KR101862968B1

KR101862968B1 - 광학적 격자, 디스플레이 장치 및 광학적 격자의 제조 방법

Info

Publication number: KR101862968B1
Application number: KR1020167031460A
Authority: KR
Inventors: 샤오주안 우; 웨이 리
Original assignee: 보에 테크놀로지 그룹 컴퍼니 리미티드; 베이징 비오이 옵토일렉트로닉스 테크놀로지 컴퍼니 리미티드
Priority date: 2015-03-20
Filing date: 2015-09-18
Publication date: 2018-05-30
Also published as: CN104656338B; EP3273298A1; EP3273298A4; US20170108701A1; EP3273298B1; JP6629243B2; WO2016150124A1; JP2018509639A; US10048505B2; CN104656338A; KR20160145102A

Abstract

광학적 격자, 광학적 격자의 제조 방법, 및 디스플레이 장치가 제공된다. 광학적 격자는, 대향 배치된 제1 기판(21) 및 제2 기판(22), 광학적 격자 구조를 가지며 제2 기판(22) 쪽을 향하는 제1 기판(21)의 한 표면 상에 배치된 제1 투명 전극(23), 제1 기판(21) 쪽을 향하는 제2 기판(22)의 한 표면 상에 배치되고 제1 투명 전극(23)에 상응하는 제2 투명 전극(24) 및 중합체 층(25)을 포함한다. 중합체 층(25)은 제1 투명 전극(23)과 제2 투명 전극(24) 사이에 배치된다. 전자기 에너지를 열 에너지로 변환시키는 나노 규모의 물질 및 액정 엘라스토머가 중합체 층(25) 내에 함유된다. 제1 투명 전극(23)과 제2 투명 전극(24) 사이에 전압이 인가되는 경우에, 나노 규모의 물질은 전자기 에너지를 열 에너지로 변환시켜, 중합체 층(25)이 콜레스테르 상을 나타내고 가시광 범위 내의 모든 광선을 반사한다. 제1 투명 전극(23)과 제2 투명 전극(24) 사이에 전압이 인가되지 않은 경우에, 중합체 층(25)은 투명한 상태를 나타낸다. 광학적 격자의 제조 방법 및 광학적 격자를 포함하는 디스플레이 장치가 또한 제공된다. 광학적 격자는 디스플레이 패널과 조합되어 육안 3D 디스플레이를 달성하도록 구성되며 2D 디스플레이 동안에 투과율의 손실을 감소시킨다.

Description

광학적 격자, 디스플레이 장치 및 광학적 격자의 제조 방법 {OPTICAL GRATING, DISPLAY DEVICE AND MANUFACTURING METHOD FOR OPTICAL GRATING}

본 개시의 실시양태는 격자, 디스플레이 장치 및 격자의 제조 방법에 관한 것이다.

패널 디스플레이 장치에서, 박막 트랜지스터 액정 디스플레이 (TFT-LCD라고 약칭됨)는 작은 부피, 낮은 전력 소모, 비교적 낮은 제조 비용 및 방사능 없음을 특징으로 하고, 따라서 현재의 평면 패널 디스플레이 시장에서 많이 보급되고 있다. 액정 디스플레이는 현대 생활에서 점점 더 널리 사용되고 있다. 액정 디스플레이는 통상적으로 휴대폰용 디스플레이 스크린, 노트북용 디스플레이 스크린, GPS용 디스플레이 스크린 또는 액정 텔레비젼용 디스플레이 스크린으로서 사용될 수 있다. 과학 및 기술이 발달함에 따라, 평면 이미지만을 표시하기 위한 전통적인 디스플레이는 디스플레이 품질에 대한 사람들의 요구를 충족할 수 없다. 최근 몇 년간 널리 연구되어 오고 있는 3차원 (3D라고 약칭됨) 디스플레이는 이미지를 3차원적으로 표시하므로, 이미지가 스크린의 평면으로만 제한되지 않고, 그럼으로써 영상은 더 생동감있고 관찰자로 하여금 몰입감을 갖게 한다. 3D 디스플레이 장치는 주로 두 가지 유형으로, 즉, 안경-착용 유형 및 육안 유형으로 구분된다. 안경-착용 유형의 3D 디스플레이 장치는 관찰자가 특수한 3D 안경을 착용할 것을 요구하며, 그렇지 않은 경우에 3D 디스플레이 장치를 사용하는 관찰자에 의해 관찰되는 이미지는 흐릿한 이미지이다.

육안 유형의 3D 디스플레이 장치는 안경을 착용하지 않아도 되기 때문에 사용하기에 편리하며, 따라서 널리 사용되어 왔다. 육안 유형의 3D 디스플레이 장치는 배리어 펜스(barrier fence) 유형의 육안 3D 디스플레이 장치 및 렌즈 유형의 육안 3D 디스플레이 장치로 구분될 수 있다. 두 가지 유형 모두는 전압을 액정 전극에 인가할지 안 할지를 제어함에 의해 2D 모드와 3D 모드 사이의 전환을 달성할 수 있고 전압의 크기를 제어함에 의해 인간의 왼쪽 눈 및 오른쪽 눈이 각각 정확한 이미지를 수용하는 것을 보장할 수 있다. 배리어 펜스 유형의 육안 3D 디스플레이 장치가 널리 연구되어 왔는데, 왜냐하면 그것의 제조 공정은 액정 디스플레이 스크린 또는 유기 발광 스크린과 같은 평면 디스플레이 스크린의 공정과 양립하기 때문이다. 배리어 펜스 유형의 3D 디스플레이 장치는 트위스티드 네마틱(Twisted Nematic) (TN이라고 약칭됨) 유형의 액정 격자의 층이 발광면 상의 디스플레이 패널의 표면 상에 포개짐으로써 3D 디스플레이를 달성한다. 이러한 3차원 디스플레이 공정은 비용이 적게 들고 잘 발달되어 있고 2D 모드와 3D 모드 사이의 전환을 달성할 수 있다. 그러나, 통상적인 배리어 펜스 유형의 3D 디스플레이 장치에서, 디스플레이 패널 상에 포개진 액정 격자의 층은 통상적으로 약 수십 밀리미터의 두께를 가지며, 그럼으로써 모듈은 전반적으로 비교적 두껍고, 한편 2D 디스플레이 모드 시에, 광은 액정 층을 통과할 필요가 있고, 따라서 광 투과율이 낮고 디스플레이 효과는 나쁘다.

