WO2018159922A1 - 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치 - Google Patents

시야각 제어 가능한 디스플레이 장치 Download PDF

Info

Publication number
WO2018159922A1
WO2018159922A1 PCT/KR2017/012847 KR2017012847W WO2018159922A1 WO 2018159922 A1 WO2018159922 A1 WO 2018159922A1 KR 2017012847 W KR2017012847 W KR 2017012847W WO 2018159922 A1 WO2018159922 A1 WO 2018159922A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
layer
viewing angle
polarization
display device
liquid crystal
Prior art date
Application number
PCT/KR2017/012847
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
김학린
박민규
Original Assignee
경북대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 경북대학교 산학협력단 filed Critical 경북대학교 산학협력단
Publication of WO2018159922A1 publication Critical patent/WO2018159922A1/ko

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/1323—Arrangements for providing a switchable viewing angle
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133504—Diffusing, scattering, diffracting elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133528—Polarisers
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/1336—Illuminating devices
    • G02F1/133602—Direct backlight
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/13363—Birefringent elements, e.g. for optical compensation
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/80—Constructional details
    • H10K59/875—Arrangements for extracting light from the devices
    • H10K59/879—Arrangements for extracting light from the devices comprising refractive means, e.g. lenses

Definitions

  • the present invention relates to a display device capable of controlling a viewing angle, and more particularly, to stack a polarization dependent prism array film on a front surface of a display panel such as an LC panel or an OLED panel to control the viewing angle distribution of the display panel without loss of light efficiency.
  • the present invention relates to a display device which can be used.
  • the display device having a narrow viewing angle has a problem of visibility.
  • the display device of the portable electronic device needs to be able to switch between narrow viewing angle (NVA) and wide viewing angle (WVA) modes depending on the situation.
  • NVA narrow viewing angle
  • WVA wide viewing angle
  • FIG. 1 is a HAN for IPS mode and viewing angle distribution control for gray scale representation according to the prior art The mode laminated structure is shown.
  • the laminated structure of FIG. 1 is published in Proc, SIDO6, vol 37, pp. 705-708.
  • FIG. 1A illustrates a state in which a wide viewing angle mode is operated by using an LC panel
  • FIG. 1B illustrates a state in which a narrow viewing angle mode is operated by using an LC panel.
  • the approaches according to the method described above use a viewing angle dependent light absorption in the polarizer to realize a narrow viewing angle state without changing the incident light distribution. This inevitably introduces a large amount of light loss in the narrow viewing angle mode.
  • the viewing angle asymmetry of the LC panel laminated for controlling the viewing angle distribution a problem arises that the viewing angle distribution of the entire system also has asymmetry.
  • An object of the present invention to solve the above problems is to provide a display device that can control the viewing angle distribution of the display panel without losing light efficiency by stacking a polarization dependent prism array film on the front of the display panel such as an LC panel or an OLED panel. To provide.
  • a viewing angle controllable display device including: a display panel configured to output light in a polarization state; A polarization switch configured to switch the polarization direction of the incident light and mounted on the front of the display panel; And a polarization-dependent prism array film mounted on the front surface of the polarization switching unit to adjust the on / off of the prism function according to the polarization direction of the incident light, and to control the viewing angle distribution of the display panel.
  • the display panel is composed of two polarizers and a liquid crystal layer disposed therebetween. It is preferable that an LC panel (Liquid Crystal Panel) and a directional backlight unit (BLU) are laminated, or an OLED panel (Organic Light Emitting Diodes Panel), a directional optical film and a polarizer are laminated.
  • LC panel Liquid Crystal Panel
  • BLU directional backlight unit
  • OLED panel Organic Light Emitting Diodes Panel
  • the display device includes a prism function of a polarization dependent prism array film turned on or off in accordance with a polarization direction of incident light. depending on the on / off: display Full-ray to a better light straight from the panel other depending on the viewing angle of the display panel formed operates in the narrow viewing angle mode, or the light emitted from the display panel is refracted by the polarization dependence prism array film for wide view angle mode It is preferable to operate as.
  • the polarization dependent prism array film comprises: a substrate made of a transparent material; An isotropic layer made of a photocurable isotropic polymer having a predetermined photorefractive index () and laminated on the substrate; And a birefringence layer made of a material having a birefringence having a normal light refractive index () and an abnormal light refractive index ( ⁇ ), and laminated on the isotropic layer, wherein the interface between the isotropic layer and the birefringence layer is in the shape of a prism array.
  • the refractive index difference generated at the interface between the isotropic layer and the birefringence layer is preferably different depending on the polarization direction of the incident light.
  • the isotropic layer is configured to be made of a photocurable isotropic polymer material having an optical index of refraction 0) equal to the normal refractive index of the birefringent layer, and polarized incident light. It is desirable to control the on / off of the function of the prism according to the direction.
  • the refractive index of the isotropic layer is 0
  • the birefringence layer is preferably made of a liquid crystal (Liquid Crystal) or a photocurable liquid crystal polymer (Reactive Mesogen) material having a birefringence.
  • the polarization dependent prism array film has a lower portion formed at an interface between the birefringent layer and the isotropic layer. It is preferable that an alignment film is further provided, and the material constituting the birefringence layer is oriented in a single direction by the lower alignment film.
  • the polarization dependent prism array film further includes an upper transparent substrate laminated on the surface of the birefringence layer, and an upper surface of the upper transparent substrate which is in contact with the birefringence layer
  • the alignment layer is formed, and the material constituting the birefringence layer is preferably oriented in a single direction by the upper alignment layer.
  • the prism formed at the interface between the isotropic layer and the birefringence layer is preferably formed in a triangular shape.
  • a display angle controllable display device comprising: a liquid crystal layer; An upper alignment layer positioned above the liquid crystal layer; An upper transparent electrode layer disposed between the liquid crystal layer and the upper alignment layer; A lower alignment layer positioned below the liquid crystal layer; And a lower transparent electrode layer between the liquid crystal layer and the lower alignment layer.
  • a display angle controllable display device includes a directional backlight unit; A polarization dependent prism array film, which is configured to be partially refracted and partially straight according to the polarization state of the incident light provided from the directional backlight unit, and mounted on the front surface of the directional backlight unit; A polarization switch unit configured to switch the polarization direction of the incident light and mounted on the front surface of the polarization dependent prism array film; And a liquid crystal layer disposed between the two polarizers and the polarizer, and an LC (Liquid Crystal) panel mounted on the front side of the polarization switching unit, to control the viewing angle distribution of the LC panel.
  • LC Liquid Crystal
  • a display angle controllable display device wherein the polarization dependent prism array film comprises: a substrate made of a transparent material; An isotropic layer made of a photocurable isotropic polymer having a predetermined photorefractive index 0) and laminated on the substrate; And a birefringent layer laminated on the isotropic layer, the birefringent material having a normal light refractive index () and an ideal light refractive index (0); And an interface between the isotropic layer and the birefringence layer has a shape of a prism array.
  • the incident light perpendicular to the orientation direction of the material constituting the birefringent layer is output without going straight, and the incident light parallel to the orientation direction is output by refracting.
  • the polarization switching unit includes: a liquid crystal layer; An upper alignment layer positioned above the liquid crystal layer; An upper transparent electrode layer disposed between the liquid crystal layer and the upper alignment layer; A lower alignment layer positioned below the liquid crystal layer; A lower transparent electrode layer between the liquid crystal layer and the lower alignment layer; It is desirable to prepare.
  • the display device has a polarization state corresponding to the transmission axis of the polarizer of the panel according to ON / OFF of the polarization switching unit. It is characterized in that the rectilinear light is passed to operate in a narrow viewing angle mode, or the refractive light having a polarization state that matches the transmission axis of the polarizer of the LC panel is passed to operate in a wide viewing angle mode,
  • the prism angle of the prism array formed at the interface between the isotropic layer and the birefringence layer is preferably determined according to the viewing angle required in the wide viewing angle mode.
  • a display angle controllable display device is configured by stacking a polarization dependent prism array film on a front surface of a display panel such as an LC panel or an OLED panel, thereby changing the viewing angle distribution of the display panel without losing light efficiency. Can be controlled.
  • FIG. 1 is a view illustrating an IPS mode and a viewing angle distribution control for gray scale representation according to the related art. It shows a HAN mode laminated structure for.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a display angle controllable display device according to a first exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a cross-sectional view for explaining the structure and operation of the polarization dependent prism array film in the display device capable of controlling the viewing angle according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating an operation principle in the display angle controllable display device according to the first embodiment of the present invention.
  • Fig. 5 is a view of the display angle controllable dispool L in accordance with the first preferred embodiment of the present invention, in which the exaggeration of the angular-polarization-surprising ellipsoidism-manufacture-results is sequentially. This is a flow chart.
  • FIG. 6 shows a chart of luminance distribution in a polarization dependent prism array film measured on a directional BLU in the display angle controllable display device according to the first preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a view illustrating an angle luminance distribution according to a viewing angle in a polarization dependent prism array film in a directional BLU under different voltage conditions in the X-axis direction in a display angle controllable display device according to a first embodiment of the present invention. It is a graph showing the.
  • FIG. 8 is in the viewing angle of the controllable display device according to a first embodiment of the present invention, it is showing a Simulator "Orientation result of the luminance distribution according to the viewing angle in a wide range of conditions guljeolreul graph.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a display angle controllable display device according to a second exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a display angle controllable display device according to a third exemplary embodiment of the present invention.
  • the viewing angle controllable display device is a polarization dependent prism in front of a display panel such as an LC panel or an LC panel including a directional BLU.
  • a display panel such as an LC panel or an LC panel including a directional BLU.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a display angle controllable display device according to a first exemplary embodiment of the present invention.
  • the display device 20 includes a display panel 17, a polarization switching unit 15 provided on the front of the display panel, and a polarization dependent prism array film provided on the front of the polarization switching part ( 10).
  • the display panel 17 is formed by stacking an directional backlight unit 170 and an LC panel, and the LC panel is disposed between two polarizers 172 and 174 and the polarizers.
  • the two polarizers 172 and 174 are preferably composed of a polarizer 172 and an analyzer 174, respectively.
  • the polarization switching unit 15 is configured to switch the polarization direction of the incident light is characterized in that mounted on the front of the LC panel.
  • the polarization switching unit 15 is located between the liquid crystal layer 150, upper and lower alignment layers 152 and 154 positioned respectively above and below the liquid crystal layer, and between the liquid crystal layer and the upper alignment layer.
  • An upper transparent electrode layer 153 is provided, and a lower transparent electrode layer 155 between the liquid crystal layer and the lower alignment layer.
  • the polarization switching unit having the above-described configuration changes the alignment direction of the liquid crystal layer according to the driving voltage applied from the outside, and as a result, the polarization direction of the incident light can be changed.
  • the polarization dependent prism array film 10 is configured to be controlled on / off of the prism function according to the polarization direction of the incident light, characterized in that mounted on the front of the polarization switch.
  • the prism function of the polarization dependent prism array film when the prism function of the polarization dependent prism array film is turned off, the light passing through the polarization dependent prism array film goes straight according to the viewing angle of the directional backlight unit. In other narrow viewing angle modes.
  • the display angle controllable display device when the prism function of the polarization dependent prism array film is turned on, the light passing through the polarization dependent prism array film is refracted by the polarization dependent prism array film It operates in wide viewing angle mode.
  • the viewing angle in the narrow viewing angle mode is determined by the viewing angle of the directional backlight unit, and the viewing angle in the wide viewing angle mode is determined by the isotropic layer and the birefringence layer in the polarization dependent prism array film. It is determined by the prism angle of the prism formed at the interface.
  • the viewing angle of the display device controllable according to the first embodiment is the viewing angle of the display device controllable according to the first embodiment
