 제1 전극을 따라 일정 간격으로 배치된 복수의 수용부; 상기 복수의 수용부 각각에 마련되는 광 차단 입자;를 포함하고, 상기 제어부는 광시야각으로 동작하는 셰어 모드에서 펄스 전압을 인가하는 것을 특징으로 한다.

Description

시야각 제어 필름 및 이를 포함하는 표시장치{Viewing angle control film and display device comprising the same}
본 발명은 시야각 제어 필름 및 이를 포함하는 표시장치에 관한 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 영상을 표시하기 위한 표시장치에 대한 요구가 다양한 형태로 증가하고 있다. 이에 따라, 최근에는 액정표시장치, 발광표시장치, 유기 발광 표시장치, 마이크로 발광 표시장치, 양자점 발광 표시장치 등과 같은 여러 가지 표시장치가 활용되고 있다.
이러한 표시장치는 사용자가 다양한 각도 방향에서 영상을 볼 수 있도록 하기 위해 넓은 시야각을 갖도록 개발되는 것이 일반적이다. 그러나, 표시장치의 시야각이 넓은 경우 오히려 제품의 특성에 악영향을 미치는 경우가 발생할 수 있어, 좁은 시야각을 요구하기도 한다.
예를 들어, 은행의 입출금장치(ATM)의 경우, 사용자가 개인정보를 입력하게 될 때 주위의 다른 사람이 개인정보를 인지하지 못하도록 하는 것이 요구되므로 표시장치의 시야각이 좁은 것이 더 바람직하다. 또한, 차량의 네비게이션 시스템의 경우 표시장치의 시야각이 넓은 경우, 야간 운행시 차량의 전면 유리창(Wind Shield)에 빛이 반사되어 운전자의 안전운행에 악영향을 줄 수 있다. 또한, 컴퓨터나 휴대폰의 경우, 사용자가 프라이버시가 노출되는 것을 원하지 않는 경우에도 표시장치의 시야각이 넓은 것이 오히려 사용자의 요구와 상반된다.
따라서, 요구되는 상황에 적합하게 시야각을 조절할 수 있는 시야각 제어 필름에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
시야각 제어 필름은 광의 이동 경로를 제어하여, 특정 방향으로의 광은 차단하고, 특정 방향으로의 광은 투과시켜 사용자의 시야각을 제어할 수 있다.
이러한 시야각 제어 필름은 사용자가 시야각 제어를 온-오프 할 수 있는데, 전기적 신호에 따라 광 차단 입자의 분산 및 응집에 의해 특정 방향으로의 광을 차단하거나, 특정 방향으로의 광을 투과할 수 있다.
시야각 제어 필름이 입사된 광을 일정 각도 범위 이상으로 출사되도록 하는 셰어(share) 모드에서 장기간 구동하게 될 경우, 광 차단 입자의 뭉침 현상이 발생한다. 광 차단 입자의 뭉침 현상이 발생하면 전기적 신호에 대한 반응성이 떨어지게 되어 셰어 모드에서는 측면 시야에서의 휘도 감소 내지는 흑점 불량으로 드러나고, 프라이빗 모드 전환시에는 얼룩 불량의 문제점이 나타나게 된다.
본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위한 것으로서, 셰어 모드에서 장기간 구동시에도 측면 시야에서의 휘도 감소 내지는 흑점 불량 발생을 방지하고, 동시에 프라이빗 모드 전환시 얼룩 불량의 발생을 방지하기 위한 것이다.
전술한 과제를 해결하기 위한 수단으로, 본 발명은 다음과 같은 특징이 있는 실시예를 가진다.
실시예에 따른 시야각 제어 필름은, 제1 전극; 상기 제1 전극과 이격되어 마주하는 제2 전극; 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 배치되는 광 변환층; 및 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 인가되는 전압 조절을 통해서 상기 광 변환층의 시야각을 조절하는 제어부; 를 포함하고, 상기 광 변환층은 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에서 이격 배치되는 복수의 격벽; 및 상기 격벽 사이에 형성되고 상기 제1 전극을 따라 일정 간격으로 배치된 복수의 수용부; 상기 복수의 수용부 각각에 마련되는 광 차단 입자;를 포함하고, 상기 제어부는 광시야각으로 동작하는 셰어 모드에서 펄스 전압을 인가하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는 상기 셰어 모드에서 제2 전압과 0 V 전압 사이에서 스윙하는 펄스 전압을 인가한다.
상기 제어부는 상기 셰어 모드에서 정극성을 갖는 제2 전압과 부극성을 갖는 제3 전압 사이에서 스윙하는 펄스 전압을 인가한다.
상기 제2 전압의 절대 값 크기는 상기 제3 전압의 절대 값 크기보다 큰 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는 협시야각으로 동작하는 프라이빗 모드에서 상기 셰어 모드로 전환될 때, 소정의 기간 동안 상기 제2 전압보다 더 큰 제1 전압을 인가한다.
상기 제어부는 제2 전압과 제3 전압 사이에서 스윙하는 제1 펄스 전압; 및 제4 전압과 제5 전압 사이에서 스윙하는 제2 펄스 전압;을 교번하여 공급하되,
상기 제4 전압은 상기 제2 전압보다 큰 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는 제1 구간동안 상기 제1 펄스를 공급하고, 상기 제1 구간 보다 긴 제2 구간 동안 상기 제2 펄스 전압을 공급한다.