<요약>

본 개시의 실시양태의 적어도 하나의 목적은 격자, 격자를 갖는 디스플레이 장치 및 격자의 제조 방법을 제공하는 것이다. 격자는 디스플레이 패널과 함께 사용되어 육안 3D 디스플레이를 달성하고 2D 디스플레이 동안의 광 투과율을 개선한다.

본 개시의 적어도 하나의 실시양태는

대향 배열된 제1 기판 및 제2 기판을 포함하고, 제1 기판은 제2 기판 쪽을 향하는 제1 기판의 면 상에 격자 구조를 갖는 제1 투명 전극을 가지며, 제2 기판은 제1 기판 쪽을 향하는 면 상에 제1 투명 전극에 상응하는 제2 투명 전극을 가지며;

제1 투명 전극과 제2 투명 전극 사이에 배치되고 전자기 에너지를 열 에너지로 전환시키도록 구성된 나노-크기의 물질 및 액정 엘라스토머를 포함하는 중합체 층을 포함하고; 전압이 제1 투명 전극 및 제2 투명 전극을 가로질러 인가되는 경우에, 나노-크기의 물질은 전자기 에너지를 열 에너지로 전환시켜, 액정 엘라스토머가 콜레스테롤 상을 나타내고 모든 파장의 광을 반사하고, 제1 투명 전극과 제2 투명 전극 사이에 전압이 인가되지 않은 경우에, 중합체 층은 투명한 상태를 나타내는 것인

격자를 제공한다.

본 개시의 실시양태에 따른 격자에서, 중합체 층은 나노-크기의 물질 및 액정 엘라스토머를 포함하기 때문에, 전압이 인가되지 않은 경우에 중합체 층은 투명한 상태인 유리 상태를 나타내고, 그럼으로써 2D 디스플레이를 달성한다. 그리고, 본 개시에서 중합체 층은 마이크로미터 크기의 두께를 가질 수 있기 때문에, 수십 밀리미터의 두께를 갖는 종래의 액정 격자에 비해 2D 디스플레이 동안에 광 투과율의 손실이 감소될 수 있다. 추가로, 중합체 층은 제1 투명 전극 상에만 배치되기 때문에, 전체 액정 층을 사용하는 종래의 액정 격자에 비해, 2D 디스플레이 동안에 광 투과율의 손실이 감소될 수 있다. 나노-크기의 물질, 예컨대 페로페릭 옥시드(ferroferric oxide) 나노 물질은, 전압이 인가된 후에, 전자기 에너지를 열 에너지로 전환시키는 성질을 가지며, 그 자체가 전자기 성질을 가지며, 나노급의 크기를 가지며, 비교적 높은 비표면적의 나노 효과를 갖기 때문에, 그것은 전자기 에너지를 열 에너지로 전환시킬 수 있고, 따라서 중합체 층이 가열되어 액정 엘라스토머가 콜레스테롤 상을 나타낸다. 중합체 층은 모든 파장의 광을 반사할 수 있고, 따라서 배리어 펜스 유형의 격자의 기능 및 따라서 3D 디스플레이를 달성할 수 있다. 추가로, 중합체 층은 수 마이크로미터의 두께를 갖도록 제조될 수 있다. 그러므로, 격자의 두께는 현저하게 감소될 수 있다. 격자 및 디스플레이 패널을 조립하여 디스플레이 장치를 형성하는 경우에, 육안 3D 디스플레이 장치의 두께는 감소될 수 있다.

전자기 에너지를 열 에너지로 전환시킬 수 있는 임의의 나노-크기의 물질이 본 개시의 실시양태에서 사용될 수 있다. 본 개시의 한 실시양태에서, 나노-크기의 물질은 페로페릭 옥시드의 나노 입자 또는 페로페릭 옥시드의 나노 막대(rod)이다. 본 개시의 또 다른 실시양태에서, 나노-크기의 물질은 페로페릭 옥시드의 나노 입자이다. 전자기 성질은 페로페릭 옥시드의 나노 입자의 고유한 특징이다. 나노 입자 그 자체는 나노미터급의 크기를 가지며 비교적 높은 비표면적의 나노 효과를 갖기 때문에, 그것은 전자기 에너지를 열 에너지로 전환시킬 수 있다.

본 개시의 한 실시양태에서, 나노-크기의 물질은 중합체 층에서 1% 내지 10%의 중량 백분율을 갖는다.

모든 파장의 광을 반사할 수 있는 중합체 층의 층 개수는 제한되지 않는다. 본 개시의 한 실시양태에서, 중합체 층은 적어도 두 개의 층을 가지며, 액정 엘라스토머는 측쇄 실록산 액정 엘라스토머이고, 적어도 두 개의 중합체 층의 콜레스테롤 상은 모든 파장의 광을 반사한다.

본 개시의 한 실시양태에서, 각각의 중합체 층은 1.0마이크로미터 이하의 두께를 갖는다. 본 개시의 또 다른 실시양태에서, 각각의 중합체 층은 0.2 내지 1.0 마이크로미터의 두께를 갖는다. 그러므로, 격자는 매우 작은 두께를 가지며, 그로 인해 격자 및 디스플레이 패널을 조립함으로써 형성한 디스플레이 장치의 두께는 현저하게 감소된다.

본 개시의 한 실시양태에서, 각각의 중합체 층은 광-개시제의 광-개시 작용에 의해 UV-중합성 액정 단량체가 중합됨으로써 형성된 중합체 네트워크를 추가로 포함한다.

본 개시의 한 실시양태에서, 각각의 중합체 층에서, 측쇄 폴리실록산 액정 엘라스토머는 69% 내지 96.9%의 중량 백분율을 가지며, UV-중합성 액정 단량체는 2% 내지 20%의 중량 백분율을 가지며, 광-개시제는 0.1% 내지 1%의 중량 백분율을 갖는다.

본 개시의 한 실시양태에서, UV-중합성 액정 단량체는 1,4-비스(4-(6'-프로페닐옥시 헥실옥시)벤조일옥시)-2-톨루엔이고, 광-개시제는 벤조인 디메틸 에테르이다.