  • the prism function was turned on by the polarization and the reverberation of the dominant prism-area. It can be configured to operate in a narrow viewing angle mode when the prism function is off and to operate in a wide viewing angle mode.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining the structure and operation of the polarization dependent prism array film in the display device capable of controlling the viewing angle according to the first embodiment of the present invention.
  • the structure and operation of the polarization dependent prism array film will be described in detail with reference to FIG. 3.
  • the polarization dependent prism array film 10 includes a transparent substrate 100, an isotropic upper layer 110, and a birefringence layer 120.
  • the interface between the isotropic layer and the birefringence layer is formed in the shape of a prism array, and occurs at the interface between the circular layer and the birefringence layer with respect to incident light. It is characterized in that the refractive index difference is configured to be different from each other depending on the polarization direction of the incident light.
  • the isotropic layer 110 is made of photocurable isotropic polymer (Isotropic Polymer) having a predetermined photorefractive index (n p ) and laminated on the substrate.
  • Isotropic Polymer photocurable isotropic polymer having a predetermined photorefractive index (n p ) and laminated on the substrate.
  • the birefringence layer 120 is made of a material having birefringence having a normal light refractive index (n 0 ) and an abnormal light refractive index (n e ), and is stacked on an upper isotropic layer.
  • the interface between the isotropic layer and the birefringence layer is preferably formed in the shape of a triangular prism, it may be implemented in the form of a prism array.
  • the prism has a triangular shape consisting of inclined surfaces inclined at a predetermined prism angle (6 ⁇ 3 ⁇ 4m ) with respect to the flat exit surface. The prisms are repeatedly arranged to form a prism array.
  • the birefringence layer is preferably made of a liquid crystal (Liquid Crysta LC) or a photocurable liquid crystal phase polymer (RM) material having birefringence aligned in a single direction.
  • a liquid crystal Liquid Crysta LC
  • RM photocurable liquid crystal phase polymer
  • the polarization-dependent prism array film 10 has a lower orientation at an interface between the isotropic upper layer 110 and the birefringence layer 120.
  • a layer (not shown) orienting the medium of the birefringent layer in a bottom-up manner, or further comprising an upper alignment layer (not shown) on the top surface of the birefringent layer 120 Orient the medium of the birefringence layer in a -down method, or by providing an upper alignment layer and a lower alignment layer on the upper and lower surfaces of the birefringence layer 120, respectively, simultaneously in the bottom-up and top-down manner More precisely it can be oriented in a single direction.
  • the medium constituting the birefringence layer is oriented in a single direction.
  • the refractive index of the isotropic upper layer (110) (/ 7 P) and said birefringent layer is the direction perpendicular to the refractive index ordinary ray refraction index of the alignment direction at 120) and the alignment direction
  • It is preferable to control the on / off of the prism function in accordance with the polarization direction of the incident light by setting the relation with respect to the refractive index (abnormal light refractive index)) to be n 0 n p ⁇ n e .
  • the polarization direction of the incident light is perpendicular to the orientation direction of the birefringence layer 120.
  • the birefringence layer 120 has an index of refraction of n 0 , so that the incident light goes straight without refraction.
  • the polarization dependent prism array film according to the present embodiment does not operate as a prism when light having a polarization direction perpendicular to the orientation direction of the birefringence layer is incident.
  • the polarization direction of the incident light coincides with the orientation direction of the birefringence layer 120.
  • the birefringence layer 120 has a refractive index of n e , so that the incident light is caused by the difference in refractive index at the interface between the isotropic layer 110 and the birefringence layer 120. Refraction will appear.
  • the incident light is spread by operating as a prism array.
  • the prism function is turned off when the polarization direction of incident light is perpendicular to the orientation direction of the birefringence layer, and the prism when the polarization direction of the incident light coincides with the orientation direction of the birefringence layer.
  • the function is turned on.
  • the display device when the prism function of the polarization dependent prism array film is turned on, the display device operates in the wide viewing angle mode by the polarization dependent prism array film.
  • the prism angle (6 ⁇ sm ) of the prism array formed at the interface between the circular layer and the birefringence layer is preferably determined in accordance with the viewing angle required in the lancing operation mode. As the prism angle increases : The viewing angle increases.
  • the prism angle as shown in Figure 3, means the angle of the inclined surface of the prism with respect to the surface parallel to the exit surface of the prism.
  • FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating an operation principle in the display angle controllable display device according to the first preferred embodiment of the present invention.
  • the incident light passes through the laminated prism array film 10 without refraction, and finally, the narrowness of the directional BLU is narrowed.
  • the beam distribution results in a narrow viewing angle mode.
  • the polarization angle of the light incident on the liquid crystal layer of the polarization switching unit 15 can be electrically controlled, and the viewing angle distribution is narrow without loss of light efficiency while maintaining the symmetrical viewing angle characteristics. It is possible to continuously switch from the viewing angle state to the wide viewing angle state.
  • the TN mode of the liquid crystal is displayed in the drawings of the present invention, it is also applicable to the VA ECB, OCB, IPS, and FFS modes.
  • the display device having the above-described configuration is polarization dependent on a film or a glass substrate.
  • Sung prisms array can be manufactured and combined with the polarization switching unit, or can be fabricated integrally by direct imprinting process on the polarization switching unit.
  • a process of manufacturing a polarization-dependent prism array film of the viewing angle controllable despool device according to the present invention will be described with reference to FIG. 5.
  • 5 is a flowchart sequentially illustrating a process of manufacturing a polarization dependent prism array film of the display angle controllable display device according to the present invention.
  • a method of manufacturing a polarization dependent prism array film according to the present invention includes first depositing a photocurable isotropic polymer material 710 on a lower transparent substrate 700, and then prism array template 750 having a prism reverse phase shape; Imprint the prism array template (step a-) and then examine the photo-curable isotropic molecule-materials (-74 ⁇ ). b), the prism array template 750 is removed and removed (step c), and as a result, an isotropic layer 710 'of prismatic array shape is formed on the lower transparent substrate 700 by using an imprinting process. .
  • the surface of the isotropic layer 710 is hydrophilized by UVO treatment, thereby aligning the surface to be applied in a later step. It is desirable to improve the coatability of the material (step d).
  • step f After applying the alignment material 730 on the surface of the isotropic layer 710 "(step e), rubbing in a single direction, the bottom for orientation of the bottom-up method on the surface of the isotropic layer 710" An alignment film 730 'is formed (step f).
  • Polyvinylachol (PVA) may be used as the alignment material.
  • the alignment material is coated on the upper transparent substrate 770 and then rubbed to prepare an upper transparent substrate 770 having an upper alignment layer 780 for top-down alignment (step g).
  • the upper transparent substrate 770 is disposed on the lower alignment layer 730 ′ on the lower transparent substrate 700, and photocurable is formed between the lower alignment layer 730 ′ and the upper alignment layer 780.
  • the liquid crystal phase polymer material 720 is injected (step h)
  • UV irradiation is performed to photocur the photocurable liquid crystal material material 720 to form a birefringent layer 720 '(step i).
  • the photocurable liquid crystalline polymer material 720 constituting the birefringence layer is aligned in a single direction according to the alignment effect of the lower alignment layer 730 ′ and the upper alignment layer 780.
  • top transparent By separating and removing the substrate 770 and the upper alignment layer 780 from the birefringent layer 720 '(step j), the polarization dependent prism array film according to the present invention is completed.
  • step j may be omitted, so that the upper transparent substrate 770 and the upper alignment layer 780 may not be removed as necessary to complete the polarization dependent prism array film.
  • the viewing angle controllable display device was manufactured and analyzed for various characteristics.
  • FIG. 6 is a view showing a directivity in a viewing angle controllable display device according to a first embodiment of the present invention.
  • the chart of the luminance distribution in the polarization dependent prism array film measured on the BLU is shown.
  • the instrument used for measuring the viewing angle of FIG. 6 is DMS 803 manufactured by Autronic-Melchers GmbH, and the prism direction or alignment direction of the birefringence layer is in the y-axis direction of 90 degrees.
  • FIG. 7 is a view illustrating an angular luminance distribution according to a viewing angle in a polarization dependent prism array film in a directional BLU under different voltage conditions in the x- axis direction in a display angle controllable display device according to a first embodiment of the present invention.
  • the viewing angle controllable display device can continuously control the viewing angle without light loss by using a laminated structure of a polarization dependent prism array film, a polarization switching unit, and a directional BLU.
  • the angle of refraction of incident light is related to the angle of the prism structure and the difference in refractive index at the interface between the birefringent layer and the circular layer.
  • Breault Research Organization Optical simulations were performed using optical modeling software from Inc.'s Advanced System Analysis Program (ASAPTM).
  • FIG. 8 is a graph illustrating a simulation result of luminance distribution according to a viewing angle under various refractive conditions in the viewing angle controllable display device according to the first embodiment of the present invention.
  • (a) of FIG. 8 as a result of the simulation, as the prism angle is increased, the viewing angle distribution is wider and the front luminance is decreased. In addition, when the prism angle is 50 °, the prism angle is increased. It can be seen that at 60 °, a wider viewing angle condition can be provided.
  • the prism angle condition at this time was fixed at 50 ° .
  • the n e value of the birefringence layer is as it increases. It can be seen that the viewing angle is widened due to the increased refractive effect at the interface between the birefringent layer and the isotropic layer.
  • n e value of the birefringence layer is increased, it can be seen that the luminance distribution is wider than that of FIG. 8 (a) under the same prism condition. In particular, the prism angle is 60 °. In experimental conditions, it can be seen that the luminance in the viewing angle direction compared to the front side is increased.
  • a display angle controllable display device according to a second embodiment of the present invention is applied to an OLED Organic Light Emitting Diodes panel.
  • the display device 8 includes a display panel 87, a polarization switching unit 85 provided on the front of the display panel, and a front surface of the polarization switching unit.
  • Polarization-dependent prism array film (80) The polarization switching unit 85 and the polarization dependent prism array film 80 according to this embodiment are the same as those of the first embodiment.
  • the display panel 87 is composed of an OLED panel 870, a directional optical film 872, and a polarizer 874, as shown in FIG. 9.
  • the display device according to the second embodiment having the above-described configuration is operated in the same manner as the display device of the first embodiment. Therefore, in the display angle controllable display device according to the second embodiment of the present invention, when the prism function of the polarization dependent prism array film is OFF, the light passing through the polarization dependent prism array film goes straight, and thus the directional backlight unit It operates in a narrow viewing angle mode according to the viewing angle of.
  • the display angle controllable display device the polarization dependence
  • the polarization dependent prism array film is operated in the wide viewing angle mode.
  • the viewing angle in the narrow viewing angle mode is determined by the viewing angle of the directional optical film, and the viewing angle in the optical viewing angle mode is the isotropic layer and the birefringence in the polarized physiological prismatic array film. It is determined by the prism angle of the prism formed at the interface of the layer.
  • the prism function when the prism function is turned on, the prism function is operated.
  • the prism function When off, it may be configured to operate in the wide viewing angle mode.
  • the display device 9 is a schematic cross-sectional view of a display angle controllable display device according to a third exemplary embodiment of the present invention.
  • the display device 9 according to the third embodiment of the present invention includes a directional backlight unit 96, a polarization dependent prism array film 90 provided on the front surface of the directional backlight unit, and the polarization dependent prism array.
  • Polarization switching unit 95 provided on the front of the film and polarization switching unit provided on the front
  • LC panel 97 is provided.
  • the configurations of the polarization switching section 95 and the polarization dependent prism array film 90 according to the present embodiment are the same as those of the first embodiment.
  • the LC panel 97 is composed of two polarizers 972 and 974 and a liquid crystal layer 976 located therebetween, as shown in FIG. 10, which has the same structure as the LC panel of the first embodiment. Is done.
  • the unpolarized light emitted from the directional backlight unit 96 is partially refracted by the birefringent layer of the polarization dependent prism array film 90 and the others are straight, which is parallel to the direction of orientation of the material constituting the birefringent layer.
  • the polarized light is refracted, and the light polarized in the direction perpendicular to the alignment direction of the material constituting the birefringent layer is straight without refraction.
  • the polarization switch may be configured to operate in the wide viewing angle mode when the part is off.

