CN105739107B - 液晶透镜膜结构、其制造方法及具有其的图像显示装置 - Google Patents

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Abstract

公开了一种液晶透镜膜结构、其制造方法及具有其的图像显示装置，该液晶透镜膜结构包括：第一基板；第二基板，所述第二基板与所述第一基板相对；粘接层，所述粘接层位于所述第二基板上；以及液晶透镜膜，所述液晶透镜膜位于所述第一基板与所述粘接层之间。所述液晶透镜膜包括被配置为包括多个凹部的树脂层以及被配置为各自包括填充在各个凹部中的液晶分子的多个液晶部。所述粘接层与所述液晶透镜膜接触。

Description

液晶透镜膜结构、其制造方法及具有其的图像显示装置
技术领域
本申请涉及一种液晶透镜膜结构、制造该液晶透镜膜结构的方法以及包括该液晶透镜膜结构的图像显示装置。更具体地，本申请涉及一种具有增强的粘接特性和增强的液晶对齐特性的液晶透镜膜结构、制造该液晶透镜膜结构的方法以及包括该液晶透镜膜结构的图像显示装置。
背景技术
立体三维(3-D)图像显示装置分别向用户的右眼和左眼提供不同图像，并且能使用户从所显示的图像感觉到距离感和三维视觉效果。这种立体3-D图像显示装置根据用户是否佩戴眼镜而被分类成眼镜型和裸眼型。
眼镜型立体3-D图像显示装置必须使观看3-D图像的用户各自佩戴眼镜。由于这一原因，与眼镜型立体3-D图像显示装置相比，近来更优选裸眼立体3-D图像显示装置。
裸眼立体3-D图像显示装置可以在广义上被区分为使用视差屏障的模式和使用液晶透镜阵列的另一模式。已经在积极研究使用视差屏障的眼镜型立体3-D图像显示装置。然而，当显示3-D图像时，使用视差屏障的眼镜型立体3-D图像显示装置会使显示的图像的清晰度恶化一半，并且增加所显示的图像的观察点。如此，使用视差屏障的眼镜型立体3-D图像显示装置必然会使其清晰度和亮度大大恶化。鉴于这一点，高度关注的问题近来倾向于开发采用液晶透镜阵列的裸眼立体3-D图像显示装置。
现有技术的在裸眼立体3-D图像显示装置中使用的液晶透镜阵列主要采用玻璃基板作为上基板和下基板。然而，玻璃基板必然具有大的重量和厚度。由于该原因，液晶透镜阵列无法变得更轻和更薄。另外，与使用低成本的薄膜材料不同，液晶透镜阵列必然增加制造成本。
为解决这一问题，开发了一种使用柔性基板代替玻璃基板的液晶透镜阵列。图1中示出了在根据现有技术的裸眼立体3-D图像显示装置中使用的液晶透镜阵列的结构。
如图1所示，液晶透镜阵列包括设置成彼此面对的第一柔性基板和第二柔性基板。第一透明电极层和第二透明电极层被形成在第一柔性基板和第二柔性基板的相对(或内)表面上。另外，液晶透镜阵列包括插置在第一柔性基板与第二柔性基板之间的液晶透镜膜。此外，液晶透镜阵列包括插置在第二柔性基板与液晶透镜膜之间的粘接层，以及被配置为使液晶透镜膜的液晶分子对齐的PI(聚酰亚胺)配向膜。
液晶透镜膜包括非透镜部和具有双凸透镜形状的透镜部。液晶分子通过PI配向膜在固定方向上对齐，并且当在第一透明电极层与第二透明电极层之间施加电压时，在另一固定方向上重新对齐。透镜部的折射率随着液晶分子的对齐方向的变化而改变。如此，通过透镜部来改变从显示装置投射的光的前进方向。
图2是示意性例示通过使用现有技术的液晶透镜阵列的裸眼立体3-D图像显示装置来显示二维(2-D)和3-D图像的方法的截面图。参照图2，当不向液晶透镜膜施加任何电场时，透镜部具有与液晶的普通折射率相同的折射率，且非透镜部具有与液晶的非常折射率相同的折射率。换句话说，透镜部和非透镜部具有不同的折射率。如此，通过液晶透镜膜的光在透镜部与非透镜部之间的界面中被折射，并且产生视差。据此，能够实现3-D图像。另一方面，当向液晶透镜膜施加电场时，透镜部具有与液晶的普通折射率相同的折射率。于是，不会在透镜部与非透镜部之间产生任何折射率差。如此，光通过液晶透镜膜而没有任何折射。据此，能够实现(或显示)2-D图像。以这种方式，裸眼立体3-D图像显示装置能够使用液晶透镜阵列来选择性地显示2-D图像和3-D图像。
如目前已知，液晶透镜阵列的膜之间的粘接强度很弱，并且必然会产生一些缺陷。实际上，液晶透镜阵列的膜容易剥离，并且液晶材料容易受到在显示面板和液晶透镜阵列的结合处施加的压力而延伸。
另外，当液晶透镜阵列包括诸如膜基板的柔性基板时，由于膜基板的低转变温度Tg，非常难以执行高温工艺。实际上，在用于使液晶分子对齐而执行的高温聚酰亚胺工艺中，在膜基板中会产生卷曲缺陷。由于这一原因，当施加电场时，液晶不能具有所需的折射率。图3、图4A、图4B、图5A和图5B为例示在现有技术的液晶透镜阵列的包括柔性基板的结构中产生的问题的照片。
此外，在现有技术的液晶透镜阵列内的粘接层的粘接材料减小了用于使液晶分子对齐的配向力。由于这一原因，图像质量特性必然恶化。此外，因为具有非导电特性的粘接层被形成在第二柔性基板上，所以将电场施加到液晶材料所必须的驱动电压必然变得更高。因此，需要针对这些问题的一些解决方案。
发明内容
因此，本申请的实施方式致力于一种基本上避免了由于现有技术的限制和缺陷导致的一个或更多个问题的液晶透镜膜结构、制造该液晶透镜膜结构的方法以及具有该液晶透镜膜结构的图像显示装置。
实施方式提供了一种液晶透镜膜结构、制造该液晶透镜膜结构的方法以及具有该液晶透镜膜结构的图像显示装置，该液晶透镜膜结构具有粘接特性和液晶对齐特性。