본 개시의 한 실시양태에서, 측쇄 폴리실록산 액정 엘라스토머를, 화학식 I로 나타내어진 바와 같은 액정 단량체 및 화학식 II로 나타내어진 바와 같은 가교제를 화학식 III으로 나타내어진 바와 같은 폴리 메틸 히드로실록산 상에 그라프팅함으로써 수득한다:

<화학식 I>

<화학식 II>

<화학식 III>

상기 식에서, 화학식 I에서의 k는 3 내지 10으로부터 선택되는 정수이고, 화학식 II에서의 n은 3 내지 10으로부터 선택되는 정수이고, 화학식 III에서의 m은 4 내지 30으로부터 선택되는 정수이다.

본 개시의 한 실시양태에서, 화학식 I로 나타내어진 바와 같은 액정 단량체 및 화학식 II로 나타내어진 바와 같은 가교제는 1:9 내지 9:1의 몰비를 갖는다.

본 개시의 한 실시양태에서, 중합체 층은 두 개의 층을 가지며, 두 개의 중합체 층은 각각 녹색 광 및 자주색 광을 반사하거나, 그렇지 않은 경우에 두 개의 중합체 층은 각각 황색 광 및 청색 광을 반사한다.

본 개시의 적어도 하나의 실시양태는 디스플레이 패널 및 디스플레이 패널의 발광면에 위치한 상기에 기술된 격자 중 임의의 하나를 포함하는 디스플레이 장치를 제공한다.

본 개시의 실시양태에 따른 디스플레이 장치에서, 디스플레이 장치는 상기에 기술된 격자를 사용하기 때문에, 디스플레이 장치는 비교적 작은 두께를 가질 수 있고 2D 디스플레이 동안에 광 투과율의 손실을 감소시킬 수 있다.

본 개시의 한 실시양태에서, 격자의 제1 기판은 디스플레이 패널의 발광면 상의 베이스 기판이다.

디스플레이 패널의 발광면 상의 베이스 기판을 격자의 제1 기판으로서 사용함으로써, 디스플레이 장치의 두께를 추가로 감소시킬 수 있다.

본 개시의 한 실시양태에서, 디스플레이 장치는 격자 내의 제1 투명 전극과 제2 투명 전극 사이에 전압을 인가하도록 구성된 구동 회로를 추가로 포함한다.

본 개시의 적어도 하나의 실시양태는

격자 구조를 갖는 제1 투명 전극 및 제2 투명 전극을 각각 제1 기판 및 제2 기판 상에 형성하고, 여기서 제1 투명 전극과 제2 투명 전극은 상응하게 배치되고;

제1 투명 전극 상에 중합체 층을 형성하고;

제1 기판 및 제2 기판을 셀-조립하는 것

을 포함하며; 여기서 중합체 층은 전자기 에너지를 열 에너지로 전환시키기 위한 나노-크기의 물질 및 액정 엘라스토머를 함유하고; 제1 투명 전극과 제2 투명 전극 사이에 전압이 인가되는 경우에, 나노-크기의 물질이 전자기 에너지를 열 에너지로 전환시켜, 중합체 층이 콜레스테롤 상을 나타내고 모든 파장의 광을 반사하고; 제1 투명 전극과 제2 투명 전극 사이에 전압이 인가되지 않은 경우에, 중합체 층이 투명한 상태를 나타내는 것인, 격자의 제조 방법을 제공한다.

본 개시의 한 실시양태에서, 중합체 층은 적어도 두 개의 층을 가지며, 액정 엘라스토머는 측쇄 폴리실록산 액정 엘라스토머이고, 적어도 두 개의 중합체 층의 콜레스테롤 상은 모든 파장의 광을 반사한다.

본 개시의 한 실시양태에서, 제1 투명 전극 상에 두 개의 중합체 층을 형성하는 것은

단계 a. 측쇄 폴리실록산 액정 엘라스토머, 나노-크기의 물질, UV-중합성 액정 단량체 및 광-개시제를 포함하는 제1 혼합물 층을 제1 투명 전극 상에 적층함;

단계 b. 제1 혼합물 층을 측쇄 폴리실록산 액정 엘라스토머가 제1 피치(pitch)를 형성하도록 하는 제1 온도로 가열함;

단계 c. 설정 피치를 갖는 제1 혼합물 층에 제1 투명 전극에 상응하는 개구를 갖는 마스크 플레이트를 통해 UV 광을 조사하여, UV-중합성 액정 단량체가 중합체 네트워크를 형성하게 하여 제1 피치를 안정화시키게 하고 혼합물 층이 제1 파장의 광을 반사할 수 있게 하고, 제1 혼합물 층을 실온으로 냉각시키고 에칭을 통해 제1 중합체 층 패턴을 형성함;

단계 d. 제1 피치를 갖는 제1 중합체 층 패턴을 갖도록 형성된 제1 투명 기판 상에 제2 혼합물 층을 적층함;

단계 e. 제2 혼합물 층을 제2 온도로 가열하고, 단계 c를 반복하여, 제2 피치를 가지며 제2 파장의 광을 반사하는 제2 중합체 층을 형성함

을 포함한다.

본 개시의 한 실시양태에서, 단계 b에서의 온도를 조절하고 단계 a 내지 단계 c를 적어도 한 번 반복함으로써, 상이한 피치를 갖는 적어도 세 개의 중합체 층을 수득한다.

혼합물 층에서, 측쇄 폴리실록산 액정 엘라스토머는 69% 내지 96.9%의 중량 백분율을 가지며, 나노-크기의 물질은 1% 내지 10%의 중량 백분율을 가지며, UV-중합성 액정 단량체는 2% 내지 20%의 중량 백분율을 가지며, 광-개시제는 0.1% 내지 1%의 중량 백분율을 갖는다.

본 개시의 한 실시양태에서, 두 개의 중합체 층이 존재하는 경우에, 제1 피치의 임계값은 150 내지 5000 ㎚이고, 제2 피치의 임계값은 150 내지 5000 ㎚이다.

본 개시의 한 실시양태에서, 두 개의 중합체 층이 존재하는 경우에, 제1 온도의 임계값은 30 내지 120℃이고, 제2 온도의 임계값은 30 내지 120℃이다.