상기 제2 전압 및 상기 제4 전압은 정극성 전압이고, 상기 제3 전압 및 상기 제5 전압은 부극성 전압인 것을 특징으로 한다.
상기 제3 전압의 절대값 크기는 상기 제5 전압의 절대값 크기보다 큰 것을 특징으로 한다.
상기 제2 전압의 절대값 크기는 상기 제3 전압의 절대값 크기보다 크고, 상기 제4 전압의 절대값 크기는 상기 제5 전압의 절대값 크기보다 큰 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는 협시야각으로 동작하는 프라이빗 모드에서 상기 셰어 모드로 전환될 때, 소정의 기간 동안 상기 제4 전압보다 큰 제1 전압을 인가하는 것을 특징으로 한다.
실시예에 따른 표시장치는 화소들이 배치되고 영상을 표시하는 표시패널; 시야각 제어 필름;을 포함하고, 상기 시야각 제어 필름은 상기 표시패널 상에 배치되어 상기 표시패널로부터 출사되는 광을 일정 각도 범위 내로만 출사되도록 제어하는 프라이빗 모드 또는 상기 표시패널로부터 출사되는 광을 일정 각도 범위 이상으로 출사되도록 제어하는 셰어 모드로 동작한다.
본 발명의 실시예에 따른 시야각 제어 필름 및 이를 포함하는 표시장치는 셰어 모드에서 장기간 구동시에도 측면 시야에서의 휘도 감소 내지는 흑점 불량 발생을 방지하고, 동시에 프라이빗 모드 전환시 얼룩 불량의 발생을 방지할 수 있다.
도 1은 시야각 제어 필름의 사시도를 도시한 도면이다.
도 2는 시야각 제어 필름 구동전압의 파형도이다.
도 3은 프라이빗 모드에서 광 경로를 설명하기 위한 도 1의 일부 도면이다.
도 4는 셰어 모드에서 광 경로를 설명하기 위한 도 1의 일부 도면이다.
도 5는 수용부 내에서의 광 차단 입자의 상태를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 시야각 제어 필름 구동전압의 파형도이다. 도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 시야각 제어 필름 구동전압의 파형도이다.
도 8은 제3 모드에서 수용부 내에서의 광 차단 입자가 분산되는 상태를 도시한 도면이다.
도 9는 제3 모드에서 수용부 내에서의 광 차단 입자가 서로 뭉쳐지는 상태를 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 시야각 제어 필름 구동전압의 파형도이다.
도 11은 제3 실시예에 따른 수용부 내에서의 광 차단 입자의 상태를 도시한 도면이다.
도 12는 측면 시야각의 휘도 변화를 제1,2,3 실시예 별로 비교한 그래프이다.
도 13은 일 실시 예에 따른 표시장치의 단면도이다.
본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 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 명세서 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.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예들을 상세히 설명한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소 명칭은 명세서 작성의 용이함을 고려하여 선택된 것으로서, 실제 제품의 부품 명칭과는 상이할 수 있다.
도 1은 시야각 제어 필름의 사시도를 도시한 도면이다. 도 2는 시야각 제어 필름 구동전압의 파형도이다. 도 3은 프라이빗 모드에서 광 경로를 설명하기 위한 도 1의 일부 도면이다. 도 4는 셰어 모드에서 광 경로를 설명하기 위한 도 1의 일부 도면이다.
시야각 제어 필름(10)은 제1 필름(100), 제2 필름(200), 광 변환층(500), 및 접착층(300)을 포함한다.
시야각 제어 필름(10)은 표시패널(미도시)에 결합되어 동작 모드에 따라 표시패널로부터 출사되는 광을 제어하는 표시장치를 구성할 수 있다. 예컨대, 시야각 제어 필름(10)은 표시패널에서 광이 출사되는 쪽에 결합되어서 표시패널로부터 출사되는 광이 일정 각도 범위 내로만 출사되도록 하고 일정 각도 범위를 벗어나는 광은 차폐함으로써, 표시패널로부터 출사되는 광을 제어할 수 있다. 또한, 시야각 제어 필름(10)은 표시패널로부터 출사되는 광이 일정 각도 범위 이상으로 출사되도록 할 수도 있다.
이하에서는 표시패널로부터 출사되는 광을 일정 각도 범위 내로만 출사되도록 하는 것을 프라이빗(private) 모드 (또는 협시야각 모드)라하고, 표시패널로부터 출사되는 광을 일정 각도 범위 이상으로 출사되도록 하는 것을 셰어(share) 모드 (또는 광시야각 모드)라 정의한다. 시야각 제어 필름(10)은 프라이빗 모드, 또는 셰어 모드로 전환되어 구동될 수 있다.
시야각 제어 필름(10)은 제1 필름(100), 제1 필름(100) 상에 배치된 제1 접착층(310), 제1 접착층(310) 상에 배치된 광 변환층(500), 광 변환층(500) 상에 배치된 제2 접착층(320), 제2 접착층(320) 상에 배치된 제2 필름(200), 및 광 변환층(500)에 인가되는 전기장의 크기를 조절하는 제어부(700)를 포함한다.
제1 필름(100)은 시야각 제어 필름(10)에서 가장 하측에 배치될 수 있다. 시야각 제어 필름(10)이 표시패널(미도시)에 결합될 경우 제1 필름(100)이 표시패널에 결합되는 부분일 수 있다. 제1 필름(100)은 투명 접착제 등을 통해 표시패널에 결합될 수 있다.