Abstract

본 발명은 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치에 관한 것이다. 상기 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치는, 디스플레이 패널; 입사광의 편광 방향을 스위칭시킬 수 있도록 구성되어 상기 디스플레이 패널의 전면에 탑재된 편광스위칭부; 및 입사된 광의 편광 방향에 따라 프리즘 기능의 온/오프가 조절되도록 구성되어 상기 편광스위칭부의 전면에 탑재된 편광 의존성 프리즘 어레이 필름;를 구비하여, 디스플레이 패널의 시야각 분포를 제어할 수 있도록 한다. 상기 디스풀레이 장치는, 입사광의 편광 방향에 따라 편광 의존성 프리즘 어레이 필름의 프리즘 기능이 온(ON) 또는 오프(OFF)되면, 프리즘 기능의 온/오프에 따라 디스플레이 패널을 구성하는 지향성 백라이트 유닛의 시야각에 따른 좁은 시야각 모드로 동작하거나, 편광 의존성 프리즘 어레이 필름에 의해 광 시야각 모드로 동작하게 된다. 본 발명에 따른 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치는 지향성 BLU를 포함한 LC 패널 또는 OLED 패널과 같은 디스플레이 패널의 전면에 편광 의존성 프리즘 어레이 필름을 적층함으로써, 광 효율의 손실없이 디스플레이 패널의 시야각 분포를 제어할 수 있게 된다.