본 개시의 실시양태의 목적, 기술적 세부 사항 및 이점을 명백하게 하기 위해, 실시양태의 기술적 해결책이 본 개시의 실시양태에 관한 도면과 연관하여 명확하고도 충분히 이해할 수 있는 방식으로 기술될 것이다. 기술된 실시양태는 본 개시의 실시양태의 일부일 뿐이며 전부는 아니라는 것은 분명하다. 본 개시에서 기술된 실시양태를 기초로 하여, 관련 기술분야의 통상의 기술자가 임의의 발명적인 작업을 하지 않고서도 본 개시의 범주에 포함되는 다른 실시양태(들)를 수득할 수 있다.
도 1은 본 개시의 한 실시양태에 따른 격자의 구조 예시 도면이다.
도 2는 본 개시의 한 실시양태에 따른 격자에서 사용되는 측쇄 폴리실록산 액정 엘라스토머의 화학 구조의 예시 도면이다.
도 3은 온도가 변화함에 따라 변동되는, 도 2에 나타내어진 바와 같은, m = 6, n = 4 및 k = 4의 측쇄 폴리실록산 액정 엘라스토머의 반사된 파의 파장의 그래프이다.
도 4는 본 개시의 한 실시양태에 따른 격자 내의 측쇄 폴리실록산 액정 엘라스토머를 함유하는 중합체 층의 구조 예시 도면이다.
도 5는 본 개시의 한 실시양태에 따른 디스플레이 장치의 구조 예시 도면이다.
도 6은 본 개시의 한 실시양태에 따른 디스플레이 장치의 구조 예시 도면이다.
도 7은 본 개시의 한 실시양태에 따른 격자의 제조 방법의 예시 흐름도이다.
도 8a는 전압이 인가되지 않은 경우에 격자 내의 중합체 층의 구조 예시 도면이다.
도 8b는 전압이 인가된 경우에 격자 내의 중합체 층의 구조 예시 도면이다.

본 개시의 실시양태의 목적, 기술적 세부 사항 및 이점을 명백하게 하기 위해, 실시양태의 기술적 해결책이 본 개시의 실시양태에 관한 도면과 연관하여 명확하고도 충분히 이해할 수 있는 방식으로 기술될 것이다. 기술된 실시양태는 본 개시의 실시양태의 일부일 뿐이며 전부는 아니라는 것은 분명하다. 본 개시에서 기술된 실시양태를 기초로 하여, 관련 기술분야의 통상의 기술자가 임의의 발명적인 작업을 하지 않고서도 본 개시의 범주에 포함되는 다른 실시양태(들)를 수득할 수 있다.

본 개시의 실시양태는 격자, 격자를 갖는 디스플레이 장치, 및 격자의 제조 방법을 제공한다. 격자는 디스플레이 패널과 함께 사용되어 육안 3D 디스플레이를 달성하고 2D 디스플레이 시에 광 투과율의 손실을 감소시킨다. 격자는 중합체 층을 함유한다. 전압이 인가되지 않은 경우에, 중합체 층은 유리 상태를 나타내고 투명하고 2D 디스플레이를 달성할 수 있다. 전압이 인가된 후에, 나노-크기의 물질이 전자기 에너지를 열 에너지로 전환시킬 수 있고 중합체 층이 가열되어 액정 엘라스토머가 콜레스테롤 상을 나타내고 특정한 파장의 광을 반사할 수 있기 때문에, 중합체 층은 가시광의 범위 내의 모든 광을 반사할 수 있고, 따라서 배리어 펜스 유형의 격자의 기능을 달성할 수 있고 3D 디스플레이를 달성할 수 있다.

디스플레이 기능은 디스플레이 장치에서 RGB 또는 다른 기본 색의 광에 의해 백색 광이 합성됨으로써 달성된다는 것을 볼 때, 격자 내의 중합체 층이 디스플레이 장치에서 사용되는 모든 기본 색 광을 반사할 수 있는 한, 즉, 가시광의 범위 내의 모든 광을 반사할 수 있는 한, 배리어 펜스 유형의 격자의 기능이 달성될 수 있다.

이하에, 본 개시의 실시양태에 따른 기술적 해결책이 도면을 참조하여 기술될 것이다.

본 개시의 적어도 하나의 실시양태는 격자를 제공한다. 본 개시의 한 실시양태에 따른 격자의 구조 예시 도면인 도 1에 나타내어진 바와 같이, 격자는

대향 배치된 제1 기판(21) 및 제2 기판(22)을 포함하고, 여기서 격자 구조를 갖는 제1 투명 전극(23)이 제2 기판(22) 쪽을 향하는 제1 기판(21)의 면 상에 배치되고, 제1 투명 전극(23)에 대향 배치된 제2 투명 전극(24)이 제1 기판(21) 쪽을 향하는 제2 기판(22)의 면 상에 배치되고;

제1 투명 전극(23)과 제2 투명 전극(24) 사이에 배치된 중합체 층(25)을 포함하고, 여기서 중합체 층(25)은 전자기 에너지를 열 에너지로 전환시키는 나노-크기의 물질 및 액정 엘라스토머를 내부에 함유하고, 여기서 제1 투명 전극(23)과 제2 투명 전극(24) 사이에 전압이 인가되는 경우에, 나노-크기의 물질은 전자기 에너지를 열 에너지로 전환시켜, 액정 엘라스토머가 콜레스테롤 상을 나타내고 모든 파장의 광을 반사하고, 여기서 제1 투명 전극(23)과 제2 투명 전극(24) 사이에 전압이 인가되지 않은 경우에, 중합체 층(25)은 투명한 상태를 나타낸다.

본 개시의 실시양태에 따른 격자에서, 중합체 층(25)은 나노-크기의 물질 및 액정 엘라스토머를 함유하기 때문에, 전압이 인가되지 않은 경우에 중합체 층(25)은 유리 상태를 나타내고 투명하고, 그럼으로써 2D 디스플레이를 달성한다. 그리고 더욱이, 본 개시의 실시양태에서 중합체 층(25)은 마이크로미터 크기의 두께를 가질 수 있기 때문에, 수십 밀리미터의 두께를 갖는 종래의 액정 격자에 비해 2D 디스플레이 시에 광 투과율의 손실이 감소될 수 있다. 추가로, 중합체 층(25)은 제1 투명 전극(23) 위에만 배치되기 때문에, 전체 액정 층을 사용하는 종래의 액정 격자에 비해, 2D 디스플레이 시에 광 투과율의 손실이 감소될 수 있다. 전압이 인가된 후에, 나노-크기의 물질은 전자기 에너지를 열 에너지로 전환시키는 성질을 갖기 때문에, 중합체 층의 가열이 달성될 수 있어서 액정 엘라스토머가 콜레스테롤 상을 나타내고 특정한 파장을 갖는 광을 반사할 수 있다. 예를 들어, 나노-크기의 물질이 페로페릭 옥시드 나노-크기 물질인 경우에, 그것은 그 자체가 전자기 성질을 가지며 나노미터급의 크기를 가지며 비교적 높은 비표면적의 나노 효과를 갖기 때문에, 그것은 전자기 에너지를 열 에너지로 전환시킬 수 있다. 중합체 층은 모든 파장의 광을 반사할 수 있고, 따라서 배리어 펜스 유형의 격자의 기능 및 따라서 3D 디스플레이를 달성할 수 있다. 추가로, 중합체 층(25)은 수 마이크로미터의 두께를 갖도록 제조될 수 있다. 그러므로, 격자의 두께는 현저하게 감소될 수 있다. 격자 및 디스플레이 패널을 조립하여 디스플레이 장치를 형성하는 경우에, 육안 3D 디스플레이 장치의 두께는 감소될 수 있다. 중합체 층(25)은 도 1에 나타내어진 바와 같은 구조를 가지며, 즉, 중합체 층은 제1 투명 전극(23) 위에 위치하고 제1 투명 전극(23)의 각각의 전극 유닛에 상응한다.