제1 필름(100)은 제1 베이스 필름(110) 및 제1 전극(120)을 포함한다. 제1 전극(120)은 제1 베이스 필름(110)의 상면 상에 배치될 수 있다. 제1 전극(120)은 투명한 전도성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 전극(120)은 크롬(Cr), 니켈(Ni), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag), 몰리브덴(Mo). 금(Au), 티타튬(Ti) 및 이들의 합금 중 적어도 하나의 금속을 포함할 수 있다. 제1 전극(120)은 시야각 제어 필름(10)에서 전기장을 형성하기 위한 것이다. 제1 전극(120)은 전원공급부(S) 에 연결되어 전원공급부(S)가 공급하는 전압에 따라 전기장 형성에 기여할 수 있다.
제2 필름(200)은 제1 필름(100)과 일정 거리로 이격되어 제1 필름(100)과 마주하여 배치될 수 있다. 제1 필름(100)과 제2 필름(200) 사이에는 제1,2 접착층(310, 320) 및 광 변환층(500)이 배치될 수 있다.
제2 필름(200)은 시야각 제어 필름(10)에서 가장 상측에 배치될 수 있다. 시야각 제어 필름(10)이 표시패널에 결합될 경우 제2 필름(200)은 표시패널로부터 출사되는 광이 최종적으로 통과되는 부분일 수 있다.
제2 필름(200)은 제1 필름(100)과 동일한 형상과 두께를 가질 수 있다. 제2 필름(200)은 제2 베이스 필름(120) 및 제2 전극(220)을 포함한다. 제2 전극(220)은 제2 베이스 필름(120)의 하면에 배치될 수 있다. 제2 전극(220)은 제1 전극(120)과 마찬가지로 투명한 전도성 물질을 포함할 수 있다. 제2 전극(220)은 전원공급부(S)에 연결되어 제1 전극(120)과 함께 전기장을 형성할 수 있다. 전원공급부(S)가 공급하는 전압에 따라 제1 전극(120) 및 제2 전극(220) 사이에 전기장이 형성되면, 도 4와 같이 셰어 모드가 구현될 수 있다. 그리고 전원공급부(S)가 전압을 공급하지 않으면 제1 전극(120) 및 제2 전극(220) 사이에 전기장이 형성되지 않기 때문에 도 3과 같이 프라이빗 모드가 구현될 수 있다.
광 변환층(500)은 제1 필름(100) 및 제2 필름(200) 사이에 배치될 수 있다. 구체적으로 광 변환층(500)은 제1 전극(120) 및 제2 전극(220) 사이에 배치될 수 있다. 광 변환층(500)은 복수의 수용부(550) 및 복수의 수용부(550)를 감싸는 루버층(510)을 포함한다.
수용부(550)는 루버층(510)에 의해 복수 개의 영역들로 구획된다. 수용부(550)는 분산액 및 광 차단 입자(CB)를 포함한다.
분산액은 광 차단 입자(CB)를 분산시키는 물질일 수 있다. 분산액은 투명한 물질을 포함할 수 있다. 분산액은 비극성 용매를 포함할 수 있다. 분산액은 광을 투과할 수 있는 물질을 포함할 수 있다. 일례로 분산액은 할로카본계 오일, 파라핀계오일 및 이소프로필 알코올 중 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있다. 광 차단 입자(CB)는 광 흡수 입자일 수 있다.
광 차단 입자(CB)는 색을 가질 수 있다. 광 차단 입자는 블랙 계열의 색을 가질 수 있다. 일례로 광 차단 입자(CB)는 금속 물질, 금속 산화물질 혹은 질화 물질과 같은 불투명 물질을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 카본(Carbon), 질화 실리콘(SiN), 질화 티타늄(TiN), 탄화 실리콘(SiC), 탄탈륨(Ta), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 산화 구리(CuO), 산화 알루미늄(Al2O3), 산화 철(Fe3O4) 그리고 산화 탄탈륨(Ta2O5) 중 선택된 어느 하나를 포함할 수 있다. 또한, 광 차단 입자(CB)는 광 흡수성이 우수한 유기 물질로 구비될 수도 있다. 광 차단 입자(CB)는 표면이 대전될 수 있다. 광 차단 입자(CB)는 인가된 전기장에 따라 일 방향으로 이동될 수 있다. 광 차단 입자(CB)는 오일(Oil)에 복수개의 카본(Carbon) 입자가 포함된 물질로 구비될 수 있으며, 카본 입자들이 광을 흡수함으로써 광을 차폐할 수 있다. 이 경우, 프라이빗 모드가 구현될 수 있다.
이하에서는, 광 차단 입자(CB)가 카본 입자를 포함하며 표면이 음의 전하로 대전된 것으로 가정하여 설명하기로 한다. 또한, 설명의 편의를 위해 전기장 용어 대신에 전기력(EF)으로 광 차단 입자(CB)의 이동 및 배치를 설명한다. 광 차단 입자(CB)가 음의 전하이므로, 광 차단 입자가 받는 전기적인 힘(이하, 전기력, EF: Electric Force)은 전기장의 방향과 반대가 되어 본 발명을 이해하는데 불편할 수 있기 때문이다. 루버층(510)은 일정 간격으로 이격되어 형성된 복수의 격벽(511)을 포함한다. 광 변환층(500) 내에서 격벽(511)과 수용부(550)는 일 방향을 따라 교대하여 배치될 수 있다. 격벽(511)과 수용부(550)는 일 방향에 대하여 동일하거나 상이한 폭을 가질 수 있다. 일 예에서 루버층(510)은 격벽(511)을 서로 연결하는 기저층(515)을 추가로 포함할 수 있다. 기저층(515)은 임프린팅 제조 방법에 따른 특징으로서, 시야각 제어 필름(10)을 구성하는데 반드시 필요한 구성은 아니다.