实施方式的其他特征和优势将在以下描述中进行阐述，并且部分根据本说明书将变得显而易见，或者可以通过实践这些实施方式而习得。实施方式的优势将通过在所撰写的说明书及其权利要求书以及附图中具体指出的结构来实现和获得。
根据实施方式的一个一般性方面，一种液晶透镜膜结构包括：第一基板；第二基板，所述第二基板与所述第一基板相对；粘接层，所述粘接层位于所述第二基板上；以及液晶透镜膜，所述液晶透镜膜位于所述第一基板与所述粘接层之间。所述液晶透镜膜包括被配置为包括多个凹部的树脂层以及被配置为各自包括填充在各个凹部中的液晶分子的多个液晶部。另外，所述液晶透镜膜与所述粘接层接触。
所述凹部之间的边界与所述粘接层接触。所述粘接层包括粘接胶囊。所述粘接胶囊被分散在所述粘接层中。
根据实施方式的另一一般性方面的液晶透镜膜结构包括：第一基板；第二基板，所述第二基板与所述第一基板相对；粘接层，所述粘接层位于所述第一基板的与所述第二基板相对的表面上；以及液晶透镜膜，所述液晶透镜膜位于所述粘接层与所述第二基板之间。所述液晶透镜膜包括被配置为包括多个凸部的树脂层以及被配置为各自包括在所述凸部之间填充的液晶分子的多个液晶部。另外，所述液晶透镜膜与所述粘接层接触。
所述凸部是二次函数形状，并且所述粘接层与所述凸部的顶点接触。所述粘接层包括粘接胶囊。所述粘接胶囊被散布在所述粘接层中。另外，所述粘接胶囊由单层结构或核-壳结构构成。此外，所述粘接胶囊包括由导电材料构成的外壳。
根据实施方式的又一一般性方面的图像显示装置包括：上述液晶透镜膜结构；以及显示面板，所述显示面板位于所述液晶透镜膜结构下方。
根据实施方式的再一一般性方面的液晶透镜膜结构的制造方法包括以下步骤：在第一基板和第二基板上形成电极层；在所述第一基板和所述第二基板中的一个上形成树脂层，所述树脂层包括多个凹部和多个凸部中的一种；在固定方向上摩擦所述树脂层的表面；在所述第一基板和所述第二基板中的一个上形成粘接层；通过将液晶分子填充到所述凹部中或者所述凸部之间来形成液晶部；以及将所述第一基板与所述第二基板彼此结合。
对于本领域技术人员而言，在审阅以下的附图及详细描述之后，其它系统、方法、特征和优势将会、或将变得显而易见。旨在将全部这些另外的系统、方法、特征和优势包括在本说明书内、在本公开的范围内并且由所附权利要求书保护。本节中的任何内容均不应被视为对那些权利要求的限制。其它方面和优势将结合实施方式在下文进行讨论。应理解，对本公开的以上概述和以下详述两者均是示例性和说明性的，并且旨在对所要求保护的本公开提供进一步解释。
附图说明
附图被包括以提供对实施方式的进一步理解，并且被包括在本文中并构成本申请的一部分，附图例示了本公开的实施方式，并且与本说明书一起用于解释本公开。在附图中：
图1是示出在根据现有技术的裸眼立体3-D图像显示装置中使用的液晶透镜阵列的结构的截面图；
图2是例示通过使用现有技术的液晶透镜阵列的裸眼立体3-D图像显示装置来显示2-D图像和3-D图像的方法的截面图；
图3是示出在包括现有技术的液晶透镜膜的液晶透镜膜结构中产生的卷曲的照片；
图4A是示出在使用高温聚酰亚胺工艺制造的现有技术的液晶透镜膜结构中的液晶分子的对齐状态的照片；
图4B是示出在未采用高温聚酰亚胺工艺而制造的现有技术的液晶透镜膜结构中的液晶分子的较差对齐状态的照片；
图5A是示出当具有液晶透镜膜的液晶透镜膜结构被弯曲时上基板和下基板的分开状态的照片；
图5B是示出在现有技术的液晶透镜膜结构中液晶分子的聚集状态的照片；
图6A是示意性示出包括根据本公开的第一实施方式的液晶透镜膜结构的图像显示装置的截面图；
图6B是示意性示出根据本公开的第一实施方式的液晶透镜膜结构的平面图；
图6C是根据本公开的第一实施方式的液晶透镜膜结构的照片；
图7是示出根据本公开的第一实施方式的液晶透镜膜结构的弯曲状态的照片；
图8是例示在根据本公开的第一实施方式的液晶透镜膜结构中的液晶分子的对齐特性的平面图；
图9A是例示将包括核-壳结构的粘接胶囊的粘接层应用于根据本公开的第一实施方式的液晶透镜膜结构的方法的截面图；
图9B是示出图9A中的粘接层的一部分的照片；
图10是示意性示出根据本公开的第二实施方式的液晶透镜膜结构的截面图；
图11是主要示出根据本公开的第二实施方式的液晶透镜膜结构的凹部的截面图；
图12A是示意性示出包括根据本公开的第三实施方式的液晶透镜膜结构的图像显示装置的截面图；
图12B是示出根据本公开的第三实施方式的液晶透镜膜结构的截面的照片；
图13是例示将包括核-壳结构的粘接胶囊的粘接层应用于根据本公开的第三实施方式的液晶透镜膜结构的方法的截面图；
图14是示意性示出根据本公开的第四实施方式的液晶透镜膜结构的截面图；
图15是示出用于测量本公开的液晶透镜膜结构的动态剪切力的样本的平面图；以及
图16是示出动态剪切力测量仪器的照片。
具体实施方式
现在将详细参照本公开的实施方式，在附图中例示了这些实施方式的示例。作为示例提供在下文中介绍的这些实施方式以将其精神传达给本领域普通技术人员。因此，本公开不限于这里及附图所描述的这些实施方式。为了方便说明，在附图中，装置的尺寸、厚度等可能被扩大。