이러한 기술적 해결책에서, 전자기 에너지를 열 에너지로 전환시키는 나노-크기의 물질의 함량이 1% 미만인 경우에, 가열이 균일하지 않고 느리다는 문제가 발생할 것이고, 한편 나노-크기의 물질의 함량이 10% 초과인 경우에, 나노-크기의 물질이 낭비될 것이다. 그러므로, 본 발명의 기술적 해결책에서, 전자기 에너지를 열 에너지로 전환시키는 나노-크기의 물질의 중량 백분율은 1% 내지 10%이다.

전자기 에너지를 열 에너지로 전환시킬 수 있는 임의의 나노-크기의 물질이 본 개시의 실시양태에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 나노-크기의 물질은 페로페릭 옥시드의 나노 입자 또는 페로페릭 옥시드의 나노 막대일 수 있다. 페로페릭 옥시드의 나노 막대는 혼합이 균일하지 않다는 문제를 가질 수 있어서, 나노-크기의 물질은 페로페릭 옥시드의 나노 입자이다. 전자기 성질은 페로페릭 옥시드의 나노 입자의 고유한 특징이다. 나노 입자 그 자체는 나노미터급의 크기를 가지며 비교적 높은 비표면적의 나노 효과를 갖기 때문에, 그것은 전자기 에너지를 열 에너지로 전환시킬 수 있다.

여전히 도 1을 참조하자면, 중합체 층(25)은 적어도 두 개의 층을 가지며, 액정 엘라스토머는 측쇄 폴리실록산 액정 엘라스토머이다. 적어도 두 개의 중합체 층의 콜레스테롤 상은 모든 파장의 광을 반사한다. 중합체 층(25)의 콜레스테롤 상이 모든 파장의 광을 반사할 수 있는 한, 중합체 층(25)의 층 개수는 제한되지 않는다는 것을 알 것이다.

여전히 도 1을 참조하자면, 예를 들어, 각각의 중합체 층(25)은 0.2 내지 1.0 마이크로미터 (㎛)의 두께를 갖는다. 각각의 중합체 층(25)의 두께는 1.0마이크로미터 이하이다. 그러므로, 격자의 두께는 매우 작고, 그로 인해 격자 및 디스플레이 패널을 함께 조립함으로써 형성한 디스플레이 장치의 두께는 현저하게 감소된다. 예를 들어, 중합체 층의 두께는 0.2 ㎛, 0.3 ㎛, 0.5 ㎛, 0.7 ㎛, 0.8 ㎛, 0.9 ㎛ 또는 1.0 ㎛이고, 여기서 각각의 중합체 층의 두께는 동일하거나 상이할 수 있다.

여전히 도 1을 참조하자면, 예를 들어, 각각의 중합체 층(25)은 광-개시제의 광-개시 작용에 의해 UV-중합성 액정 단량체에 의해 형성된 중합체 네트워크를 추가로 포함한다.

각각의 중합체 층(25)에서, 측쇄 폴리실록산 액정 엘라스토머의 중량 백분율은 69% 내지 96.9%이고, UV-중합성 액정 단량체의 중량 백분율은 2% 내지 20%이고, 광-개시제의 중량 백분율은 0.1% 내지 1%이다.

본 개시의 한 실시양태에서, UV-중합성 액정 단량체는 하기 화학 구조를 갖는 1,4-비스(4-(6'-프로페닐옥시 헥실옥시)벤조일옥시)-2-톨루엔이다:

광-개시제는 하기 화학 구조를 갖는 벤조인 디메틸 에테르이다:

<화학식 I>

<화학식 II>

<화학식 III>

본 개시의 한 실시양태에서, 화학식 I의 액정 단량체 대 화학식 II의 가교제의 몰비는 1:9 내지 9:1이다. 본 개시의 격자에서 사용되는 측쇄 폴리실록산 액정 엘라스토머의 화학 구조의 예시 도면인 도 2에 나타내어진 바와 같이, x (타원형 측쇄)는 액정 단량체 기를 나타내고, y (직사각형 측쇄)는 가교제 기를 나타내고, z (주쇄)는 폴리메틸 히드로실리콘을 나타낸다.

본 개시의 실시양태에서 사용되는 측쇄 폴리실록산 액정 엘라스토머는 유리전이온도보다 높은 온도에서는 콜레스테롤 상을 나타낼 수 있고, 특정한 파장의 가시광을 반사할 수 있다. 온도가 변화함에 따라 변동되는, 도 2에 나타내어진 바와 같은, m = 6, n = 4 및 k = 4의 측쇄 폴리실록산 액정 엘라스토머의 반사된 파의 파장의 그래프인 도 3에 나타내어진 바와 같이, 온도가 60℃로부터 85℃로 상승하면, 반사된 파의 파장이 780 ㎚로부터 380 ㎚로 감소되어 가시광의 파장의 전체 범위를 망라한다는 것을 도 3을 통해 알 수 있다. 그러므로, 온도를 조절함으로써 측쇄 폴리실록산 액정 엘라스토머가 가시광 범위 내의 임의의 파장의 광을 반사하게 할 수 있다.