Description

【명세서】
【발명의 명칭】
시야각 제어 가능한 디스플레이 장치
【기술분야】
본 발명은 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치에 관한 것으로서ᅳ 더욱 구체 적으로는， LC 패널 또는 OLED 패널과 같은 디스플레이 패널의 전면에 편광 의존성 프리즘 어레이 필름을 적층하여 광효율의 손실없이 디스플레이 패널의 시야각 분포 를 제어할 수 있는 디스풀레이 장치에 관한 것이다.
【배경기술】
최근, 휴대 전화， 태블릿 PC, PDA, 노트북 컴퓨터 등의 휴대용 전자 기기의 사용이 급격하게 증가함에 따라， 공공장소에서의 프라이버시 보호가 새로운 과제로 대두되고 있다. 이러한 공공 장소에서의 휴대용 전자 기기의 사용시에 프라이버시 보호를 위하예 디스플레이 장치들은 좁은 시야각을 가져야 한다.
하지만, 여러 명의 사용자가 동시에 휴대용 전자 기기를 사용하는 경우， 또는 한 명의 사용자가 정면이 아닌 비스듬한 각도에서 휴대용 전자 기기를 사용하는 경 우, 좁은 시야각을 갖는 디스플레이 장치는 시인성의 문제를 갖게 된다. 이런 경우 를 위하여 디스풀레이 장치는 넓은 시야각을 갖도록 하는 것이 바람직하다.
이와 같이， 휴대용 전자 기기의 디스플레이 장치는 상황에 따라 좁은 시야각 모드 (Narrow Viewing Angle;NVA)와 넓은 시야각 모드 (Wide Viewing Angle ;WVA) 를 서로 전환할 수 있도록 하는 것이 필요하며， 이러한 필요를 층족하는 디스플레이 장치에 대한 개발이 요구되고 있는 실정이다.
액정 표시 장치에 있어서， WVA와 NVA 사이의 시야각 분포 제어 특성을 얻 기 위하여 몇가지 접근법이 도입되고 있다. 대부분의 경우， 각각의 픽샐의 gray 레 벨을 제어하기 위한 IPS, MVA, PVA, FFS 모드와 같은 광시야각 LC 모드와시야각 분포 제어를 위해 추가적으로 LC 패널을 사용하는 적층 구조로 이루어진다. 도 1은 종래의 기술에 따라 계조 표현올 위한 IPS 모드와 시야각 분포 제어를 위한 HAN 모드 적층 구조를 도시한 것이다. 도 1의 적층 구조는 Proc, SIDO6, vol 37, pp.705- 708 에 게재된 내용이다.
도 1올 참조하면, 시야각 분포 제어를 위해 LC 패널이 적층되고， LC 패널은 ECB, HAN, VA모드와 같이 픽셀 패턴없이 시야각 분포 제어를 위해서만 사용된다. 도 1의 (a)는 LC 패널을 이용하여 넓은 시야각 모드로 동작되는 상태를 도시한 것 이며， (b)는 LC 패널을 이용하여 좁은 시야각 모드로 동작되는 상태를 도시한 것이 다.
원칙적으로， 전술한 방법에 따른 접근법들은 입사광 분포를 변화시키지 않으 면서 좁은 시야각 상태를 구현하기 위하여， 편광자에서 시야각 의존적 광 흡수를 이 용하게 된다. 이에 따라， 좁은 시야각 모드에서 필연적으로 많은一광-손실이 발생하 게 된다. 또한， 시야각 분포 제어를 위해 적층되는 LC 패널의 시야각 비대칭성 때문 에, 전체 시스템의 시야각분포도 비대칭성을 갖는 문제점이 발생하게 된다.
【발명의 상세한 설명】
【기술적 과제】
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 LC 패널이나 OLED 패널 과 같은 디스플레이 패널의 전면에 편광 의존성 프리즘 어레이 필름을 적층하여 광 효율의 손실없이 디스플레이 패널의 시야각 분포를 제어할 수 있는 디스플레이 장 치를 제공하는 것이다.
【기술적 해결방법】
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 제 1 특징에 따른 시야각 제 어 가능한 디스플레이 장치는， 편광 상태의 빛을 출력하는 디스플레이 패널; 입사광 의 편광 방향을 스위칭시킬 수 있도록 구성되어 상기 디스플레이 패널의 전면에 탑 재된 편광스위칭부; 및 입사광의 편광 방향에 따라 프리즘 기능의 온 /오프가 조절되 도록 구성되어 상기 편광스위칭부의 전면에 탑재된 편광 의존성 프리즘 어레이 필 름;을 구비하여， 디스플레이 패널의 시야각 분포를 제어할 수 있도특 한다.
전술한 제 1 특징에 따른 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치에 있어서， 상 기 디스플레이 패널은, 두 개의 편광자와 이들 사이에 위치한 액정층으로 구성된 LC 패널 (Liquid Crystal Panel)과 지향성 백라이트 유닛 (BLU)이 적층되어 이루어지 거나， OLED 패널 (Organic Light Emitting Diodes Panel), 지향성 광학 필름 (Directional optical film) 및 편광자가 적층되어 이루어진 것이 바람직하다.
전술한 제 1 특징에 따른 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치에 있어서, 상 기 디스플레이 장치는， 입사광의 편광 방향에 따라편광의존성 프리즘 어레이 필름 의 프리즘 기능이 온 (ON) 또는 오프 (OFF)되고, 상기 프리즘 기능의 온 /오프에 따라 : 디스풀레이 패널로부터 나은 빛이 직진하여 형성된 디스플레이 패널의 시야각에 따 른 좁은 시야각 모드로 동작하거나， 디스플레이 패널로부터 나온 빛이 편광 의존성 프리즘 어레이 필름에 의해 굴절되어 광시야각모드로동작하는 것이 바람직하다. 전술한 제 1 특징에 따른 시야각 제어 가능한 디스플레아장치에 있어서， 상 기 편광 의존성 프리즘 어레이 필름은, 투명한 재질의 기판; 사전 설정된 광굴절률 ( )을 갖는 광경화성 등방상고분자물질 (Isotropic Polymer)로 이루어져 상기 기판 위에 적층된 등방상층; 및 정상광 굴절률 ( )과 이상광 굴절률 (^)을 갖는 복굴절성 을 갖는 물질로 이루어져 상기 등방상층위에 적층된 복굴절층;을 구비하고， 상기 등 방상층과 상기 복굴절층의 계면은 프리즘 어레이의 형상으로 이루어진 것을 특징으 로 하며， 상기 등방상층과 상기 복굴절층의 계면에서 발생하는 굴절률 차이가 입사 광의 편광 방향에 따라서로 상이한 것이 바람직하다.
전술한 제 1 특징에 따른 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치에 있어서， 상 기 등방상층은 상기 복굴절층의 정상광 굴절률과 동일한 광굴절률 0 )을 갖는 광경 화성 등방상 고분자 물질로 이루어지도록 구성하여， 입사광의 편광 방향에 따라 프 리즘의 기능의 온 /오프를 제어하는 것이 바람직하다.
전술한 제 1 특징에 따른 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치에 있어서, 등 방상층의 굴절를 0 ) 및 복굴절층의 정상광 굴절률 0 )과 이상광 굴절률 (77e)은 Πρ = 의 관계를 갖는 것이 바람직하다.
전술한 제 1 특징에 따른 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치에 있어서, 상 기 복굴절층은 복굴절성을 갖는 액정 (Liquid Crystal) 또는 광경화성 액정상 고분자 (Reactive Mesogen) 물질로 이루어지는 것이 바람직하다.
전술한 제 1 특징에 따른 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치에 있어서, 상 기 편광 의존성 프리즘 어레이 필름은 복굴절층과 등방상층의 계면에 형성된 하부 배향막을 더 구비하고, 상기 복굴절층을 구성하는 물질은 상기 하부 배향막에 의해 단일 방향으로 배향된 것이 바람직하다.
전술한 제 1 특징에 따른 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치에 있어서, 상 기 편광 의존성 프리즘 어레이 필름은 복굴절층의 표면에 적층된 상부 투명 기판을 더 구비하고, 상기 복굴절층과 맞닿는 상부 투명 기판의 일면에는 상부 배향막이 형 성된 것을 특징으로 하며, 상기 복굴절층을 구성하는 물질은 상기 상부 배향막에 의 해 단일 방향으로 배향된 것이 바람직하다.
전술한 제 1 특징에 따른 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치에 있어세 상 기 등방상층과 상기 복굴절층의 계면에 형성되는 프리즘은 삼각형의 형상으로 이루 어진 것이 바람직하다.
전술한 제 1 특징에 따른 시야각 제어 가능한 디스풀레이 장치에 있어서， 상 기 편광 스위칭부는， 액정층; 상기 액정층의 상부에 위치한 상부 배향층; 상기 액정 층과 상기 상부 배향층의 사이에 위치한 상부 투명 전극층; 상기 액정층의 하부에 위치한 하부 배향층; 및 상기 액정층과 상기 하부 배향층의 사이에 위한 하부 투명 전극층；올 구비하는 것이 바람직하다.
본 발명의 제 2 특징에 따른 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치는， 지향성 백라이트 유닛; 상기 지향성 백라이트 유닛으로부터 제공되는 입사광의 편광 상태에 따라 일부는 굴절되고 일부는 직진하도록 구성되어， 상기 지향성 백라이트 유닛의 전면에 탑재된 편광 의존성 프리즘 어레이 필름; 입사광의 편광 방향을 스위칭시킬 수 있도록 구성되어 상기 편광 의존성 프리즘 어레이 필름의 전면에 탑재된 편광스 위칭부; 및 두 개의 편광자 및 이들 사이에 위치한 액정층으로 구성되어， 상기 편광 스위칭부의 전면에 탑재된 LC(Liquid Crystal) 패널;을 구비하여, LC 패널의 시야각 분포를 제어할 수 있도록 한다.
전술한 제 2 특징에 따른 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치에 있어서， 상 기 편광 의존성 프리즘 어레이 필름은, 투명한 재질의 기판; 사전 설정된 광굴절률 0 )을 갖는 광경화상 등방상 고분자 물질 (Isotropic Polymer)로 이루어져 상기 기판 위에 적층된 등방상층; 및 정상광 굴절률 ( )과 이상광 굴절률 0 )을 갖는 복굴절성 을 갖는 물질로 이루어져 상기 등방상층위에 적층된 복굴절층; 을 구비하고， 상기 등방상층과 상기 복굴절층의 계면은 프리즘 어레이의 형상으로 이루어진 것을 특징 으로 하며, 상기 복굴절층을 구성하는 물질의 배향 방향과 수직한 입사광은 굴절없 이 직진하여 출력되고， 배향 방향과 평행한 입사광은 굴절하여 출력되는 것이 바람 직하다.
전술한 제 2 특징에 따른 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치에 있어서， 상 기 편광 스위칭부는， 액정층; 상기 액정층의 상부에 위치한 상부 배향층; 상기 액정 층과 상기 상부 배향층의 사이에 위치한 상부 투명 전극층; 상기 액정층의 하부에 위치한 하부 배향층; 및 상기 액정층과 상기 하부 배향층의 사이에 위한 하부 투명 전극층; 을구비하는 것이 바람직하다.
전술한 제 2 특징에 따른 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치에 있어서， 상 기 디스플레이 장치는, 편광 스위칭부의 온 (ON)/오프 (OFF)에 따라厂 K: 패널의 편광 자의 투과축과 일치하는 편광 상태를 갖는 직진성의 빛이 통과되어 좁은 시야각 모 드로 동작하거나, LC 패널의 편광자의 투과축과 일치하는 편광 상태를 갖는 굴절성 의 빛이 통과되어 광 시야각모드로 동작하는 것을 특징으로 하며,
상기 등방상층과 상기 복굴절층의 계면에 형성되는 프리즘 어레이의 프리즘 각도는 광시야각모드에서 요구되는 시야각에 따라 결정되는 것이 바람작하다. 전술한 제 2 특징에 따른 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치에 있어서， 상 기 등방상층은 상기 복굴절층의 정상광 굴절률과 동일한 광굴절률 0 )을 갖는 광경 화성 등방상 고분자 물질로 이루어지도록 구성되며， 등방상층의 굴절률와 및 복굴 절층의 정상광 굴절률 과 이상광 굴절률 은 nP = n0 < ne ^\ 관계를 갖는 것이 바람직하다.
【발명의 효과】
본 발명에 따른 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치는 LC 패널이나 OLED 패널과 같은 디스플레이 패널의 전면에 편광 의존성 프리즘 어레이 필름을 적층함 으로써， 광 효율의 손실없이 디스플레이 패널의 시야각 분포를 광 시야각모드 또는 좁은 시야각모드로 제어할수 있게 된다.
【도면의 간단한설명】
도 1은 종래의 기술에 따라 계조 표현을 위한 IPS 모드와 시야각 분포 제어 를 위한 HAN 모드 적층 구조를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 시야각 제어 가능한 디스플 레이 장치에 대하여 도시한 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 시야각 제어가 가능한 디스 플레이 장치에 있어서， 편광 의존성 프리즘 어레이 필름의 구조 및 동작을 설명하기 위하여 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 시야각 제어 가능한 디스플 레이 장치에 있어서， 동작 원리를 설명하기 위하여 도시한 개념도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 시야각 제어 가능한 디스풀 L이—장츠 ᅳ편광― 존성ᅳ프뫼 -즘—헉-레싀一필善을ᅳ제 -조하는-과장을—순차적-으로ᅳ 치 한 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 시야각 제어 가능한 디스플 레이 장치에 있어서， 지향성 BLU 상에서 측정한 편광 의존성 프리즘 어레이 필름에 서의 휘도 분포의 챠트를 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 시야각 제어 가능한 디스플 레이 장치에 있어서， X축 방향으로의 서로 다른 전압 조건에서 지향성 BLU에서의 편광 의존성 프리즘 어레이 필름에서의 시야각에 따른 각도 휘도 분포를 도시한 그 래프이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 시야각 제어 가능한 디스플 레이 장치에 있어서， 다양한 굴절를 조건에서의 시야각에 따른 휘도 분포의 시뮬레' 이션 결과를 도시한 그래프들이다.