광 변환층(500)과 제1 필름(100) 사이, 또는 광 변환층(500)과 제2 필름(200) 사이에는 접착층이 배치될 수 있다. 예를 들어 광 변환층(500)과 제1 전극(120) 사이에는 제1 접착층(310)이 개재될 수 있다. 또한, 광 변환층(500)과 제2 전극(220) 사이에는 제2 접착층(320)이 개재될 수 있다.
접착층(310, 320)은 OCA(optical clear adhesive) 또는 OCR(optical clear resin) 일 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 광 변환층(500)과 제1 필름(100), 또는 광 변환층(500)과 제2 필름(200)을 접착시킬 수 있으면 다른 물질로 구성될 수 있다. 접착층(310, 320)은 투명한 물질로 구비될 수 있다.
전원공급부(S)는 제1 전극 및 제2 전극에 연결되어 시야각 제어 필름(10)의 구동 전압을 공급한다. 전원공급부(S)는 제1 전극에 제1 전압을 공급하고, 제2 전극에 제2 전압을 공급한다.
제어부(700)는 시야각 제어 필름(10)의 동작모드에 기초하여 시야각이 조절되도록 시야각 제어 필름(10)에 인가되는 전압을 조절할 수 있다. 제어부(700)는 시야각 제어 필름(10)의 동작 모드를 제1 모드, 제2 모드, 제3 모드로 결정할 수 있다. 제어부(700)는 시야각 제어 필름(10)의 동작 모드에 따라 전원공급부(S)의 출력 전압을 제어한다. 제어부(700)는 시야각 제어 필름(10)의 동작 모드에 따라 제1 전극 및 제2 전극 사이에 인가되는 전압을 조절할 수 있다.
도 2, 3을 참고하여 프라이빗 모드에서 시야각 제어 필름(10)의 동작을 설명하고, 도 2, 4를 참고하여 셰어 모드에서 시야각 제어 필름(10)의 동작을 설명한다.
제1 모드는 프라이빗 모드, 제2 모드는 프라이빗 모드에서 셰어 모드로 전환되는 셰어 전환 모드, 제3 모드는 셰어 모드를 유지하는 셰어 유지 모드이다. 전압 V는 제1 전극(120)과 제2 전극(220) 사이의 전압 값이다. (V = Vb - Va)
도 2 내지 도 3을 참조하면, 제1 모드에서, 전원공급부(S)는 제1 전극(120) 및 제2 전극(220)에 같은 전압을 공급한다. 즉, 제1 전극(120) 및 제2 전극(220) 사이 전위차 V는 0 V이다. 따라서 제1 전극(120) 및 제2 전극(220) 사이에는 전기장이 형성되지 않고, 수용부(550) 내의 광 차단 입자(CB)는 분산된 상태로 있게 된다. 수용부(550) 내의 광 차단 입자(CB)는 광을 흡수하므로, 수용부(550)는 광을 차폐하게 된다. 프라이빗 모드에서 시야각 제어 필름(10)은 θ1의 좁은 시야각을 제공하게 된다.
도 2 및 도 4를 참조하면, 제2 및 제3 모드에서, 전원공급부(S)는 제1 전극(120) 및 제2 전극(220)에 서로 다른 전압을 공급한다. 제1 전극(120) 및 제2 전극(220) 사이 전위차 V는 V1 또는 V2 이다. 따라서 제1 전극(120) 및 제2 전극(220) 사이에는 전기력(EF)이 작용하고 수용부(550) 내의 광 차단 입자(CB)는 Z축 방향으로 상측에 응집된다. 셰어 모드에서는 광을 흡수하는 광 차단 입자(CB)가 상측에 응집되어 있으므로, 시야각 제어 필름(10)은 경사광(L)의 대부분을 통과시킨다. 따라서 셰어 모드에서 시야각 제어 필름(10)은 θ2의 넓은 시야각을 제공하게 된다.
제어부(700)는 프라이빗 모드에서 셰어 모드로의 빠른 전환을 위해 제3 모드보다 제2 모드에서 더 강한 전압으로 시야각 제어 필름(10)을 구동할 수 있다. 따라서, 제2 모드에서의 전압 V1는 제3 모드에서의 전압 V2보다 클 수 있다.
도 5는 수용부(550) 내에서의 광 차단 입자(CB)의 상태를 도시한 도면이다.
(a)는 제1 모드에서의 광 차단 입자(CB)의 상태이고, (b)는 제3 모드에서의 광 차단 입자(CB)의 상태이고, (c)는 제3 모드에서 장기간 구동하게 될 경우, 광 차단 입자(CB)의 뭉침 현상이 발생한 상태를 도시한 것이다.
(a)의 제1 모드에서 수용부(550) 내에는 전기력(EF)이 인가되지 않는다. 광 차단 입자(CB)는 분산액과 섞여 있으므로 분산된 상태로 있게 된다.