본 개시의 한 실시양태에 따른 격자 내의 측쇄 폴리실록산 액정 엘라스토머를 함유하는 중합체 층의 구조 예시 도면인 도 4에 나타내어진 바와 같이, 중합체 층은 측쇄 폴리실록산 액정 엘라스토머(50), 중합체 네트워크의 반복 단위체(51) (UV-중합성 액정 단량체의 말단 이중결합이 열림으로써 형성된 구조와 같음), 중합체 네트워크(52), 광-개시제(53) 및 광 에너지를 열 에너지로 전환시킬 수 있는 나노-크기의 물질(54) (예컨대 페로페릭 옥시드 나노 입자)을 포함한다.

중합체 층이 두 개의 층을 갖는 경우에, 두 개의 중합체 층은 각각 녹색 광 및 자주색 광을 반사하거나, 두 개의 중합체 층은 각각 황색 광 및 청색 광을 반사한다.

본 개시의 적어도 하나의 실시양태는 본 개시의 한 실시양태에 따른 디스플레이 장치의 예시 구조 도면인 도 5에 나타내어진 바와 같은 디스플레이 장치를 추가로 제공한다. 디스플레이 장치는 디스플레이 패널 및 디스플레이 패널의 발광면 상에 배치된 상기에 기술된 바와 같은 격자 중 임의의 하나를 포함한다. 액정 디스플레이 패널을 예로 들자면, 디스플레이 패널은 제3 기판(11) 및 제4 기판(12), 및 제3 기판(11)과 제4 기판(12) 사이에 위치한 액정 층(13)을 포함한다. 예를 들어, 제3 기판(11)은 어레이 기판이고, 제4 기판(12)은 색필터 기판이다. 격자는 디스플레이 패널의 발광면에 배치되고 격자의 제1 기판(21)은 디스플레이 패널에 접착됨으로써 결합될 수 있다. 도 5에 나타내어진 바와 같은 디스플레이 장치는 격자의 제2 기판(22) 위에 배치된 상부 편광판(15) 및 디스플레이 패널의 제3 기판(11) 아래에 배치된 하부 편광판(14)을 추가로 포함할 수 있다. 게다가, 상부 편광판(15)은 도 5에 나타내어진 바와 같은 위치로만 제한되지 않고 격자의 제1 기판(21)과 디스플레이 패널의 제4 기판(12) 사이에 배치될 수 있다.

본 개시의 실시양태에 따른 디스플레이 장치에서, 디스플레이 장치는 상기에 기술된 격자를 이용하기 때문에, 디스플레이 장치는 비교적 작은 두께를 가질 수 있고 2D 디스플레이의 광 투과율의 손실은 감소될 수 있다.

본 개시의 한 실시양태에서, 디스플레이 장치는 격자 내의 제1 투명 전극과 제2 투명 전극 사이에 전압을 인가하도록 구성된 구동 회로를 추가로 포함한다. 디스플레이 장치의 구동 회로가 제1 투명 전극과 제2 투명 전극 사이에 전압을 인가하면, 전자기 성질을 갖는 페로페릭 옥시드 나노 입자는 그의 나노 효과를 통해 전자기 에너지를 열 에너지를 전환시켜, 그것이 위치한 곳에서 중합체 층이 가열되고 콜레스테롤 상으로 되고, 따라서 3D 디스플레이가 달성될 수 있다.

디스플레이 장치는 그의 형태의 측면에서 제한되지 않지만, 임의의 디스플레이 기능을 갖는 임의의 제품 또는 부품, 예컨대 전자 종이, 액정 텔레비젼, 액정 디스플레이, 디지털 액자, 휴대폰, 태블릿 등일 수 있다.

도 6은 격자의 제1 기판이 디스플레이 패널의 발광면 상의 베이스 기판(16)인, 본 개시의 한 실시양태에 따른 디스플레이 장치의 예시 구조 도면이다.

디스플레이 장치의 두께를 추가로 감소시키기 위해, 디스플레이 패널의 발광면 상의 기판 플레이트(16)가 직접 격자의 제1 기판으로서의 역할을 한다. 즉, 도 6에 나타내어진 바와 같은 디스플레이 장치의 구조에서, 액정 패널이 예시된 경우에, 디스플레이 장치는 연달아, 상부로부터 저부로, 상부 편광판(15), 제2 기판(22), 제2 투명 전극(24), 중합체 층(25), 제1 투명 전극(23), 베이스 기판(16), 액정 층(13), 제3 기판(11) 및 하부 편광판(14)을 포함한다. 베이스 기판(16)은 통상적으로 색필터 기판 내의 베이스 기판을 지칭하고 제3 기판(11)은 통상적으로 어레이 기판이다.

디스플레이 패널의 발광면 상의 기판 플레이트(16)가 직접 격자의 제1 기판으로서 사용되는 경우에, 즉, 측쇄 폴리실록산 액정 엘라스토머를 함유하는 혼합물 층이 액정 디스플레이 패널의 발광면 상의 기판 플레이트(16) 상에 직접 적층되는 경우에, 각각의 혼합물 층은 단지 0.2 내지 1.0 ㎛의 두께를 가질 수 있고, 그럼으로써 디스플레이 장치의 두께가 추가로 감소된다. 격자의 두께가 크게 감소되기 때문에, 3D 디스플레이 패널의 투과율에 미치는 영향이 감소되고 디스플레이 효과가 개선된다.

본 개시의 적어도 하나의 실시양태는

격자 구조를 갖는 제1 투명 전극 및 제2 투명 전극을 각각 제1 기판 및 제2 기판 상에 형성하고, 여기서 제1 투명 전극과 제2 투명 전극은 상응하게 배치되는는 것인 단계 101;

제1 투명 전극 상에 중합체 층을 형성하는 단계 102;

제1 기판 및 제2 기판을 셀-조립하는 단계 103

을 포함하고, 여기서 중합체 층은 전자기 에너지를 열 에너지로 전환시키도록 구성된 나노-크기의 물질 및 액정 엘라스토머를 함유하고, 여기서 제1 투명 전극과 제2 투명 전극 사이에 전압이 인가되는 경우에, 나노-크기의 물질은 전자기 에너지를 열 에너지로 전환시켜, 중합체 층이 콜레스테롤 상을 나타내고 모든 파장의 광을 반사하고, 한편 제1 투명 전극과 제2 투명 전극 사이에 전압이 인가되지 않은 경우에, 중합체 층은 투명한 상태를 나타내는, 본 개시의 실시양태에 따른 격자의 제조 방법의 예시 흐름도인 도 7에 나타내어진 바와 같은, 격자의 제조 방법을 추가로 제공한다.