在以下描述中，为了提供对本公开的各种实施方式的理解，阐述了很多具体细节，诸如具体结构、尺寸、比率、角度、系数等。然而，本领域普通技术人员将理解，在没有这些具体细节的情况下，也可以实践本公开的各种实施方式。遍及本公开，将使用相同的参考标号来指代相同或相似的部件。在其它情况下，为了避免模糊本公开，未详细描述众所周知的技术。
将进一步理解的是，术语“包括”、“包含”、“具有”、“具备”、“含有”和/或“涵盖”当在本文中使用时是指存在所述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或增加一个或更多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。如本文所使用，除非上下文另外明确指出，否则单数形式“一”、“一个”和“该”也旨在包括复数形式。
没有附加具体细节的在本公开中使用的元件必须被考虑为包括容差。
在实施方式的描述中，当一种结构被描述成被定位在另一结构“上或上方”或者“下或以下”时，该描述应被理解为包括这些结构彼此接触的情况以及在它们之间设置有第三结构的情况。
本公开中使用的时间术语“之后”、“随后”、“接下来”、“之前”等在未指明“刚好”或“直接”的情况下可以包括其它不连续的时间关系。
此外，虽然某些元件被指定有数字术语(例如，第一、第二、第三等)，但应理解，这些指定仅用于从一组相似元件中指出一个元件，但不以任何特定顺序来限制该元件。如此，在不脱离示例性实施方式的范围的情况下，被指定为第一元件的元件也可以被称为第二元件或者第三元件。
对于本领域技术人员而言，显而易见的是，本公开的各种示例性实施方式的特征可以部分或全部地彼此结合或组合，并且可以使用各种方法在技术上进行衔接和驱动，且这些示例性实施方式可以单独独立地实践或者以组合的方式实践。
液晶透镜膜结构及其制造方法
根据本公开的第一实施方式的液晶透镜膜结构包括：第一基板、被设置为面对第一基板的第二基板、位于第二基板上的粘接层、以及位于第一基板与粘接层之间的液晶透镜膜。该液晶透镜膜包括多个凹部和各自包括填充在相应凹部中的液晶分子的多个液晶部。粘接层与液晶透镜膜接触。
图6A是示意性示出包括根据本公开的第一实施方式的液晶透镜膜结构的图像显示装置的截面图。图6B是示意性示出根据本公开的第一实施方式的液晶透镜膜结构的平面图。图6C是根据本公开的第一实施方式的液晶透镜膜结构的照片。
根据本公开的第一基板140被用于将电场施加到液晶透镜膜160。第一基板140被设置在液晶透镜膜160上。
这种第一基板140必须由柔性材料形成。如此，第一基板140可以是膜基板。例如，第一基板140可以是由高聚合物树脂形成的塑料膜。高聚合物树脂可以包括聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚酰胺、聚氨酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂。
另外，第一基板140可以包括第一电极层142。通过在第一基板140的整个表面上沉积透明导电材料来形成第一电极层142。
虽然未在附图中示出，但第一电极层142可以包括彼此分开的多个第一电极。另选地，第一电极层142可以包括第一子层、位于第一子层以下的第二子层以及位于第二子层以下的第三子层。第一子层包括彼此分开的多个主电极。第二子层由绝缘材料形成。第三子层包括彼此分开的多个次电极。在这种情况下，多个主电极被设置为与多个次电极之间的间隔相对，并且多个次电极被设置为与多个主电极之间的间隔相对。换句话说，多个主电极和多个次电极可以彼此交替地进行排列。
此外，具有多个凹部的树脂层164被设置在第一基板140上，该第一基板140被设置有第一电极层142。可以通过在设置有第一电极层142的第一基板140上以固定厚度涂覆诸如丙烯酸树脂的透明有机树脂材料并且随后用压印辊压印所涂覆的透明有机树脂材料来形成具有多个凹部的树脂层164。
接着，使用摩擦辊对树脂层164执行对齐处理。摩擦辊可以具有缠绕有摩擦织物的圆柱体形状。这种摩擦辊在固定旋转方向上旋转并且与凹部的表面摩擦，从而在凹部的表面中形成微沟槽。以此方式，可以对树脂层164执行对齐处理。如此，可以形成具有经对齐处理过的凹部的树脂层164。另外，树脂层164包括凹部之间的顶点部162。顶点部162对应于彼此相邻的凹部之间的边界部分。这些顶点部162可以与粘接层168接触。
随后，液晶分子165被填充在凹部中。据此，可以完成设置有液晶透镜膜166的第一基板140。
根据本公开的第二基板150被用于支撑液晶透镜膜166(或设置有液晶透镜膜166的第一基板140)。这种第二基板150必须由柔性材料形成。如此，第二基板150可以是膜基板。例如，第二基板150可以是由高聚合物树脂形成的塑料膜。高聚合物树脂可以包括聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚酰胺、聚氨酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂。
另外，第二基板150可以包括第二电极层152。通过在第二基板150的整个表面上沉积透明导电材料来形成第二电极层152。
接着，使用辊将具有对齐特性的粘接层168附接到第二电极层152上。辊可以是层压辊和摩擦辊。
粘接层168可以被用于不仅使液晶透镜膜166的液晶分子对齐，而且还将液晶透镜膜166与第二基板150彼此附接。为此，使用层压辊来将粘接层168附接到设置有第二电极层152的第二基板150上。