(b)의 제3 모드에서 수용부(550) 내에는 전기력(EF)이 인가된다. 전기력(EF)은 제1 전극(120) 및 제2 전극(220) 사이에 인가된 전위차 V에 의해서 인가된다. 광 차단 입자(CB)는 전기력(EF)의 영향을 받아 수용부(550)의 상측으로 응집하게 된다.
(c) 장기간 제3 모드가 구동하게 될 경우 수용부(550)의 상측에 응집한 광 차단 입자(CB)는 그 일부가 서로 뭉쳐질 수 있다. 광 차단 입자(CB)가 서로 뭉쳐져 형성된 광 차단 입자 덩어리(CB_M)는 수용부(550) 내에 인가되는 전기력(EF)에 대한 반응성이 떨어지게 된다. 즉, 제3 모드에서 수용부(550) 내에 전기력(EF)이 계속해서 인가되더라도 광 차단 입자 덩어리(CB_M)는 크기 및 질량 증가로 인하여 전기력(EF)의 영향을 받지 않게 된다. 그 결과 제3 모드에서 광 차단 입자 덩어리(CB_M)는 수용부(550) 내에서 분산된 상태로 부유하게 되고 경사광을 차폐하게 된다. 이는 시야각 제어 필름(10)의 측면 시야각에서 휘도 감소 내지 흑점 불량으로 나타난다.
본 발명은 셰어 모드에서 장기간 구동할 경우 광 차단 입자(CB)의 뭉침 현상으로 인해 측면 시야각의 휘도 감소 문제를 해결하기 위한 것이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 시야각 제어 필름(10) 구동전압의 파형도이다. 도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 시야각 제어 필름(10) 구동전압의 파형도이다.
본 발명의 실시예에 따른 시야각 제어 필름(10)의 구동전압은 도 6과 같이 제3 모드에서 펄스 전압을 인가하는 것을 특징으로 한다. 도 6을 포함하여 구동 전압을 구형파의 펄스 전압으로 도시하였지만, 이는 예시적인 것이다. 본 발명의 구동 전압이 반드시 구형파 이어야 하는 것은 아니고 삼각파, 정형파 등 다양한 파형으로 구성될 수 있다.
본 발명의 발명자들은 도 2와 같이 제3 모드에서 DC 전압을 인가할 경우 광 차단 입자(CB)는 수용부(550) 내에서 상측 (또는 하측)의 일 방향으로 지속적인 힘을 받게 되고, 장시간 노출될 경우 서로 응집하여 광 차단 입자(CB)의 뭉침 현상이 발생하는 문제를 발견하였다.
본 발명은 광 차단 입자(CB)의 뭉침 현상을 방지하는 수단으로 제3 모드에서 펄스 전압을 인가하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로 펄스 전압은 제2 전압(V2)과 제3 전압(V3) 사이에서 스윙하는 것을 특징으로 한다. 제2 전압(V2)은 제1 전압의 극성에 따라 정극성 또는 부극성 전압일 수 있다. 제1 전압(V1) 및 제2 전압(V2)의 극성은 광 차단 입자(CB)의 극성 및 제2 모드 및 제3 모드에서 광 차단 입자(CB)를 상측에 배치할 것인가 하측에 배치할 것인가에 따라 달라질 수 있다. 다만 제2 전압(V2)은 제1 전압(V1)의 극성과 같게 설정하는 것이 바람직하다.
도 6에서 제2 전압(V2)은 양의 전압을 가지고, 제3 전압(V3)은 0V의 전압을 가진다. 제3 모드에서 제2 전압(V2)이 인가되는 구간에서는 수용부(550) 내에 상측으로 향하는 전기력(EF)이 인가된다. 제3 모드에서 제3 전압(V3)이 인가되는 구간에서는 수용부(550) 내에 전기력(EF)이 인가되지 않는다. 수용부(550) 내의 광 차단 입자(CB)는 상측 방향으로 지속적인 힘을 받는 것이 아니라, 제3 전압(V3)이 인가되는 구간에서는 상측 방향으로의 힘을 받지 않고 분산액에 의해 분산되는 힘을 받는다. 즉 제2 모드에서 광 차단 입자(CB)가 상측 방향으로 지속적인 힘을 받는 것이 아니라 제3 전압(V3)이 인가되는 동안에는 광 차단 입자(CB)의 응집을 풀어주는 유휴 기간을 가지게 된다. 따라서 DC 전압을 인가하는 종래 방식과 달리 제3 모드에서 광 차단 입자(CB)의 뭉침 현상을 방지할 수 있다. 제2 전압(V2)은 광 차단 입자(CB)의 배치를 수용부(550) 내의 상측에 유지시킨다는 점에서 유지 전압으로 칭할 수 있다. 제 3전압은 광 차단 입자(CB)의 응집을 풀어준다는 점에서 유휴 전압이라 할 수 있다.
도 7의 실시예는 제3 전압(V3)이 부극성의 전압을 가진다는 점에서 도 6과 차이가 있다. 부극성을 가지는 제3 전압(V3)이 인가되면 수용부(550) 내에 하측 방향의 전기력(EF)이 인가되고, 상측에 응집된 광 차단 입자(CB)는 하측 방향으로 힘을 받는다. 따라서 제3 전압(V3)이 인가되는 구간에서는 수용부(550)의 상측에 응집된 광 차단 입자(CB)의 응집을 풀어주는 유휴 기간을 가지게 된다. 도 6과 비교하여 도 7의 경우는 유휴 기간에 광 차단 입자(CB)가 하측 방향으로 힘을 받게 되므로 광 차단 입자(CB)의 뭉침 현상을 보다 효과적으로 방지할 수 있다.