도 9는 본 발명의 계 2 실시예에 따른 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치 를 도시한 단면도이다.
도 10은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치 를 도시한 단면도이다.
【발명의 실시를 위한 최선의 형태】
본 발명에 따른 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치는 지향성 BLU를 포함 한 LC 패널이나 OLED 패널과 같은 디스플레이 패널의 전면에 편광 의존성 프리즘 어레이 필름을 적층함으로써， 광 효율의 손실없이 디스풀레이 패널의 시야각 분포를 제어할 수 있게 된다.
< 제 1 실시예 〉
이하， 첨부된 도면들올 참조하여 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 시 야각 제어 가능한 디스플레이 장치의 구성 및 동작에 대하여 구체적으로 설명한다. 도 2는 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 시야각 제어 가능한 디스플 레이 장치에 대하여 도시한 개략적인 단면도이다.
도 2를 참조하면， 본 발명에 따른 디스플레이 장치 (20)는， 디스플레이 패널 (17)， 디스플레이 패널의 전면에 설치된 편광 스위칭부 (15) 및 상기 편광 스위칭분 의 전면에 설치된 편광의존성 프리즘 어레이 필름 (10)을 구비한다.
상기 디스플레이 패널 (17)은， 도 2에 도시된 바와 같이, 지향성 백라이트 유 닛 (170)과 LC 패널이 적층되어 이루어지며， 상기 LC 패널은 두 개의 편광자 (172, 174) 및 상기 편광자들의 사이에 위치한 액정층 (176)으로 구성되며， 상기 두 개의 편광자 (172， 174)는 각각 편광자 (polarizer ; 172) 및 검광자 (analyzer; 174)로 구성되 는 것이 바람직하다.
상기 편광 스위칭부 (15)는 입사광의 편광 방향을 스위칭시킬 수 있도록 구성 되어 상기 LC 패널의 전면에 탑재된 것올 특징으로 한다. 상기 편광 스위칭부 (15) 는， 액정층 (150), 상기 액정층의 상부 및 하부에 각각 위치한 상부 배향층 및 하부 배향층 (152, 154), 상기 액정층과 상기 상부 배향층의 사이에 위치한 상부 투명 전 극층 (153), 상기 액정층과 상기 하부 배향층의 사이에 위한 하부 투명 전극층 (155) 을 구비한다. 전술한 구성을 갖는 편광 스위칭부는， 외부로부터 인가되는 구동 전압 에 따라 액정층의 배향 방향이 변화되고， 그 결과 입사광의 편광 방향을 변화시킬 수 있게 된다.
상기 편광 의존성 프리즘 어레이 필름 (10)은 입사된 광의 편광 방향에 따라 프리즘 기능의 온 /오프가 조절되도록 구성되어 상기 편광스위칭부의 전면에 탑재된 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따른 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치는， 편광 의존성 프리즘 어레이 필름의 프리즘 기능이 오프 (OFF)되면， 편광 의존성 프리즘 어레이 필름을 통과하는 빛이 직진함에 따라， 지향성 백라이트 유닛의 시야각에 따 른 좁은 시야각 모드로 동작하게 된다. 또한, 본 발명에 따른 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치는， 편광 의존성 프리즘 어레이 필름의 프리즘 기능이 온 (ON)되면, 편광 의존성 프리즘 어레이 필름을 통과하는 빛이 굴절함에 따라， 편광 의존성 프리 즘 어레이 필름에 의해 광시야각모드로 동작하게 된다. 따라서， 본 발명에 따른 디 스플레이 장치에 있어서， 좁은 시야각 모드에서의 시야각은 지향성 백라이트 유닛의 시야각에 의해 결정되며， 광 시야각 모드에서의 시야각은 편광 의존성 프리즘 어레 이 필름에서의 등방상층과 복굴절층의 계면에 형성되는 프리즘의 프리즘 각도에 의 해 결정된다.
한편， 본 발명의 계 1 실시예에 따른 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치의
—타른ᅳ실ᅩ시-향하에—서는;—편광一와존성ᅳ프라즘-아레ᅵ어 필틈의ᅳ배 -향—방-향을—반태-로ᅳ배ᅵ향— 시킴으로써， 프리즘 기능이 온되면 좁은 시야각 모드로 동작하게 되고 프리즘 기능 이 오프되면 광 시야각모드로 동작하도록 구성할수도 있다.
도 3은 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 시야각 제어가 가능한 디스 플레이 장치에 있어서， 편광 의존성 프리즘 어레이 필름의 구조 및 동작을 설명하기 위하여 도시한 단면도이다. 이하， 도 3을 참조하여 편광 의존성 프리즘 어레이 필름 의 구조 및 동작에 대하여 구체적으로 설명한다.
상기 편광 의존성 프리즘 어레이 필름 (10)은 투명한 재질의 기판 (100)， 등방 상층 (110)， 복굴절층 (120)을 구비한다. 본 발명에 따른 편광 의존성 프리즘 어레이 필름 (10)에 있어서， 상기 등방상층과 상기 복굴절층의 계면은 프리즘 어레이의 형상 으로 이루어진 것을 특징으로 하며， 입사광에 대하여 상기 둥방상층과 상기 복굴절 층의 계면에서 발생하는 굴절률 차이가 입사광의 편광 방향에 따라 서로 상이하도 록 구성된 것을특징으로 한다.
상기 등방상층 (110)은 사전 설정된 광굴절률 (np)을 갖는 광경화성 등방상 고 분자물질 (Isotropic Polymer)로 이루어져 상기 기판위에 적층된다.
상기 복굴절층 (120)은 정상광 굴절률 (n0)과 이상광 굴절률 (ne)을 갖는 복굴절 성을 갖는 물질로 이루어져 상가 등방상층위에 적층된다. 상기 등방상층과 상기 복 굴절층의 계면은 삼각형의 프리즘의 형상으로 이루어진 것이 바람직하며, 프리즘 어 레이 형태로 구현될 수 있다. 상기 프리즘은 평탄한출사면에 대하여 소정의 프리즘 각도 (6^¾m)로 기울어진 경사면들로 구성된 삼각형 형상으로 이루어지며， 이러한 프 리즘들이 반복 배열되어 프리즘 어레이 형태를구현하게 된다.
상기 복굴절층은 단일 방향으로 정렬된 복굴절성을 갖는 액정 (Liquid Crysta LC) 또는 광경화성 액정상고분자 (Reactive Mesogen;RM) 물질로 이루어지 는 것이 바람직하다.
상기 복굴절층을 구성하는 액정 또는 광경화성 액정상 고분자 물질을 단일방 향으로 정렬시키기 위하여， 상기 편광 의존성 프리즘 어레이 필름 (10)는 상기 등방 상층 (110)과 복굴절층 (120)의 계면에 하부 배향층 (도면에 도시되지 않음)을 더 구비 하여 Bottom-up 방식으로 복굴절층의 매질올 배향시키거나, 복굴절층 (120)의 상부 표면에 상부 배향층 (도면에 도시되지 않음)을 더 구비하여 Top-down 방식으로 복 굴절층의 매질을 배향시키거나， 복굴절층 (120)의 상부 및 하부 표면에 각각 상부배 향층 및 하부 배향층을 구비하여 Bottom-up 방식과 Top-down 방식으로 동시에 배향시켜 보다 더 정확하게 단일 방향으로 배향시킬 수 있다. 상부 배향층 및 /또는 하부 배향층에 의하여， 상기 복굴절층을 구성하는 매질은 단일 방향으로 배향되어 이루어지게 된다.
본 발명에 따른 편광 의존성 프리즘 어레이 필름은， 상기 등방상층 (110)의 굴절률 (/7P) 및 상기 복굴절층 (120)에서의 배향방향의 수직한 방향의 굴절률인 정상 광굴절률 )과 배향방향의 굴절률인 이상광굴절률 )에 대한관계가 n0 = np < ne 이 되도록 설정함으로써， 입사광의 편광 방향쎄 따라프리즘 기능의 온 /오프를 제어 할수 있도록 하는 것이 바람직하다.
도 3의 (a)를 참조하면， 본 실시예에 따른 편광 의존성 프리즘 어레이 필름 으로 직진성을 갖는 빛이 입사할 때, 입사하는 빛의 편광 방향이 복굴절층 (120)의 배향방향과수직한 경우， 복굴절층 (120)은 n0의 굴절률을 가지게 되며 , = 이므 로 입사한 빛은 굴절없이 직진하게 된다. 그 결과， 본 실시예에 따른 편광 의존성 프리즘 어레이 필름은， 복굴절층의 배향 방향과 수직인 편광 방향을 갖는 빛이 입사 하는 경우， 프리즘으로 동작하지 않게 된다.
한편， 도 3의 (b)를 참조하면, 본 실시예에 따른 편광 의존성 프리즘 어레이 필름으로 직진성을 갖는 빛이 입사할 때， 입사하는 빛의 편광 방향이 복굴절층 (120) 의 배향방향과 일치하는 경우, 복굴절층 (120)은 ne의 굴절률을 가지게 되며, 이므로 입사한 빛은 등방상층 (110)과 복굴절층 (120)의 계면에서 굴절률 차에 의해 굴절이 나타나게 된다. 그 결과， 본 실시예에 따른 편광 의존성 프리즘 어레이 필름 은, 복굴절층의 배향 방향과 일치하는 편광 방향올 갖는 빛이 입사하는 경우， 프리 즘 어레이로 동작하여 입사한 빛이 퍼지게 된다. 따라서, 본 실시예에 따른 편광 의 존성 프리즘 어레이 필름은, 입사광의 편광 방향이 복굴절층의 배향 방향과 수직이 면 프리즘 기능이 OFF 되며, 입사광의 편광 방향이 복굴절층의 배향 방향과 일치하 면 프리즘 기능이 ON 된다.
한편, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치에 있어서, 편광 의존성 프리즘 어레이 필름의 프리즘 기능이 온 (ON)되면， 편광 의존성 프리즘 어레이 필름에 의해 광 시야각 모드로 동작하게 되며, 상기 둥방상층과 상기 복굴절층의 계면에 형성되는 프리즘 어레이의 프리즘 각도 (6^sm)는 랑시야작 모드 에서 요구되는 시야각에 따라 결정되는 것이 바람직하다. 프리즘 각도가 증가할수록 : 시야각이 증대된다. 여기서, 상기 프리즘 각도 는， 도 3에 도시된 바와 같이， 프리즘의 출사면과 평행한 면에 대해 프리즘의 경사면이 갖는 각도를 의미한다. 이하, 도 4를 참조하여， 본 발명의 바람직한 게 1 실시예에 따른 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치의 동작 원리를 구체적으로 설명한다. 도 4는 본 발명의 바 람직한 제 1 실시예에 따른 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치에 있어서， 동작 원 리를 설명하기 위하여 도시한 개념도이다.
도 4의 (a)를 참조하면， 입사광의 편광 상태가 복굴절층 (120)의 배향 방향과 평행할 때， 입사광은 굴절없이 적층된 프리즘 어레이 필름 (10)을 통과하며, 최종적 으로 지향성 BLU의 좁은 빔 분포로 인해 좁은 시야각모드가된다.
도 4의 (b)를 참조하면, 입사광의 편광 상태가 복굴절층 (120)의 배향 방향과 수직할 때， 입사광은 복굴절층 (120)과 등방상층 (110)의 계면에서 굴절됨에 따라 광 시야각모드가된다.
전술한 구성을 갖는 본 발명에 따른 디스플레이 장치는， 편광 스위칭부 (15) 의 액정층으로 입사되는 광의 편광 각도를 전기적으로 제어 가능하며, 시야각 분포 는 대칭 시야각 특성을 유지하면서 광 효율의 손실없이 좁은 시야각 상태에서 넓은 시야각 상태로 연속적으로 전환할 수 있게 된다. 본 발명의 도면에서는 액정의 TN 모드만이 표시되어 있으나 , VA ECB, OCB, IPS, FFS모드에도 적용가능하다.
전술한 구성을 갖는 디스폴레이 장치는， 필름 또는 유리 기판상에 편광 의존 성 프리즘 어레이를 제작하여 편광 스위칭부와 합치거나, 편광 스위칭부 위에 다이 렉트 임프린팅 공정을 통해 일체형으로 제작할 수 있다. 이하， 도 5를 참조하여 본 발명에 따른 시야각 제어 가능한 디스풀레이 장치의 편광 의존성 프리즘 어레이 필 름을 제조하는 과정을 설명한다. 도 5는 본 발명에 따른 시야각제어 가능한 디스플 레이 장치의 편광 의존성 프리즘 어레이 필름을 제조하는 과정을 순차적으로 도시 한흐름도이다.
본 발명에 따른 편광 의존성 프리즘 어레이 필름의 제조 방법은， 먼저 하부 투명 기판 (700)상에 광경화성 등방상 고분자 물질 (710)을 증착시킨 후, 프리즘 역상 의 형태를 갖는프리즘 어레이 템폴릿 (750;prism array template)을 임프린팅한다 (단 -계ᅳ a-) 다음 ᅳ조사하며ᅳ광—경화성ᅳ등방상ᅳ 분자—물질들 (-74Θ)을ᅳ광-경 -화사커고 (—단ᅳ 계 b), 상기 프리즘 어레이 템플릿 (750)을 분리하여 제거한다 (단계 c), 그 결과， 임 프린팅 공정을 이용하여 하부 투명 기판 (700)위에 프리즘 어레이 형상의 등방상층 (710')을 완성하게 된다.
다음， 상기 등방상층 (710')의 표면에 배향 물질을 도포하기 전에， 등방상층 (710')의 표면을 UVO 처리하여 등방상층 (710")의 표면올 친수화시킴으로써, 후공정 에서 도포될 배향물질의 코팅성을 향상시키는 것이 바람직하다 (단계 d).
다음, 상기 등방상층 (710")의 표면에 배향 물질 (730)을 도포한 후 (단계 e), 단일 방향으로 러빙하여， 등방상층 (710")의 표면에 Bottom-Up 방식의 배향을 위한 하부 배향막 (730')을 형성한다 (단계 f). 배향 물질로는 Polyvinylachol(PVA)을 사용 할수 있다.