接着，使用摩擦辊来对粘接层168进行对齐处理。摩擦辊可以具有缠绕有摩擦织物的圆柱体形状。这种摩擦辊在固定旋转方向上旋转并且与粘接层168的表面摩擦，从而在粘接层168的表面中形成微沟槽。以此方式，可以对粘接层168执行对齐处理。如此，可以形成具有对齐特性的粘接层168。据此，在没有任何附加配向膜的情况下，可以通过粘接层168在固定方向上使液晶透镜膜160的液晶分子对齐。粘接层168的摩擦方向可以与树脂层164的摩擦方向相同或正交。
这种粘接层168减少了液晶透镜膜结构130的制造工序的数目，并且缩短了液晶透镜膜结构130的制造时间。如此，液晶透镜膜结构130的生产率和效率可以被增强。详细地，普通配向膜可以通过执行使用涂覆法的配向层形成工艺、对齐处理工艺以及包括初步硬化工艺和主要硬化工艺的硬化过程来形成。然而，根据本公开的第一实施方式的液晶透镜膜结构130使用粘接层168，而不用任何附加配向膜。如此，可以省略掉形成配向膜所需的配向层形成工艺和硬化过程。
图7是示出根据本公开的第一实施方式的液晶透镜膜结构的弯曲状态的照片。图8是例示在根据本公开的第一实施方式的液晶透镜膜结构中的液晶分子的对齐特性的平面图。
通过第一基板制造过程制备的第一基板140和通过第二基板制造过程制备的第二基板150通过第一辊和第二辊彼此结合。更具体地，第一基板140和第二基板150被设置成彼此面对，并且第一辊和第二辊被定位在第一基板140和第二基板150的外表面上。另外，第一基板140和第二基板150以低于100的温度加热，并且被第一辊和第二辊压缩。据此，插置在第一辊与第二辊之间的第一基板140和第二基板150彼此结合。
在这种情况下，第二基板150上的粘接层168被用作密封剂。详细地，附接到第二基板150的整个表面上的粘接层168具有粘着和粘接特性。位于第一基板140上的树脂层164通过从第一辊和第二辊施加的压力而被部分地粘贴到粘接层168中。更具体地，第一基板140上的树脂层的顶点部162通过从第一辊和第二辊施加的压力而被粘贴到粘接层168中。
由于凹部之间的顶点部162被粘贴到粘接层168中，所以第一基板140和第二基板150可以彼此牢固地结合。如此，可以完全防止迫使所结合的第一基板140和第二基板150中的一个被部分地卷曲的卷曲现象。
如果第一基板140和第二基板150仅以使顶点部162与粘接层168的表面接触的这种方式来彼此结合，则当液晶透镜膜结构130如图5A所示被外力弯曲时，在液晶透镜膜160与粘接层168之间会产生间隙(开口现象)。由于这一原因，液晶分子可能泄露。
然而，在根据本公开的第一实施方式的液晶透镜膜结构130中的第一基板140和第二基板150通过将顶点部162粘贴到粘接层168中来彼此结合。如此，液晶透镜膜160和粘接层168可以彼此牢固地接合。据此，即使液晶透镜膜结构130如图7所示被外力弯曲，在液晶透镜膜结构130中也不会产生卷曲现象和开口现象中的任一种。换句话说，可以增强第一基板140与第二基板150(或者上基板与下基板)之间的粘接强度。因此，可以防止由于液晶材料(或分子)的结块或聚集现象而导致的图像质量的劣化。
现在将参照图8来描述液晶透镜膜结构的对齐特性。参照图8，使用交叉偏振器来确认根据本公开的第一实施方式的液晶透镜膜结构的液晶分子是否沿着轴向方向对齐。
如图8所示，液晶透镜膜结构被插置在交叉偏振器180之间，以确认该液晶透镜膜结构的对齐特性。如果液晶透镜膜结构130内的液晶分子的对齐方向相对于交叉偏振器180的透射轴和吸收轴具有45°的角度差，则由于光泄漏现象，观察者可以观看到液晶分子。当液晶分子的对齐方向与交叉偏振器180的透射轴和吸收轴中的一个平行时，显示均匀黑色图像和均匀白色图像中的一个。以此方式，可以确认液晶透镜膜结构的对齐特性。
根据本公开的这种液晶透镜膜结构130可以使用低耐热性膜作为基础基板(即，作为第一基板140和第二基板150)。这是由于这样的事实：根据本公开的液晶透镜膜结构130不必形成附加的配向膜。如此，液晶透镜膜结构130可以使用低于100℃的低温硬化工艺，并且不必采用高耐热膜。详细地，普通配向膜通过涂覆聚酰亚胺层并且使用高于200℃的热对所涂覆的聚酰亚胺层进行硬化来形成。然而，本公开的液晶透镜膜结构130由于其使用具有对齐特性的粘接层168而可以去除配向膜。另外，由于本公开的液晶透镜膜结构130不需要高于200℃的高温硬化工艺，所以可以将低耐热膜应用于液晶透镜膜结构130。如此，对于液晶透镜膜结构130而言，不必使用相对高价格但比玻璃基板的价格低的高耐热膜。因此，可以以低成本来制造液晶透镜膜结构130。
另外，根据本公开的第一实施方式的液晶透镜膜结构130由于去除了普通配向膜而可以变得更轻和更薄。此外，由于粘接层具有至少普通的(或现有技术的)配向膜的液晶对齐特性，所以可以防止通过使用柔性基板而造成的图像质量的劣化。此外，液晶透镜膜结构130可以防止透镜的开口或卷曲现象，并确保工艺稳定性。
虽然未在附图中示出，但可以沿着第一基板140或第二基板150的边缘形成密封剂图案。如此，第一基板140和第二基板150的边缘通过密封剂图案彼此结合，并且在第一基板140和第二基板150的与边缘的内侧对应的内部中心区域通过粘接层168彼此结合。