이러한 기술적 해결책에서, 제조된 격자는 연달아, 상부로부터 저부로, 제2 기판(22), 제2 투명 전극(24), 중합체 층(25), 제1 투명 전극(23) 및 제1 기판(21)을 포함하는, 도 1에 나타내어진 바와 같은 구조를 갖는다. 투명 전극(24), 중합체 층(25) 및 제1 투명 전극(23)의 제조 동안에, 이들 세 개의 층의 보존된 부분이 서로 상응하도록, 동일한 마스크 플레이트가 사용된다. 즉, 도 1에 나타내어진 바와 같은 라미네이팅된 구조가 형성된다.

물론, 두께를 추가로 감소시키기 위해, 격자 구조를 갖는 제1 투명 전극이 디스플레이 패널의 발광면 상의 베이스 기판 상에 직접 형성될 수 있고, 이어서 각각 측쇄 폴리실록산 액정 엘라스토머를 함유하는 적어도 두 개의 중합체 층이 형성되고, 이어서 제2 투명 전극을 갖는 제2 기판이 중합체 층을 덮을 수 있다.

본 개시의 한 실시양태에서, 제1 투명 전극 상에 중합체 층을 형성하는 단계 102에서, 두 개의 중합체 층이 존재하는 경우에, 상기 단계의 공정은

측쇄 폴리실록산 액정 엘라스토머, 나노-크기의 물질, UV-중합성 액정 단량체 및 광-개시제를 포함하는 혼합물 층을 제1 투명 전극 상에 적층하는 단계 a;

혼합물 층을 측쇄 폴리실록산 액정 엘라스토머가 제1 설정 피치를 형성하도록 하는 제1 설정 온도로 가열하는 단계 b;

설정 피치를 갖도록 형성된 혼합물 층에 제1 투명 전극에 상응하는 개구를 갖는 마스크 플레이트를 통해 UV 광을 조사하여, UV-중합성 액정 단량체가 중합체 네트워크를 형성하게 하여 제1 피치를 안정화시키게 하고 제1 파장을 갖는 광을 반사할 수 있게 하고, 혼합물 층을 실온으로 냉각시키고 이어서 에칭함으로써 제1 중합체 층을 형성하는 단계 c;

제1 피치를 갖는 제1 중합체 층을 갖도록 형성된 제1 투명 기판 상에 제2 혼합물 층을 적층하는 단계 d;

단계 b에서의 제1 온도를 제2 온도로 조절하고 단계 c를 반복함으로써, 제2 피치를 가지며 제2 파장의 광을 반사하는 제2 중합체 층을 형성하며, 여기서 제2 혼합물 층을 제2 설정 온도로 가열하여, 측쇄 폴리실록산 액정 엘라스토머가 제2 설정 피치를 형성하게 하고; 설정 피치를 갖도록 형성된 제2 혼합물 층에 마스크 플레이트를 통해 UV 광을 조사하여, UV-중합성 액정 단량체가 중합체 네트워크를 형성하게 하여 제2 피치를 안정화시키게 하고 제2 파장을 갖는 광을 반사할 수 있게 하고, 제2 혼합물 층을 실온으로 냉각시키고 이어서 에칭하여, 제2 중합체 층을 형성하고, 여기서 마스크 플레이트가 제1 투명 전극에 상응하는 개구를 갖는 단계 e

를 포함한다.

본 개시의 한 실시양태에서, 단계 b에서의 제1 온도를 조절하고 단계 a 내지 단계 c를 적어도 한 번 반복함으로써, 상이한 피치를 갖는 적어도 세 개의 중합체 층을 수득한다.

이러한 기술적 해결책에서, 적어도 세 개의 중합체 층을 형성해야 하는 경우에, 단계 b에서의 제1 온도를 조절하고 단계 a로부터 단계 c로의 사이클을 적어도 한 번 수행한다는 것을 유념해야 한다. 세 개의 중합체 층의 경우를 가정하자면, 사이클을 한 번 수행하여 제2 중합체 층 상의 제3 중합체 층을 수득한다. 즉, 가열 온도를 제3 온도로 조절하고 따라서 제3 피치를 수득하고 제3 반사 파장을 상응하게 수득한다. 네 개의 중합체 층의 경우를 가정하자면, 사이클을 두 번 수행하여 제2 중합체 층 상의 제3 중합체 층 및 제3 중합체 층 상의 제4 중합체 층을 수득한다. 즉, 가열 온도를 제3 온도 임계값으로 조절하고 따라서 제3 피치를 수득하고 제3 반사 파장을 상응하게 수득하고, 그럼으로써 제3 중합체 층을 수득한다. 그리고 이어서, 가열 온도를 제4 온도로 조절하고 따라서 제4 피치를 수득하고 따라서 제4 반사 파장을 수득하고, 그럼으로써 제4 중합체 층을 수득한다.

이러한 기술적 해결책에서, 두 개의 중합체 층을 형성하는 것이 예시된다. 첫째로, 상기 성분을 함유하는 혼합물 층을 제1 투명 전극 상에 적층하고, 이어서 온도 T₁으로 가열하여, 혼합물 층이 설정 피치 P₁을 형성하게 한다. 그리고 이어서, 혼합물 층에 마스크 플레이트를 통해 UV 광을 조사하여, 조사된 UV-중합성 액정 단량체가 중합 작용을 하게 하여, 중합체 네트워크를 형성하게 하여 피치 P₁을 안정화시키게 하고, 이어서 혼합물 층을 실온으로 냉각시킨다. 그리고 이어서 제1 투명 전극 상의 제1 중합체 층을 에칭을 통해 형성한다. 상기 성분을 함유하는 혼합물 층을 추가로 제1 중합체 층 상에 적층하고 이어서 온도 T₂로 가열하여, 혼합물 층이 설정 피치 P₂를 형성하게 한다. 그리고 이어서, 혼합물 층에 동일한 마스크 플레이트를 통해 UV 광을 조사하여, 조사된 UV-중합성 액정 단량체가 중합 작용을 하게 하여 중합체 네트워크를 형성하게 하여 피치 P₂를 안정화시키게 하고, 이어서 혼합물 층을 실온으로 냉각시킨다. 그리고 이어서 제1 중합체 층 상의 제2 중합체 층을 에칭을 통해 형성한다.