다음, 상부 투명 기판 (770)위에 배향물질을도포한후 러빙하여, Top-Down 방식의 배향을 위한상부 배향막 (780)을 갖는상부 투명 기판 (770)을 제작한다 (단계 g).
다음， 상기 하부 투명 기판 (700)위의 하부 배향막 (730')의 상부에 상기 상부 투명 기판 (770)을 배치하고， 상기 하부 배향막 (730')과상기 상부 배향막 (780)의 사 이에 광경화성 액정상 고분자 물질 (720)을 주입한 후 (단계 h), UV 조사하여 광경화 성 액정상 고분자 물질 (720)을 광경화시켜 복굴절층 (720')을 형성한다 (단계 i). 상기 복굴절층을 구성하는 광경화성 액정상 고분자 물질 (720)은 하부 배향막 (730')과 상 부 배향막 (780)에 의한 배향 효과에 따라 단일 방향으로 정렬된다. 다음, 상부 투명 기판 (770) 및 상부 배향막 (780)을 복굴절층 (720')으로부터 분리하여 제거함으로써 (단계 j), 본 발명에 따른 편광 의존성 프리즘 어레이 필름을 완성한다.
전술한 제조 공정에 있어서, 마지막 단계인 단계 j를 생략하여, 상부 투명 기 판 (770)과 상부 배향막 (780)은 필요에 따라 제거하지 아니하여 편광 의존성 프리즘 어레이 필름을 완성할 수도 있다.
전술한 제조 공정에 따라 본 발명에 따른 시야각 제어 가능한 디스플레이 장 치를 제조하여 다양한 특성을 분석하였다. 전술한 시야각 제어 가능한 다스플레이 장치의 제조 공정에 있어서， 임프린팅 공정시 사용된 프리즘 어레이 템플릿의 주기 는 18.5 m 이며, 높이는 11 이며， 프리즘 각도 은 50도이며， 광 경화성 등 방상 고분자 물질은 Norland Products. Inc.사의 / = 1.51 -인—ΝΘΑ89 제품을 사용하 였으며， 상기 복굴절층을 구성하는 광경화성 액정상 고분자 물질은 Merck 사의 RMM727 제품을 사용하였으며， 편광 스위칭부의 액정층은 Merck사의 E7 제품을 사용하였으며, 액정의 샐 갭은 10 이며, 지향성 BLU 의 시야각은 30도로 하여 제 조하였다.
도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치 에 있어서， 지향성 . BLU 상에서 측정한 편광 의존성 프리즘 어레이 필름에서의 휘도 분포의 챠트를 도시한 것이다. 도 6의 시야각 측정을 위하여 사용된 장비는 Autronic-Melchers GmbH 사의 DMS 803이며, 프리즘 방향 또는 복굴절층의 정렬 방향은 90도의 y축 방향이다.
도 6의 (a)를 참조하면 , ΤΝ 액정층에 Va = 0 V 를 인가하여 TN 액정층의 필 드 오프 상태인 경우， 입사 편광 상태는 복굴절층의 배향축과 수직하게 되며 ( / = nP ), 그 결과 좁은 시야각 특성을 나타낸다.
도 6의 (b)를 참조하면， TN 액정층에 Va = 5 V 의 필드를 인가한 경우， 지향 성 BLU로부터의 입사광은 굴절률 불일치 조건 ( ≠ )으로 인해， 복굴절층과 등 방상층의 경사진 계면에서 굴절된다. 이에 따라， 정면 방향의 휘도는 감소하며, 시야 각 방향으로의 휘도는 증가하게 된다.
도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치 에 있어서， x축 방향으로의 서로 다른 전압 조건에서 지향성 BLU에서의 편광 의존 성 프리즘 어레이 필름에서의 시야각에 따른 각도 휘도 분포를 도시한 그래프이다. 도 7을 참조하면， φ = 0°(x축 방향)에서 서로 다른 전압조건에서 (Va = 0, 1.5, 1.8, 2.15, 5 V), 지향성 BLU에서의 편광의존성 프리즘 어레이 필름의 시야각 분포 를 파악할 수 있다. 도 7로부터, 편광 스위칭부의 TN 액정층의 인가 전압이 증가함 에 따라， 정면 방향에서의 휘도는 점차적으로 감소하는 반면, 시야각 방향에서의 휘 도는 점차 증가함을 알 수 있다. 또한, 인가된 모든 전압 조건에서, 휘도 분포는 시 야각 변화에 따라 대칭이 됨을 파악할 수 있다. 또한， 각각의 전압 조건에서 얻은 휘도 분포에서, 휘도 분포를 적분하여 전체 휘도를 계산할 때, 각각의 전체 휘도는 1.5%의 변화내에서 거의 동일함을 알 수 있다. 이러한 결과는 본 발명에 따른 시야 각 제어 가능한 디스플레이 장치가 편광 의존성 프리즘 어레이 필름， 편광 스위칭부， 및 지향성 BLU의 적층 구조를 사용하여 광 손실없이 시야각을 연속적으로 제어할 수 있음을 의미한다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치에 있어서, 입사광의 굴절각은 프리즘 구조의 각도 및 복굴절층과 둥방상층의 계면에서의 굴절 률 차이와 관련이 있다. 이러한 요인을 고려하여, 시야각 변화를 분석하기 위하여 Breault Research Organization. Inc 사의 Advanced System Analysis Program(ASAPTM)의 광학 모델링 소프트웨어를 사용하여 광학 시물레이션을 실행 하였다.
도 8은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 시야각 제어 가능한 디스풀레이 장치 에 있어서, 다양한 굴절를 조건에서의 시야각에 따른 휘도 분포의 시물레이션 결과 를도시한 그래프들이다.
도 8의 (a)는 복굴절층과 등방상층의 굴절률이 각각 ne = 1.65, nD = 1.51 인 ' 조건에서， 40°, 50°, 60°인 서로 다른 프리즘 각도 조건에 대해 시야각에 따른 각도 휘도 분포를 시뮬레이션한 결과이다. 도 8의 (a)를 참조하면, 시뮬레이션 결과 프리 즘 각도가중가할수록 시야각분포가 넓어지고， 정면의 휘도가 감소함을 알수 있다ᅳ 또한， 프리즘 각도가 50°인 실험 조건과 비교할 때, 프리즘 각도가 60°인 경우에 더 넓은 시야각조건올 제공할수 있음을 알수 있다.
도 8의 (b)는 복굴절층에 대해 서로 다른굴절률조건인 /?e = 1.55， 1.65， 1.75, 및 /7。 = 1.51 에서， 시야각에 따른 각도 휘도 분포를 시물레이션한 결과이다. 이때의 프리즘 각도 조건은 50ᄋ로 고정하였다. 도 8의 (b)를 참조하면, 복굴절층의 ne값이 증가함에 따라. 복굴절층과 등방상층의 계면에서의 증가된 굴절 효과로 인하여 시야 각이 넓어짐을 확인할 수 있다.
도 8의 (c)는, 보다 넓은 광시야각 조건을 얻기 위하여, 복굴절층은 ne = 1.75의 고굴잘율올 유지하며， 프리즘 각도조건을, 40°, 50°, 60로 변화시키면서， 시 야각에 따른 각도 휘도 분포를 시뮬레이션한 결과이다. 도 8의 (c)를 참조하면， 복굴 절층의 ne 값이 증가했기 때문에 동일한 프리즘 조건에서 각 휘도 분포는 도 8의 (a) 에 비해 더 넓어짐을 알 수 있으며, 특히 프리즘 각도가 60°인 실험 조건에서， 정면 대비 시야각 방향에서의 휘도가 증가했음을 알 수 있다.
【발명의 실시를 위한 형태】
< 제 2 실시예 >
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 제 2 실시예에 따른 시야각 제어 가 능한 디스플레이 장치의 구성 및 동작에 대하여 구체적으로 설명한다. 본 발명의 제 2 실시예에 따른 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치는 OLED Organic Light Emitting Diodes) 패널에 적용된 것을 특징으로 한다.
도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치 에 대하여 도시한 개략적인 단면도이다. 도 9를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 디스풀레이 장치 (8)는， 디스플레이 패널 (87)， 디스플레이 패널의 전면에 설치된 편광 스위칭부 (85) 및 상기 편광 스위칭부의 전면에 설치된 편광의존성 프리즘 어레 이 필름 (80)올 구비한다. 본 실시예에 따른 편광 스위칭부 (85) 및 편광 의존성 프리 즘 어레이 필름 (80)은 제 1 실시예의 그것들과 동일하다.
상기 디스플레이 패널 (87)은， 도 9에 도시된 바와 같이， OLED 패널 (870)， 지 향성 광학 필름 (Directional optical film)(872) 및 편광자 (polarizer)(874)로 구성된다. 전술한 구성을 갖는 제 2 실시예에 따른 디스플레이 장치는 제 1 실시예의 디 스플레이 장치와 동일하게 동작된다. 따라서, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치는, 편광 의존성 프리즘 어레이 필름의 프리즘 기능이 오프 (OFF)되면, 편광 의존성 프리즘 어레이 필름을 통과하는 빛이 직진함에 따라， 지향성 백라이트 유닛의 시야각에 따른 좁은 시야각 모드로 동작하게 된다. 또한, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치는, 편광 의존성 프리즘 어레이 필름의 프리즘 기능이 온 (ON)되면, 편광 의존성 프리즘 어레이 필름 을 통과하는 빛이 굴절함에 따라， 편광 의존성 프리즘 어레이 필름에 의해 광시야각 모드로 동작하게 된다. 따라서， 본 발명에 따른 디스풀레이 장치에 있어서， 좁은 시 야각 모드에서의 시야각은 지향성 광학 필름의 시야각에 의해 결정되며, 광 시야각 모드에서의 시야각은 편광 의촌성 프리즘 어레이 필름에서의 등방상층과 복굴절층 의 계면에 형성되는 프리즘의 프리즘 각도에 의해 결정된다. '
한편, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치의 다른 실시형태에서는, 편광 의존성 프리즘 어레이 필름의 배향 방향올 반대로 배향 시킴으로써, 프리즘 기능이 온되면 좁은 시야각 모드로 동작하게 되고 프리즘 기능 이 오프되면 광 시야각모드로 동작하도록 구성할 수도 있다.
< 제 3 실시예 >
이하， 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 제 3 실시예에 따른 시야각 제어 가 능한 디스플레이 장치의 구성 및 동작에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 10은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치 에 대하여 도시한 개략적인 단면도이다. 도 10올 참조하면, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 디스플레이 장치 (9)는 지향성 백라이트 유닛 (96)， 지향성 백라이트 유닛의 전 면에 설치된 편광의존성 프리즘 어레이 필름 (90), 상기 편광 의존성 프리즘 어레이 필름의 전면에 설치된 편광 스위칭부 (95) 및 상기 편광 스위칭부의 전면에 설치된
LC 패널 (97)을 구비한다. 본 실시예에 따른 편광 스위칭부 (95) 및 편광 의존성 프 리즘 어레이 필름 (90)의 구성은 제 1 실시예의 그것들과 동일하다.
상기 LC 패널 (97)은， 도 10에 도시된 바와 같이， 두 개의 편광자 (972， 974) 및 이들의 사이에 위치한 액정층 (976)으로 구성되며， 이는 제 1 실시예의 LC 패널과 동일한 구조를 이루어진다.
지향성 백라이트 유닛 (96)으로부터 출사된 무편광 빛은 편광 의존성 프리즘 어레이 필름 (90)의 복굴절층에 의해 일부는 굴절되고 나머지는 직진하게 되는데, 복 굴절층을 구성하는 물질의 배향 방향과 평행한 방향으로 편광된 빛은 굴절이 일어 나게 되고， 복굴절층을 구성하는 물질의 배향방향과 수직한 방향으로 편광된 빛은 굴절없이 직진하게 된다.
15
대체용지 (규칙 제 26조) 도 9의 (a)를 참조하면， 편광 스위칭부 (95)가 오프 (Off)인 경우， 직진하는 빛 과 굴절된 빛의 편광 상태가 90도 회전 (rotation) 하게 되며， LC 패널의 편광자 (972) 의 투과축과 일치하는 편광 상태를 나타내는 직진하는 빛만 통과하게 된다. 그 결과, 지향성 백라이트 유닛의 시야각에 따른 좁은 시야각 모드로 동작하게 된다.
한편， 도 9의 (b)를 참조하면, 편광 스위칭부 (95)가 은 (On)인 경우, 직진하는 빛과 굴절된 빛이 모두 편광 변화가 나타나지 않게 되며， LC 패널의 편광자 (972)의 투과축과 일치하는 편광 상태를 나타내는 굴절된 빛만 통과하게 된다. 그 결과, 편 광 의존성 프리즘 어레이 필름에 의해 굴절된 빛에 의해 광 시야각 모드로 동작하 게 된다.
한편， 본 발명의 제 3 실시예에 따른 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치의 다른 실시형태에서는， 편광 의존성 프리즘 어레이 필름의 배향 방향을 반대로 배향 시킴으로써， 편광 스위칭부가 온되면 좁은 시야각 모드로 동작하게 되고， 편광 스위 칭부가 오프되면 광 시야각 모드로 동작하도록 구성할 수도 있다. 이상에서 본 발명에 대하여 그 바람직한 제 1 실시예를 중심으로 설명하였으 나, 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야 의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 웅용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 그 리고， 이러한 변형과 웅용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
16
대체용지 (규칙 제 26조)