根据本公开的第一实施方式的粘接层168可以包括选自包括环氧基化合物、丙烯酸基化合物、苯氧基化合物和硫醇化合物的材料组中的至少一种材料。在这种情况下，粘接层168可以具有热固特性或光固化特性。
根据需要，粘接层168还可以包括选自包括透明导电材料和二氧化硅的材料组中的至少一种材料。在这种情况下，可以大大增强粘接层168的粘接特性和导电特性。
优选地，粘接层168还包括基质树脂和分散(或散布)到该基质树脂中的粘接胶囊。粘接胶囊可以被用于增强第二基板150与液晶透镜膜160之间的粘接强度。
为了提供液晶对齐特性，粘接层168优选由能够通过摩擦工艺在某个方向上对齐的材料形成。在这种情况下，不必形成诸如聚酰亚胺层的附加的配向膜。
另一方面，粘接胶囊通过压力粉碎或压碎，并且发挥出粘接强度。详细地，可以通过用于对显示面板120和液晶透镜膜结构130进行层压而施加的外部压力来粉碎或压碎粘接胶囊。然后，从所粉碎或压碎的胶囊中释放粘接成分。据此，产生粘接强度。
根据本公开的第一实施方式的液晶透镜膜160包括如上所述的顶点部162。施加在层压处的压力被集中在顶点部162中。然后，与顶点部162相对的一些粘接胶囊大部分粉碎或压碎，但与透镜的中心区域(即，凹部)相对的其它粘接胶囊几乎未粉碎或压碎。如此，粘接成分集中地分布在粘接层168的与透镜(或凹部)之间的顶点部162相对的区域中，但是该粘接层的与透镜(或凹部)的中心区域相对的另一区域内的所封装的粘接成分原样存在。以这种方式，本公开的粘接层168能使粘接成分不被暴露(或释放)到透镜(或凹部)的中心区域。据此，可以防止由于粘接成分导致的液晶对齐特性的恶化。
这种粘接胶囊可以从包括粘接成分的单体并且以珠状形成，但其不限于此。例如，粘接胶囊可以通过使环氧基单体与活性氢以相同等量进行反应来形成为珠状。另外，使用上述的方法制造的粘接胶囊包括从环氧基单体衍生的单元。在这种情况下，环氧基单体可以是脂环族环氧单体。更优选地，该环氧基单体可以是由以下的式1表示的化合物。
【式1】
在式1中，“R2”可以是从氢原子、取代的C1至C10直链和支链亚烷基以及未取代的C1至C10直链和支链亚烷基中选择的一种。
另外，粘接胶囊优选以与粘接层168的整体重量相比的约10-40重量百分比被包含在粘接层168中。如果包括与低于10重量百分比的含量对应的粘接胶囊，则该粘接层168难以充分确保粘接强度。当粘接胶囊超过40重量百分比的含量时，由于这些粘接胶囊而可能在粘接层168中产生雾状。在这种情况下，图像质量可能恶化。
此外，粘接胶囊优选具有约1～10微米范围的平均直径。如果粘接胶囊的平均直径低于1微米，则该粘接胶囊很少会破裂。当粘接胶囊的平均直径高于10微米时，液晶分子的对齐可能会恶化。
此外，粘接胶囊可以被形成(或构成)为单层。另选地，粘接胶囊可以被形成为核-壳结构。
图9A是例示将包括由核-壳结构构成(或形成)的粘接胶囊的粘接层应用于根据本公开的第一实施方式的液晶透镜膜结构的方法的截面图。图9B是示出在图9A中的粘接层的一部分的照片。
如图9A所示，本公开的粘接胶囊可以被形成(或构成)为进一步包括由导电材料形成的外壳的核-壳结构。
包括高聚合物的粘接层168由于其材料特性而具有非导电性。如此，液晶透镜膜结构130的驱动电压必须变得更高。为解决这一问题，本公开的粘接层168可以包括各自被形成为进一步包括导电壳体的核-壳结构的粘接胶囊。在这种情况下，粘接层168可以具有导电性。如此，液晶透镜膜结构130的驱动电压可以变得更低。
核心可以从包括粘接成分的单体并且以珠状形成，但其不限于此。例如，核心可以通过使环氧基单体与活性氢以相同等量进行反应来形成。在这种情况下，核心包括从环氧基单体衍生的单元。在这种情况下，环氧基单体可以是脂环族环氧单体。更优选地，该环氧基单体可以是由以下的式1表示的化合物。
【式1】
在式1中，“R2”可以是从氢原子、取代的C1至C10直链和支链亚烷基以及未取代的C1至C10直链和支链亚烷基中选择的一种。
该导电外壳可以通过使用电镀法在核心上涂覆导电材料来形成。该导电材料可以是镍Ni、铜Cu、铝Al、银Ag等中的一种。由于包括导电外壳的粘接胶囊被用于粘接层168中，所以粘接层168可以具有导电性。如此，可以向液晶分子施加电压，而无需在第二基板150与液晶透镜膜160之间插入形成电极。
另一方面，形成在单个层中的粘接胶囊可以被用于粘接层168中。在这种情况下，为了向液晶分子施加电压，优选在第二基板150与粘接层168之间插入电极层152。
包括在本公开的液晶透镜膜结构中的液晶透镜膜160通过向从显示面板120输入的光提供视差来实现3-D图像。液晶透镜膜160以与粘接层168接触的这种方式被设置在粘接层168上。这种液晶透镜膜160包括根据是否施加电场而在不同方向上对齐的液晶分子165。详细地，液晶透镜膜160包括被配置为包括多个凹部的树脂层164以及多个液晶部166，该液晶部166包括填充在凹部中的液晶分子165。液晶分子165可以通过粘接层168而在固定方向上对齐，并且当施加电场时在特定方向上重新对齐。
树脂层164可以由具有与液晶分子165的普通折射率相同的折射率的材料形成。例如，树脂层164可以由高聚合物或其它来形成。
虽然凹部可以是双凸透镜形状，但其不限于此。换句话说，在不脱离本公开的精神(或目的)的情况下，该凹部可以被形成为各种形状。例如，该凹部可以被形成为半圆形、圆柱形和多边形形状中的一种。
