【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 (77 _e )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 n _P = n ₀ < n _e ^\ 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와� ��성ᅳ프라즘-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 (n _p )을 갖는 광경화성 등방상 고 분자물질 (Isotropic Polymer)로 이루어져 상기 기판위에 적층된다.

상기 복굴절층 (120)은 정상광 굴절률 (n ₀ )과 이상광 굴절률 (n _e )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 (/7 _P ) 및 상기 복굴절층 (120)에서의 배향방향의 수직한 방향의 굴절률인 정상 광굴절률 )과 배향방향의 굴절률인 이상광굴절률 )에 대한관계가 n ₀ = n _p < n _e 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 n ₀ 의 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 n _e 의 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 ( / = n _P ), 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， _x 축 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 n _e = 1.65, n _D = 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 50 ^ᄋ 로 고정하였다. 도 8의 (b)를 참조하면, 복굴절층의 n _e 값이 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 n _e = 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 n _e 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.

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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.

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대체용지 (규칙 제 26조)