제2 전압(V2)의 절대 값 크기는 제3 전압(V3)의 절대 값 크기보다 큰 것이 바람직하다. 왜냐하면 제3 전압(V3)의 절대 값 크기가 제2 전압(V2)보다 클 경우 광 차단 입자(CB)의 응집을 과도하게 풀어주게 되어, 수용부(550) 상측에서의 광 차단 입자(CB)의 응집도를 낮추게 된다. 수용부(550) 상측에서의 광 차단 입자(CB)의 응집도가 지나치게 낮아지게 되면 제3 모드에서 측면 시야각의 휘도가 낮아지는 문제가 발생한다.
도 8은 제3 모드에서 수용부(550) 내에서의 광 차단 입자(CB)가 분산되는 상태를 도시한 도면이다. 도 9는 제3 모드에서 수용부(550) 내에서의 광 차단 입자(CB)가 서로 뭉쳐지는 상태를 도시한 도면이다.
도 8 및 도 9에서 LL은 셰어 모드시 측면 시야각에서 요구되는 최소 휘도 스펙을 만족시키기 위한 하한 레벨이다. 셰어 모드에서 수용부(550) 내의 광 차단 입자(CB)가 LL의 범위를 벗어나 더 넓게 분포하게 될 수록 셰어 모드시 측면 시야각에서의 휘도는 더 낮아지게 된다.
본 발명의 발명자들은 도 7의 실시예와 같이 제3 모드에서 정극성을 갖는 제2 전압(V2)과 부극성을 갖는 제3 전압(V3) 사이에서 스윙하는 펄스 전압을 인가할 경우 도 8 또는 도 9와 같은 현상이 나타나는 문제점을 추가로 발견하였다.
도 8은 유지 전압인 제2 전압(V2)이 작을 경우의 문제점을 보여준다. 제2 전압(V2)이 작을 경우 수용부(550) 내의 광 차단 입자(CB)는 도 8과 같이 서서히 분산될 수 있다. 셰어 모드에서 수용부(550) 내의 광 차단 입자(CB)가 LL의 범위를 벗어나 더 넓게 분포하게 되므로 측면 시야각에서 요구되는 최소 휘도 스펙을 만족하지 못하게 된다.
도 8과 반대로 도 9는 제2 전압(V2)이 지나치게 클 경우의 문제점을 보여준다. 제2 전압(V2)이 지나치게 클 경우 수용부(550) 내의 광 차단 입자(CB)는 상측 방향으로 과도한 힘을 받게 된다. 셰어 모드에서 수용부(550) 내의 광 차단 입자(CB)는 상측 방향으로 지나치게 응집 스트레스를 받게 되어 LL보다 더 상측에 응집하게 된다. 유휴 기간에 제3 전압(V3)이 인가되더라도 제2 전압(V2)의 지나친 크기로 인하여 평균적으로는 광 차단 입자(CB)가 상측 방향으로 지속적인 힘을 받게 된다. 그 결과 도 2의 종래 구동 방식과 마찬가지로 광 차단 입자(CB)의 뭉침 현상 문제가 발생하게 된다.
도 8 및 도 9에서 살펴본 바와 같이 제3 모드에서 장시간 구동할 경우, 측면 시야각에서 요구되는 최소 휘도 스펙 달성 조건(제1 조건)을 만족하기 위해서는 제2 전압(V2)이 지나치게 작으면 안되고, 광 차단 입자(CB)의 뭉침 현상을 방지하는 조건(제2 조건)을 만족하기 위해서는 제2 전압(V2)이 지나치게 커서도 안된다.
본 발명의 발명자들은 제1 조건 및 제2 조건을 동시에 만족시키는 제2 전압(V2) 값을 설정하는 것은 다양한 변수를 고려해야 하기 때문에 어렵다는 점을 인지하였다. 다양한 변수는 예를 들면 수용부(550) 내에 마련된 광 차단 입자(CB)의 크기, 분산액이 광 차단 입자(CB)를 분산시키는 정도, 수용부(550)의 크기, 격벽의 유전율 등이 고려될 수 있다.
본 발명의 발명자들은 제1 조건 및 제2 조건을 동시에 만족하는 유지 전압을 인가하는 것 대신에, 제1 조건을 만족하는 유지 전압과 제2 조건을 만족하는 유지 전압의 펄스 전압을 교번하여 구동할 경우 같은 효과를 달성할 수 있음을 발견하였다. 이하 도 10 내지 12를 참고하여 상세하게 설명한다.
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 시야각 제어 필름(10) 구동전압의 파형도이다.
제어부(700)는 제1 펄스 전압과 제2 펄스 전압을 교번하여 공급한다. 제2 전압(V2)은 전술한 제2 조건을 만족하는 유지 전압이고, 제4 전압(V4)은 제1 조건을 만족하는 유지 전압이다. 제1 펄스 전압은 제2 전압(V2)을 유지 전압으로 하여 제2 전압(V2)과 제3 전압(V3) 사이에서 스윙하는 펄스 전압이다. 제2 펄스 전압은 제4 전압(V4)을 유지 전압으로 하여 제4 전압(V4)과 제5 전압(V5) 사이에서 스윙하는 펄스 전압이다. 제1 펄스 전압은 제1 구간(P1)동안 인가되고, 제2 펄스 전압은 제2 구간(P2)동안 인가된다. 제1 펄스 전압과 제2 펄스 전압은 교번하여 인가된다.