图10是示意性示出根据本公开的第二实施方式的液晶透镜膜结构的截面图。图11是主要示出根据本公开的第二实施方式的液晶透镜膜结构的凹部的截面图。
根据本公开的第二实施方式的液晶透镜膜结构包括与图8A至图8C的组件相同的组件，除了液晶透镜膜260和粘接层268以外。将省略掉对与图6A至图6C的组件相同的组件的描述。
如图10所示，根据本公开的第二实施方式的液晶透镜膜结构230包括：液晶透镜膜260以及彼此相对且彼此分开的第一基板240和第二基板250。第一基板240包括第一电极层242和设置在第一电极层242上的液晶透镜膜260。第二基板250包括第二电极层252和设置在第二电极层252上的粘接层268。
第一电极层242被插置在第一基板240与液晶透镜膜260之间。第二电极层252被插置在第二基板250与粘接层268之间。
液晶透镜膜260包括被配置为包括多个凹部和位于这些凹部之间的多个水平部262的树脂层264，并且液晶分子265被填充在凹部中。水平部262可以使这些凹部彼此连接。
多个水平部262可以将多个凹部彼此分开。如图11所示，多个水平部262中的每一个可以具有适于充分确保其与粘接层268的接触面积的宽度L。
详细地，根据本公开的第一实施方式的液晶透镜膜结构130能使凹部之间的顶点部162被粘贴到粘接层168中。然后，第一基板140和第二基板150的内部区域可以彼此牢固地结合。如此，可以增强第一基板140和第二基板150的结合特性。另选地，根据本公开的第二实施方式的液晶透镜膜结构允许在凹部之间形成的水平部262被直接附接到粘接层268。如此，第一基板240和第二基板250的内部区域可以彼此牢固地结合。据此，可以增强第一基板240和第二基板250的结合特性。
水平部262的宽度L优选在考虑水平部262与粘接层268的接触面积以及液晶部266的尺寸(或凹部的空间尺寸)的情况下来确定。宽度扩大得越多，不仅水平部262与粘接层268的接触面积增加得越多，而且第一基板240和第二基板250的结合特性也被增强得越多。然而，随着水平部262的宽度L扩大，液晶部266的尺寸必然以那种程度变得更小。然后，必然会减少填充在凹部中的液晶分子。由于该原因，可能产生诸如串扰的光泄漏故障。考虑到这一点，水平部262的宽度L优选被设置为不引起诸如串扰的光泄漏故障的长度。
由于水平部262被形成在凹部之间，所以粘接层268的厚度可以减小。另外，凹部之间的水平部262可以允许树脂层264的厚度、凹部的半径H以及液晶透镜膜260的整个厚度减小。
更具体地，根据本公开的第一实施方式的液晶透镜膜结构130包括被设置在凹部之间并且被粘贴(或插入)到粘接层168中的顶点部162。另一方面，根据本公开的第二实施方式的液晶透镜膜结构230包括被设置在凹部之间并且直接与粘接层268的表面接触的水平部262。
如此，第一实施方式的粘接层168必须以相对大的厚度形成，而第二实施方式的粘接层268可以较薄地形成。换句话说，第二实施方式的粘接层268可以被形成为相比第一实施方式的粘接层168的厚度更小的厚度。因此，可以防止或最小化由于粘接层268造成的第二电极层252上的电压的降低。
此外，第二实施方式的凹部的半径H可以相比第一实施方式的凹部的半径更小。据此，在第二实施方式中不仅树脂层264的厚度和液晶透镜膜260的整体厚度与第一实施方式中相比可以变得更小，而且还可以减少填充在凹部中的液晶分子265的量。另外，第二实施方式的液晶透镜膜结构230可以比第一实施方式中的更薄。因此，可以实现更轻且更薄的图像显示装置，并且可以降低针对图像显示装置的部件的成本和图像显示装置的整体制造成本。
多个水平部262可以防止产生串扰。详细地，设置在彼此相邻的凹部之间的水平部262增大了相邻凹部之间的距离。如此，与第一实施方式中不同，第二实施方式的液晶透镜膜结构230可以使得在凹部之间不产生顶点部162。据此，可以防止由于顶点部而产生的串扰。因此，对于用户而言，可以观看到清晰的3-D图像。
根据本公开的又一实施方式的液晶透镜膜结构包括第一基板、被设置为面对第一基板的第二基板、被设置在第一基板的与第二基板相对的表面上的粘接层、以及被插置在粘接层与第二基板之间的液晶透镜膜。该液晶透镜膜包括被配置为包括多个凸部的树脂层以及被配置为包括在所述凸部之间填充的液晶分子的液晶部。粘接层与液晶透镜膜接触。
换句话说，第一实施方式和第二实施方式的液晶透镜膜结构能使液晶分子被填充在凹部中。然而，在又一实施方式的液晶透镜膜结构中，树脂层包括凸部且液晶分子被填充在凸部之间。
图12A是示意性示出包括根据本公开的第三实施方式的液晶透镜膜结构的图像显示装置的截面图。图12B是示出根据本公开的第三实施方式的液晶透镜膜结构的截面的照片。图13是例示将包括核-壳结构的粘接胶囊的粘接层应用于根据本公开的第三实施方式的液晶透镜膜结构的方法的截面图。参照图12A、图12B和图13，包括在液晶透镜膜结构130中的液晶分子165被填充在树脂层164的凸部之间。在树脂层164的凸部之间的边界中形成逆顶点部162。
除了粘接层的位置和填充有液晶分子的空间以外，第三实施方式的液晶透镜膜结构在结构上与第一实施方式的结构相反。如此，因此省略掉对第三实施方式的关于相同结构和效果的描述。与第一实施方式的顶点部162类似，第三实施方式的逆顶点部162可能会引起串扰。
凸部中的每一个可以被形成为二次函数形状。在这种情况下，粘接层268可以与凸部的对应于二次函数形状的顶点的一部分接触。