Claims

【청구의 범위】
【청구항 1】
편광 상태의 빛을 출력하는 디스플레이 패널;
입사광의 편광 방향을 스위칭시킬 수 있도록 구성되어 상기 디스플레이 패널 의 전면에 탑재된 편광스위칭부; 및
입사광의 편광 방향에 따라 프리즘 기능의 은 /오프가 조절되도록 구성되어 상기 편광스위칭부의 전면에 탑재된 편광 의존성 프리즘 어레이 필름;
를 구비하여, 디스플레이 패널의 시야각 분포를 제어할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치 .
【청구항 2】
. 제 1항에 있어서， 상기 디스플레이 패널은，
두 개의 편광자와 이들 사이에 위치한 액정.층으로 구성된 LC 패널 (Liquid Crystal Panel)과 지향성 백라이트 유닛 (BLU)이 적층되어 이루어지거나，
OLED 패널 (Organi Light Emitting Diodes Panel), 지향성 광학 필름 (Directional optical film) 및 편광자가 적층되어 이루어진 것을 특징으로 하는 시야 각 제어 가능한 디스플레이 장치.
【청구항 3】 ,
제 1항에 있어서， 상기 디스플레이 장치는，
입사광의 편광 방향에 따라 편광 의존성 프리즘 어레이 필름의 프리즘 기능 의 은 (ON)/오프 (OFF)가 결정되고， 상기 프리즘 기능의 온 /오프에 따라， 디스플레이 패널로부터 나온 빛이 직진하여 형성된 디스플레이 패널의 시야각에 따른 좁은 시 야각 모드로 동작하거나， 디스플레이 패널로부터 나은 빛이 편광 의존성 프리즘 어 레이 필름에 의해 굴절되어 광시야각 모드로 동작하는 것을 특징으로 하는 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치.
【청구항 4】
17
대체용지 (규칙 제 26조) 제 1항에 있어서， 상기 편광 의존성 프리즘 어레이 필름은,
투명한 재질의 기판;
'사전 설정된 광굴절률 을 갖는 광경화성 등방상 고분자 물질 (Isotropic Polymer)로 이루어져 상기 기판위에 적층된 등방상층; 및
정상광 굴절률 0 )과 이상광 굴절률 ( )을 갖는 복굴절성을 갖는 물질로 이루 어져 상기 둥방상층위에 적층된 복굴절층;
을 구비하고， 상기 등방상층과 상기 복굴절층의 계면은 프리즘 어레이의 형 상으로 이루어진 것을 특징으로 하며, 상기 등방상층과 상기 복굴절층의 계면에서 발생하는 굴절률 차이가 입사광의 편광 방향에 따라 서로 상이한 것을 특징으로 하 는 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치.
【청구항 5】
제 4항에 있어서， 상기 디스플레이 장치는,
편광 의존성 프리즘 어레이 필름의 프리즘 기능의 온 (ON)/오프 (OFF)에 따라 : 디스플레이 패널로부터 나은 빛이 직진하여 형성된 디스플레이 패널의 시야각에 따 른 좁은 시야각 모드로 동작하거나， 디스플레이 패널로부터 나온 빛이 편광 의존성 프리즘 어레이 필름에 의해 굴절되어 광 시야각 모드로 동작하는 것을 특징으로 하 며,
상기 등방상층과 상기 복굴절층의 계면에 형성되는 프리즘 어레이의 프리즘 각도는 광시야각 모드에서 요구되는 시야각에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치 .
【청구항 6】
제 4항에 있어서， 상기 둥방상층은 상기 복굴절층의 정상광 굴절률과 동일한 광굴절률 ( )을 갖는 광경화성 등방상 고분자 물질로 이루어지도록 구성하여， 입사 광의 편광 방향에 따라 프리즘의 기능의 온 /오프를 제어하는 것을 특징으로 하는 시 야각 제어 가능한 디스플레이 장치 .
【청구항 7】
18
대체용지 (규칙 제 26조) 제 4항에 있어서， 등방상층의 굴절률 및 복굴절층의 정상광 굴절률 0 )과 이상광 굴절률 )은 np 二 n0〈 ne 의 관계를 갖는 것을 특징으로 하는 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치 .
【청구항 8】
저 항에 있어서， 상기 복굴절층은 복굴절성을 갖는 액정 (Liquid Crystal) 또 는 광경화성 액정상 고분자 (Reactive Mesogen) 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치 .
【청구항 9】
저 항에 있어서， 상기 편광 의존성 프리즘 어레이 필름은 복굴절층과 등방상 층의 계면에 형성된 하부 배향막을 더 구비하고，
상기 복굴절층을 구성하는 물질은 상기 하부 배향막에 의해 단일 방향으로 배향ᅵ된 것을 특징으로 하는 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치.
【청구항 10】
제 4항에 있어서， 상기 편광 의존성 프리즘 어레이 필름은 복굴절층의 표면에 적층된 상부 투명 기판을 더 구비하고,
상기 복굴절층과 맞닿는 상부 투명 기판의 일면에는 상부 배향막이 형성된 것을 특징으로 하며,
' 상기 복굴절층을 구성하는 물질은 상기 상부 배향막에 의해 단일 방향으로 배향된 것을 특징으로 하는 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치.
【청구항 11】
제 4항에 있어서， 상기 등방상층과 상기 복굴절층의 계면에 형성되는 프리즘 은 삼각형의 형상으로 이루어진 것을툭징으로 하는 시야각 제어 가능한 디스플레 이 장치.
【청구항 12】
계 1항에 있어서， 상기 편광 스위칭부는，
19
대체용지 (규칙 제 26조) 액정층;
상기 액정층의 상부에 위치한 상부 배향층;
상기 액정층과 상기 상부 배향층의 사이에 위치한 상부 투명 전극층;
상기 액정층의 하부에 위치한 하부 배향층; 및
상기 액정층과 상기 하부 배향층의 사이에 위한 하부 투명 전극층;
을 구비하는 것을 특징으로 하는 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치.
【청구항 13】
지향성 백라이트 유닛;
상기 지향성 백라이트 유닛으로부터 제공되는 입사광의 편광 상태에 따라 일 부는 굴절되고 일부는 직진하도록 구성되어, 상기 지향성 백라이트 유닛의 전면에 탑재된 편광 의존성 프리즘 어레이 필름;
입사광의 편광 방향을 스위칭시킬 수 있도록 구성되어 상기 편광 의존성 프 리즘 어레이 필름의 전면에 탑재된 편광스위칭부; 및
두 개의 편광자 및 이들 사이에 위치한 액정층으로 구성되어， 상기 편광 스 위칭부의 전면에 탑재된 LC Liquid Crystal) 패널;
을 구비하여， LC 패널의 시야각 분포를 제어할 수 있도록 하는 것을 특징으 로 하는 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치.
【청구항 14】
제 13항에 있어서， 상기 편광 의존성 프리즘 어레이 필름은，
투명한 재질의 기판;
사전 설정된 광굴절률 0 )을 갖는 광경화성 둥방상 고분자 물질 (Isotropic Polymer)로 이루어져 상기 기판위에 적층된 등방상층; 및
정상광 굴절률 )과 이상광 굴절률 (/ )을 갖는 복굴절성을 갖는 물질로 이루 어져 상기 등방상층위에 적층된 복굴절층;
을 구비하고， 상기 둥방상층과 상기 복굴절층의 계면은 프리즘 어레이의 형 상으로 이루어진 것을 특징으로 하며，
상기 복굴절층을 구성하는 물질의 배향 방향과 수직한 입사광은 굴절없이 직
20
대체용지 (규칙 제 26조) 진하여 출력되고， 배향 방향과 평행한 입사광은 굴절하여 출력되는 것을 특징으로 하는 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치.
【청구항 15】
제 14항에 있어서， 상기 편광 스위칭부는，
액정층;
상기 액정층의 상부에 위치한 상부 배향층;
상기 액정층과 상기 상부 배향층의 사이에 위치한 상부 투명 전극층;
상기 액정층의 하부에 위치한 하부 배향층; 및
상기 액정층과 상기 하부 배향층의 사이에 위한 하부 투명 전극층;
을 구비하는 것을 특징으로 하는 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치.
【청구항 16]
제 14항에 있어서， 상기 디스플레이 장치는，
편광 스위칭부의 온 (ON)/오프 (OFF)에 따라， LC 패널의 편광자의 투과축과 일치하는 편광 상태를 갖는 직진성의 빛이 통과되어 좁은 시야각 모드로 동작하거 나, LC 패널의 편광자의 투과축과 일치하는 편광 상태를 갖는 굴절성의 빛이 통과되 어 광 시야각 모드로 동작하는 것을 특징으로 하며,
상기 둥방상층과 상기 복굴절층의 계면에 형성되는 프리즘 어레이의 프리즘 각도는 광시야각 모드에서 요구되는 시야각에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치.
【청구항 17]
제 14항에 있어서， 상기 등방상층은 상기 복굴절층의 정상광 굴절률과 동일한 광굴절률 0 )을 갖는 광경화성 등방상 고분자 물질로 이루어지도록 구성되며，
등방상층의 굴절률 03Ρ) 및 복굴절층의 정상광 굴절률 )과 이상광 굴절률 ) 은 ηρ = 〈 ne 의 관계를 갖는 것을 특징으로 하는 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치.
21
대체용지 (규칙 제 26조)
PCT/KR2017/012847 2017-02-28 2017-11-14 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치 WO2018159922A1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170026184A KR101950379B1 (ko) 2017-02-28 2017-02-28 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치
KR10-2017-0026184 2017-02-28