제2 구간(P2)은 제1 구간(P1)보다 긴 것이 바람직하다. 또한 제4 전압(V4)의 크기는 제2 전압(V2)의 크기보다 큰 것이 바람직하다. 제2 구간(P2)은 제1 구간(P1)보다 짧을 경우 광 차단 입자(CB)에 인가되는 응집 스트레스가 너무 낮게 되어 장기간 구동시 점차적으로 측면 시야각의 휘도가 낮아질 수 있다. 제4 전압(V4)의 크기가 제2 전압(V2)의 크기보다 작을 경우에도 광 차단 입자(CB)에 인가되는 응집 스트레스가 너무 낮게 되어 같은 측면 시야각의 휘도가 낮아질 수 있다.
도 11은 제3 실시예에 따른 수용부(550) 내에서의 광 차단 입자(CB)의 상태를 도시한 도면이다.
광 차단 입자(CB)가 수용부(550) 내의 상측에 응집하는 정도는 유지 전압의 크기에 따라 결정된다. 제1 구간(P1)에서 광 차단 입자(CB)는 유지 전압인 제2 전압(V2)에 따라 V2 라인까지 상대적으로 넓게 분포되어 있다. 제2 구간(P2)에서 광 차단 입자(CB)는 유지 전압인 제4 전압(V4)에 따라 V4 라인까지 상대적으로 응집되어 분포되어 있다. 제1 구간(P1)에서 광 차단 입자(CB)간 간격은 상대적으로 증가하고, 제2 구간(P2)에서 광 차단 입자(CB)간 간격은 상대적으로 감소한다. 달리 말하면, 제1 구간(P1)에서는 광 차단 입자(CB)의 응집 스트레스가 완화되고, 제2 구간(P2)에서는 광 차단 입자(CB)의 응집 스트레스가 증가한다.
도 12는 제3 모드에서 측면 시야각의 휘도 변화를 유지 전압의 크기 별로 비교한 그래프이다.
먼저 그래프 A 및 B는 유지 전압이 하나의 레벨을 가지는 펄스 전압을 인가한 경우이고, 그래프 C는 유지 전압이 두개의 레벨을 가지는 펄스 전압을 인가한 경우이다.
그래프 A는 유지 전압이 지나치게 큰 경우이다. 그래프 A는 수용부(550) 내의 광 차단 입자(CB)가 상측 방향으로 지나치게 응집되어 시간에 따라 측면 휘도가 증가하는 것을 보여준다. 이러한 상태가 장기간 지속될 경우 도 8, 9에서 설명한 바와 같이 광 차단 입자(CB)의 뭉침 현상 문제가 발생하게 된다.
그래프 B는 유지 전압이 지나치게 작은 경우이다. 그래프 B는 수용부(550) 내의 광 차단 입자(CB)가 하측 방향으로 서서히 분산되어 시간에 따라 측면 휘도가 감소하는 것을 보여준다.
그래프 C는 측면 휘도가 증가 및 감소를 반복하면서 일정한 범위 내에 머물러 있는 것을 보여주는데, 이는 수용부(550) 내에서 광 차단 입자(CB)의 거리가 적정한 거리를 유지하고 있음을 말한다.
따라서 본 발명의 제3 실시예에 따를 경우 광 차단 입자(CB)가 점점 응집되어 광 차단 입자(CB)의 뭉침 현상 문제를 방지하고, 동시에 광 차단 입자(CB)가 서서히 분산되어 측면 휘도가 점점 감소하는 문제를 해소할 수 있다.
도 13은 일 실시 예에 따른 표시장치의 단면도이다.
도 13을 참조하면, 표시장치(7)는 표시패널(1), 시야각 제어 필름(10) 및 커버 기판(30)을 포함할 수 있다.
표시패널(1)은 베이스 기판의 표시 영역에 배치되는 복수 개의 화소들 및 화소들을 구동하기 위해 표시 영역 주변의 비표시 영역에 배치되는 구동부(미도시)들을 포함할 수 있다. 화소들은 구동부들과 제어 신호 라인으로 연결된 트랜지스터(TFT)들 및 트랜지스터들에 연결된 발광 소자(OLED)를 포함할 수 있다. 트랜지스터들은 제어 신호 라인을 통해 인가되는 제어 신호에 따라 턴 온 또는 턴 오프되어 발광 소자에 인가되는 전류량을 조절한다. 발광 소자는 트랜지스터를 통해 인가되는 전류량에 대응하는 휘도로 발광할 수 있다. 표시패널(1)은 발광 소자(OLED)들을 인캡슐레이션하는 보호층(Encap)과 상부 보호 기판(Pol)을 더 포함할 수 있다.