图14是示意性示出根据本公开的第四实施方式的液晶透镜膜结构的截面图。参照图14，包括在液晶透镜膜结构230中的液晶分子265被填充在树脂层264的凸部之间。在树脂层264的凸部之间形成底部262。
除了粘接层的位置和填充有液晶分子的空间以外，第三实施方式的液晶透镜膜结构在结构上与第一实施方式的结构相反。如此，因此省略掉对第三实施方式的关于相同结构和效果的描述。设置在彼此相邻的凸部之间的底部262可以增加相邻的凸部之间的距离。据此，可以防止由于第三实施方式的逆顶点部162而产生的串扰。
图像显示装置
图像显示装置110包括被配置为显示图像的显示面板120，以及液晶透镜膜结构130(在图6A或图12A中示出)。
显示面板120包括多个左眼像素PL和多个右眼像素PR。在2-D模式中，多个左眼像素PL和多个右眼像素PR被用于显示单帧图像。在3-D模式中，多个左眼像素PL被用于显示左眼图像，且多个右眼像素PR被用于显示右眼图像。
此外，显示面板120被用于产生与图像信号对应的图像。可以使用任何众所周知的显示面板作为显示面板120，而不受任何限制。换句话说，在不脱离本公开的精神(或目的)的情况下，显示面板120不限于某些种类的显示面板。例如，显示面板120可以是液晶显示面板、有机发光二极管显示面板和等离子体显示面板中的一种。可以选择性地使用作为本公开的领域中众所周知的且具有各种配置的液晶显示面板和有机发光二极管显示面板作为显示面板120，而不受任何限制。
包括在根据本公开的实施方式的图像显示装置110中的这种显示面板120可以是液晶显示面板，该液晶显示面板包括第一基板、第二基板和被插置在第一基板与第二基板之间的液晶层。在这种情况下，可以在第一基板上形成薄膜晶体管，并且可以在第二基板上形成滤色器层。薄膜晶体管被用于切换施加到相应像素的电压。滤色器层包括彼此交替地布置并且与像素相对的R(红)滤色器、G(绿)滤色器和B(蓝)滤色器。另选地，显示面板120可以是COT(晶体管上滤色器)结构的液晶显示面板，该COT结构允许在第一基板上形成薄膜晶体管和滤色器层。
另外，可以在第一基板与液晶层之间和/或第二基板与液晶层之间插入至少一个配向膜。该配向膜被用于使液晶层的液晶分子对齐。
液晶显示面板可以被分类为各种模式，诸如TN(扭曲向列)模式、VA(垂直配向)模式、IPS(面内切换)模式、FFS(边缘场切换)模式等。可以选择性地使用这些模式的液晶显示面板作为显示面板120。
当使用液晶显示面板作为显示面板120时，可以在液晶显示面板下方设置背光单元。该背光单元被用于将光施加到液晶显示面板。
另选地，包括在根据本公开的实施方式的图像显示装置中的显示面板120可以是有机发光二极管显示面板，该有机发光二极管显示面板包括第一基板和布置在第一基板上的有机发光元件。有机发光元件包括第一电极、第二电极以及插置在第一电极与第二电极之间的有机发光层。在这种情况下，可以在第一基板上形成用于将电压施加到相应的有机发光元件的薄膜晶体管。在有机发光元件上设置密封层和/或密封基板。该密封层和密封基板被用于保护有机发光元件。
根据是否将电压施加到液晶透镜膜结构110，可以将在上述显示面板120中生成的2-D图像通过液晶透镜膜结构110选择性地转换成3-D图像。
如果图像显示装置110在2-D模式下被驱动，则显示面板120显示单个图像。在这种情况下，具有相同值(或电平)的第一电压和第二电压是液晶透镜膜结构120的第一电极层142和第二电极层152。然后，在第一电极142与第二电极152之间不会产生任何电场。如此，液晶透镜膜结构120原样透射在显示面板120上的单个图像，与常规的玻璃面板类似。据此，用户可以观看2-D图像。
当图像显示装置110在3-D模式下被驱动时，显示面板120显示左眼图像和右眼图像。具有彼此不同的值(或电平)的第一电压和第二电压被施加到液晶透镜膜结构130的第一电极层142和第二电极层152。然后，在第一电极层142与第二电极层152之间产生电场。如此，液晶透镜膜结构130作为透镜被驱动。被驱动的液晶透镜膜结构130将显示面板120上的图像划分为左眼图像和右眼图像，并且将所划分的左眼图像和右眼图像传送到彼此不同的观看区域。因此，用户可以观看3-D图像。
第一实验
为了检验本公开的液晶透镜膜结构的粘接特性和工艺稳定性，已经对本公开的液晶透镜膜结构执行了第一动态剪切力测量过程。
图15是示出用于测量本公开的液晶透镜膜结构的动态剪切力的样本的平面图。图16是示出动态剪切力测量仪器的照片。
如图15所示，样本包括被设置在顶部区域A中的第一基板和液晶层以及被设置在底部区域B中的液晶透镜膜和第二基板。已使用图16的由Shimadzu有限公司制造的模型名称为AG-X的动态剪切力测量仪器三次测量了根据本公开的第一实施方式的液晶透镜膜结构的动态剪切力。所测量的结果被表示为如下的表1。第一实施方式的液晶透镜膜结构包括内部不具有任何粘接材料和任何导电材料的粘接层。
【表1】
项目 第一 第二 第三 平均值
动态剪切力(kgf/in2) 26.06 24.94 25.22 25.41
如从表1看出，确认的是，本公开的液晶透镜膜结构具有约25.41kgf/in2的平均动态剪切力。
第二实验