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018159922A1 true WO2018159922A1 (ko) 2018-09-07

Family

ID=63370927

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2017/012847 WO2018159922A1 (ko) 2017-02-28 2017-11-14 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR101950379B1 (ko)
WO (1) WO2018159922A1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110109292A (zh) * 2019-05-23 2019-08-09 京东方科技集团股份有限公司 一种显示面板及显示装置
CN112987388A (zh) * 2020-07-23 2021-06-18 京东方科技集团股份有限公司 调光模组及其制作方法、背光组件、显示装置和调光方法

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102263949B1 (ko) * 2019-09-11 2021-06-14 경북대학교 산학협력단 화각 및 가간섭성 능동제어 랜덤 굴절 소자 및 그 제조 방법
CN114384714A (zh) * 2020-10-18 2022-04-22 中强光电股份有限公司 显示装置
KR20220102222A (ko) 2021-01-12 2022-07-20 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치
CN115032824A (zh) * 2022-06-17 2022-09-09 武汉华星光电技术有限公司 防窥膜及显示装置
CN115050280B (zh) * 2022-06-30 2023-10-03 厦门天马微电子有限公司 显示模组和显示装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090005009A (ko) * 2006-05-31 2009-01-12 샤프 가부시키가이샤 액정 표시 장치
KR20090047070A (ko) * 2007-11-07 2009-05-12 한양대학교 산학협력단 2ｄ-3ｄ 컨버터블 디스플레이 장치 및 방법
JP2010281998A (ja) * 2009-06-04 2010-12-16 Hayashi Telempu Co Ltd 偏光性回折格子
KR101394319B1 (ko) * 2012-12-28 2014-05-14 엘지디스플레이 주식회사 투명 액정표시장치
KR20140140661A (ko) * 2013-05-29 2014-12-10 경북대학교 산학협력단 편광 의존형 렌즈 구조체 및 그 제조 방법

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3422353A1 (de) * 1984-06-15 1985-12-19 Mesroc GmbH, 8500 Nürnberg Vorrichtung zum verbessern des guetegrades von roehrenwaermeaustauschern, wie oberflaechenkondensatoren u.a., durch senken deren stroemungsverluste
JP2000221324A (ja) * 1999-02-03 2000-08-11 Nec Corp 偏光素子、および該偏光素子を有する液晶表示装置
KR100644013B1 (ko) 2005-04-21 2006-11-10 삼성정밀화학 주식회사 프리즘 패턴을 갖는 일체형 광대역 반사형 고휘도 편광판,그 제조방법 및 이를 구비하는 액정표시장치
US8471983B2 (en) * 2006-12-27 2013-06-25 Teijin Limited Polarizing element and liquid crystal display device
KR101353396B1 (ko) 2007-04-12 2014-01-20 삼성디스플레이 주식회사 시야각 및 휘도 특성이 개선된 액정 표시 장치
JP2009294604A (ja) * 2008-06-09 2009-12-17 Asahi Glass Co Ltd 光変調液晶素子および可変光減衰器

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090005009A (ko) * 2006-05-31 2009-01-12 샤프 가부시키가이샤 액정 표시 장치
KR20090047070A (ko) * 2007-11-07 2009-05-12 한양대학교 산학협력단 2ｄ-3ｄ 컨버터블 디스플레이 장치 및 방법
JP2010281998A (ja) * 2009-06-04 2010-12-16 Hayashi Telempu Co Ltd 偏光性回折格子
KR101394319B1 (ko) * 2012-12-28 2014-05-14 엘지디스플레이 주식회사 투명 액정표시장치
KR20140140661A (ko) * 2013-05-29 2014-12-10 경북대학교 산학협력단 편광 의존형 렌즈 구조체 및 그 제조 방법

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PARK, MIN-KYU ET AL.: "Continuous Viewing Angle Distribution Control of Liquid Crystal Displays Using Polarization-Dependent Prism Array Film Stacked on Directional Backlight Unit", JOURNAL OF THE OPTICAL SOCIETY OF KOREA, vol. 20, no. 6, 25 December 2016 (2016-12-25), pages 799 - 806, XP055538264, Retrieved from the Internet <URL:https://www.osapublishing.org/josk/abstract.cfm?uri=josk-20-6-799> *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110109292A (zh) * 2019-05-23 2019-08-09 京东方科技集团股份有限公司 一种显示面板及显示装置
CN110109292B (zh) * 2019-05-23 2022-02-11 京东方科技集团股份有限公司 一种显示面板及显示装置
CN112987388A (zh) * 2020-07-23 2021-06-18 京东方科技集团股份有限公司 调光模组及其制作方法、背光组件、显示装置和调光方法
CN112987388B (zh) * 2020-07-23 2023-03-10 京东方科技集团股份有限公司 调光模组及其制作方法、背光组件、显示装置和调光方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR101950379B1 (ko) 2019-02-20
KR20180099138A (ko) 2018-09-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2018159922A1 (ko) 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치
US11809052B2 (en) Stabilization for privacy display
US6924856B2 (en) Liquid-crystal display device and method of fabricating the same
KR101544842B1 (ko) 액정 표시 장치
TWI316630B (ko)
WO2016106883A1 (zh) 一种可切换视角的液晶显示面板及其驱动方法
WO2014119395A1 (ja) 液晶表示装置
US9329431B2 (en) Transflective liquid crystal display panel and transflective liquid crystal display
US20170038638A1 (en) Display panel and display device
JP2008026420A (ja) 円偏光板、液晶表示装置、及び端末装置
KR20120089385A (ko) 액정 표시 장치
KR101886793B1 (ko) 능동형 프리즘 구조체
KR20130067339A (ko) 시야각 조절 액정표시장치
JPH07191313A (ja) 液晶表示装置
US9513506B2 (en) Transflective liquid crystal panel, display device, array substrate, color filter substrate and fabricating method thereof
US10712618B2 (en) Electrooptic device based on multiple domain scattering effect
JP2008139769A (ja) 視野角制御液晶パネル
TW202004284A (zh) 防窺顯示裝置
Choi et al. P‐110: A Single Gap Transflective Display using a Fringe‐Field Driven Homogeneously Aligned Nematic Liquid Crystal Display
JP2001311949A (ja) 入出力一体型表示装置
US8064012B2 (en) Liquid crystal display device
Broer et al. Progress in liquid crystal displays by new developments in functional polymers
US6587172B1 (en) Controlled angle retarder with liquid crystal cell bias tuned for a sequence of wavelengths
KR101661234B1 (ko) 액정 표시 장치
US20050140883A1 (en) Optical efficiency enhancing film and liquid crystal display using the same

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 17898724

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 17898724

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1