시야각 제어 필름(10)은 표시패널(1) 상에 배치될 수 있다. 시야각 제어 필름(10)은 표시장치(7)의 동작 모드에 따라, 표시패널(1)에서 생성되는 광의 경로를 제어할 수 있다. 예를 들어, 표시장치(7)가 제1 모드인 프라이빗 모드로 동작하는 경우, 시야각 제어 필름(10)의 광 변환층(500)은 차광 모드로 제어되어 표시장치(7)의 정변에 대하여는 시야를 개방하고, 측면에 대하여는 시야를 차단할 수 있다. 프라이빗 모드에서 시야각 제어 필름(10)은 표시패널 상에 배치되어 표시패널로부터 출사되는 광을 일정 각도 범위 내로만 출사되도록 제어할 수 있다. 표시장치(7)가 제2 모드인 셰어 모드로 동작하는 경우, 시야각 제어 필름(10)의 광 변환층(500)은 투광 모드로 제어되어 표시장치(7)의 정면 및 측면에 대한 시야를 개방할 수 있다. 셰어모드에서 시야각 제어 필름(10)은 표시패널로부터 출사되는 광을 일정 각도 범위 이상으로 출사되도록 제어할 수 있다.
커버 기판(30)은 시야각 제어 필름(10) 상에 배치될 수 있다. 커버 기판(30)은 표시장치(7)를 외부 충격이나 이물질로부터 보호하기 위해 마련될 수 있다. 커버 기판(30)은 투광성 기판으로 유리 또는 강화 유리를 포함하는 경성 기판(rigid substrate) 또는 플라스틱 재질의 가요성 기판(flexible substrate)일 수 있다.
일 실시 예에서, 표시장치(7)는 터치 패널(40)을 더 포함할 수 있다. 터치 패널(40)은 정전 용량 방식(capacitive type) 또는 저항막 방식(resistive film type) 등으로 구성되어 사용자의 터치 입력을 감지할 수 있다.
표시패널(1), 시야각 제어 필름(10), 터치 패널(40) 및 커버 기판(30)은 접착층(50)을 통해 서로 부착될 수 있다. 접착층(50)은 OCA(optical clear adhesive) 또는 OCR(optical clear resin) 일 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 한다. 아울러, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어진다. 또한, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 제1 필름
200: 제2 필름
310: 제1 접착층
320: 제2 접착층
500: 광 변환층
510: 루버층
550: 수용부
700: 제어부

Claims (12)

  1. 제1 전극;
    상기 제1 전극과 이격되어 마주하는 제2 전극;
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 배치되는 광 변환층; 및
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 인가되는 전압 조절을 통해서 상기 광 변환층의 시야각을 조절하는 제어부; 를 포함하고,
    상기 광 변환층은 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에서 이격 배치되는 복수의 격벽; 및 상기 격벽 사이에 형성되고 상기 제1 전극을 따라 일정 간격으로 배치된 복수의 수용부; 상기 복수의 수용부 각각에 마련되는 광 차단 입자;를 포함하고,
    상기 제어부는 광시야각으로 동작하는 셰어 모드에서 펄스 전압을 인가하는
    시야각 제어 필름.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 셰어 모드에서 제2 전압과 0 V 전압 사이에서 스윙하는 펄스 전압을 인가하는
    시야각 제어 필름.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 셰어 모드에서 정극성을 갖는 제2 전압과 부극성을 갖는 제3 전압 사이에서 스윙하는 펄스 전압을 인가하는
    시야각 제어 필름.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2 전압의 절대 값 크기는 상기 제3 전압의 절대 값 크기보다 큰 것을 특징으로 하는
    시야각 제어 필름.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는 협시야각으로 동작하는 프라이빗 모드에서 상기 셰어 모드로 전환될 때, 소정의 기간 동안 상기 제2 전압보다 더 큰 제1 전압을 인가하는
    시야각 제어 필름.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 제2 전압과 제3 전압 사이에서 스윙하는 제1 펄스 전압; 및 제4 전압과 제5 전압 사이에서 스윙하는 제2 펄스 전압;을 교번하여 공급하되,
    상기 제4 전압은 상기 제2 전압보다 큰 것을 특징으로 하는
    시야각 제어 필름.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는
    제1 구간동안 상기 제1 펄스를 공급하고,
    상기 제1 구간 보다 긴 제2 구간 동안 상기 제2 펄스 전압을 공급하는
    시야각 제어 필름.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제2 전압 및 상기 제4 전압은 정극성 전압이고,
    상기 제3 전압 및 상기 제5 전압은 부극성 전압인
    시야각 제어 필름.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제3 전압의 절대값 크기는 상기 제5 전압의 절대값 크기보다 큰 것을 특징으로 하는
    시야각 제어 필름.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제2 전압의 절대값 크기는 상기 제3 전압의 절대값 크기보다 크고,
    상기 제4 전압의 절대값 크기는 상기 제5 전압의 절대값 크기보다 큰 것을 특징으로 하는,
    시야각 제어 필름.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는 협시야각으로 동작하는 프라이빗 모드에서 상기 셰어 모드로 전환될 때, 소정의 기간 동안 상기 제4 전압보다 큰 제1 전압을 인가하는
    시야각 제어 필름.
  12. 화소들이 배치되고 영상을 표시하는 표시패널; 및
    제1항 내지 제11항 중 어느 한 항의 시야각 제어 필름;을 포함하고,
    상기 시야각 제어 필름은 상기 표시패널 상에 배치되어 상기 표시패널로부터 출사되는 광을 일정 각도 범위 내로만 출사되도록 제어하는 프라이빗 모드 또는 상기 표시패널로부터 출사되는 광을 일정 각도 범위 이상으로 출사되도록 제어하는 셰어 모드로 동작하는, 표시장치.
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