已经对本公开的液晶透镜膜结构和第一比较示例执行了第二动态剪切力测量过程。本公开的液晶透镜膜结构包括内部具有任何粘接材料和任何导电材料的粘接层。第一比较示例的液晶透镜膜结构包括没有任何液晶透镜膜的上玻璃基板和下玻璃基板。第二动态剪切力测量处理与第一动态剪切力测量过程在测量方法和仪器上相同。所测量的结果被表示为如下的表2。
【表2】
参照表1，表示的是，本公开的液晶透镜膜结构具有约26.27kgf/in2的平均动态剪切力，而第一比较示例的液晶透镜膜结构具有约3.3kgf/in2的平均动态剪切力。因此，很明显本公开的液晶透镜膜结构具有优越的粘接特性。
第三实验
已通过逐渐增加液晶透镜膜结构的电极层之间的电压直至显示全白来测量本公开的液晶透镜膜结构的驱动电压。本公开的液晶透镜膜结构包括内部具有粘接材料和导电材料的粘接层。已通过逐渐增加第二比较示例的液晶透镜膜结构的电极层之间的电压直至显示全白来测量第二比较示例的液晶透镜膜结构的驱动电压。第二比较示例的液晶透镜膜结构是具有图1中所示的结构的现有技术的液晶透镜阵列。所测量的结果被表示为如下的表3。
【表3】
项目 本公开 第二比较示例
驱动电压(V) 10 17
如从表3看出，很明显的是，相比现有技术的液晶透镜阵列，本公开的液晶透镜膜结构具有较低的驱动电压。
另外，虽然已仅就上述的实施方式对本公开进行了有限的说明，但是本领域普通技术人员应理解，本公开不限于这些实施方式，而是在不脱离本公开的精神的情况下，可以进行对其的各种变更或修改。更具体地，可以对在实施方式中描述的组成部件进行各种变型和修改。因此，本公开的范围应仅由所附权利要求书及其等同物来确定，而不受限于详细的描述。
相关申请的交叉引用
本申请要求于2014年12月29日提交的韩国专利申请No.10-2014-0192352以及于2015年12月11日提交的韩国专利申请No.10-2015-0176890的权益，在此将其通过引用整体结合到本申请中。

Claims (14)

1.一种液晶透镜膜结构，该液晶透镜膜结构包括：
第一基板；
第二基板，所述第二基板与所述第一基板相对；
粘接层，所述粘接层位于所述第二基板上；以及
液晶透镜膜，所述液晶透镜膜位于所述第一基板与所述粘接层之间，
其中，所述液晶透镜膜包括被配置为包括多个凹部的树脂层以及被配置为各自包括填充在各个凹部中的液晶分子的多个液晶部，并且所述粘接层与所述液晶透镜膜接触，
其中，所述粘接层包括粘接胶囊，并且
其中，所述粘接胶囊包括由导电材料形成的外壳。
2.根据权利要求1所述的液晶透镜膜结构，其中，所述凹部之间的边界与所述粘接层接触。
3.根据权利要求1所述的液晶透镜膜结构，其中，所述粘接胶囊被分散在所述粘接层内，并且各个粘接胶囊以单层结构和核-壳结构中的一种结构来形成。
4.根据权利要求1所述的液晶透镜膜结构，所述液晶透镜膜结构还包括插置在所述第二基板与所述粘接层之间和所述第一基板与所述液晶透镜膜之间中的至少一个处的至少一个电极。
5.一种液晶透镜膜结构，该液晶透镜膜结构包括：
第一基板；
第二基板，所述第二基板与所述第一基板相对；
粘接层，所述粘接层位于所述第一基板的与所述第二基板相对的表面上；以及
液晶透镜膜，所述液晶透镜膜位于所述粘接层与所述第二基板之间，
其中，所述液晶透镜膜包括被配置为包括多个凸部的树脂层以及被配置为各自包括填充在所述凸部之间的液晶分子的多个液晶部，并且所述粘接层与所述液晶透镜膜接触，
其中，所述粘接层包括粘接胶囊，并且
其中，所述粘接胶囊包括由导电材料形成的外壳。
6.根据权利要求5所述的液晶透镜膜结构，其中，所述凸部是二次函数形状，并且其中，所述粘接层与所述凸部的顶点接触。
7.根据权利要求5所述的液晶透镜膜结构，其中，所述粘接胶囊被散布在所述粘接层内，并且各个粘接胶囊由单层结构或核-壳结构构成。
8.根据权利要求5所述的液晶透镜膜结构，其中，所述液晶透镜膜结构还包括插置在所述第一基板与所述粘接层之间和所述第二基板与所述液晶透镜膜之间中的至少一个处的至少一个电极。
9.一种图像显示装置，该图像显示装置包括：
根据权利要求1至8中的任一项所述的液晶透镜膜结构；以及
显示面板，所述显示面板位于所述液晶透镜膜结构下方。
10.一种制造液晶透镜膜结构的方法，该方法包括以下步骤：
在第一基板和第二基板上形成电极层；
在所述第一基板和所述第二基板中的一个上形成树脂层，所述树脂层包括多个凹部和多个凸部中的一种；
在固定方向上摩擦所述树脂层的表面；
在所述第一基板和所述第二基板中的一个上形成粘接层；
通过将液晶分子填充到所述凹部中或者填充到所述凸部之间来形成液晶部；以及将所述第一基板与所述第二基板彼此结合，
其中，所述粘接层包括粘接胶囊，并且
其中，所述粘接胶囊包括由导电材料形成的外壳。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，形成所述粘接层的步骤还包括使用摩擦辊来摩擦所述粘接层的表面。
12.根据权利要求10所述的方法，其中，所述树脂层的摩擦方向和所述粘接层的摩擦方向是相同的或正交的。
13.根据权利要求10所述的方法，其中，所述粘接层由选自包括环氧基化合物、丙烯酸基化合物、苯氧基化合物和硫醇化合物的材料组中的至少一种材料来形成。
14.根据权利要求11所述的方法，其中，所述粘接层被形成为还包括透明导电材料和二氧化硅中的至少一种。
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