온도 T₁ 및 온도 T₂는 혼합물 층이 콜레스테롤 상을 나타낼 때의 온도이고 30 내지 120℃일 수 있다. 온도 T₁ 및 온도 T₂의 구체적인 값은, 결과물인 두 개의 중합체 층이 모든 파장의 광을 반사할 수 있는 한, 제한되지 않는다. 피치 P₁ 및 피치 P₂의 구체적인 값은 제한되지 않는다. 피치 P₁은 150 내지 5000 ㎚의 범위일 수 있고, 피치 P₂는 150 내지 5000 ㎚의 범위일 수 있다.

중합체 층의 피치는 중합체 층의 반사 파장을 결정한다. 그러므로, 혼합물 층 내의 성분이 특정한 함량을 갖는 경우에, 가열 온도를 조절함으로써 피치를 조절할 수 있다. 더욱이, 가열 온도가 결정된 경우에, 혼합물 층 내의 측쇄 폴리실록산 액정 엘라스토머의 함량을 조절함으로써 피치를 조절할 수 있다. 상기 조절 방법을 사용하여 중합체 층의 반사 파장을 상이하게 만들 수 있다.

각각의 중합체 층의 제조 단계는 하기와 같을 수 있다. 우선, 혼합물을 제1 투명 전극 상에 적층하고 이어서 제1 투명 전극과 동일한 패턴을 갖는 마스크 플레이트를 통해 UV 광을 조사한다. 즉, 제1 투명 전극에 상응하는 부분에 UV 광이 조사될 수 있고, 한편 제1 투명 전극들 사이의 간격 부분은 마스크 플레이트로 덮여서 UV 광은 간격 부분에 조사되지 않는다. 그러므로, 간격 부분에 있는 UV-중합성 액정 단량체는 가교 반응을 하지 않을 것이고, 한편 제1 투명 전극에 상응하는 위치에 있는 UV-중합성 액정 단량체만이 가교 반응을 하여 중합체 네트워크를 형성한다. 이어서, 에칭을 용매를 통해 수행한다. 즉, UV 광이 조사되지 않은 혼합물을 용매를 통해 제거한다. 용매는 유기 용매, 예컨대 디클로로메탄, 트리클로로메탄 등이다.

각각의 혼합물 층은 69% 내지 96.9%의 중량 백분율을 갖는 측쇄 폴리실록산 액정 엘라스토머, 1% 내지 10%의 중량 백분율을 갖는 나노-크기의 물질, 2% 내지 20%의 중량 백분율을 갖는 UV-중합성 액정 단량체, 및 0.1% 내지 1%의 중량 백분율을 갖는 광-개시제를 포함할 수 있다.

격자의 작동 원리는 격자 내에 두 개의 중합체 층이 있는 경우가 예시됨으로써 기술된다. 전압이 인가되지 않은 경우에 격자 내의 중합체 층의 예시 구조 도면인 도 8a에 나타내어진 바와 같이, 실온에서, 전압이 인가되지 않은 경우에, 중합체 층(25)은 유리 상태를 나타내고 이때 격자는 투명한 상태를 나타내고 2D 디스플레이가 수행된다. 전압이 인가된 경우에, 중합체 층(25) 내의 페로페릭 옥시드의 나노 입자는 전자기 에너지를 열 에너지로 전환시키고, 따라서 중합체 층(25)은 가열되고 측쇄 폴리실록산 액정 엘라스토머는 콜레스테롤 상으로 변환되고 UV-중합 후에 고정된 피치를 갖게 되고 특정한 파장을 갖는 가시광을 반사한다. 즉, 전압이 인가된 경우에 격자 내의 중합체 층의 예시 구조 도면인 도 8b에 나타내어진 바와 같이, 제1 중합체 층의 피치는 P₁이고, 가시광 λ을 반사할 수 있고, 한편 제2 중합체 층의 피치는 P₂이고 가시광 λ₂를 반사할 수 있다. 온도 또는 각각의 혼합물 층 내의 성분의 비를 조절함에 의해 두 개의 중합체 층은 가시광의 범위 내의 모든 광을 반사할 수 있고 격자로서의 역할을 하고, 따라서 3D 디스플레이가 달성된다.

중합체 층은, 중합체 층의 콜레스테롤 상이 가시광의 범위 내의 모든 광을 반사할 수 있는 한, 세 개, 네 개, 또는 다섯 개 또는 그 초과의 층을 가질 수 있다. 예를 들어, 중합체 층은 세 개의 층을 가지며 세 개의 중합체 층은 각각 적색 광, 녹색 광 및 청색 광을 반사한다. 예를 들어, 디스플레이 장치에서, 디스플레이를 달성하기 위해 RGB 기본 색 광이 통상적으로 백색 광을 합성하는 데 사용된다. 중합체 층이 적색 광, 녹색 광 및 청색 광을 반사할 수 있는 경우에, 중합체 층은 가시광의 범위 내의 모든 광을 반사할 수 있고 격자로서의 역할을 하고, 따라서 3D 디스플레이가 달성된다. 물론, 중합체 층이 모든 기본 색 광을 반사할 수 있고 격자로서의 역할을 하고, 따라서 3D 디스플레이가 달성되는 한, 다른 기본 색 광이 디스플레이 장치에서 백색 광을 합성하는 데 사용될 수 있다.

이하에, 본 개시의 기술적 해결책을 기술하기 위해 다수의 실시양태가 예시된다. 그러나, 본 개시의 실시양태는 이로만 제한되지 않는다. 하기 실시양태에서, 본 개시의 실시양태에 따른 디스플레이 장치는 나노-크기의 물질로서 페로페릭 옥시드 입자를 사용함으로써 제조된다.

제1 실시양태

3D 액정 디스플레이 장치의 제조 공정은 하기와 같다:

액정 디스플레이 패널을 종래의 방법을 통해 제조하는 제1 단계;

격자 구조를 갖는 제1 투명 전극을 에칭 공정을 통해 액정 디스플레이 패널의 발광면 상의 베이스 기판 상에 형성하는, 예를 들어, 우선 베이스 기판의 표면을 덮는 투명 전극 층을 형성하고 이어서 투명 전극 층의 일부를 에칭을 통해 제거하여 격자 구조를 갖는 제1 투명 전극을 형성하는, 제2 단계;

도 2에 나타내어진 바와 같은, n = 4 및 k = 4의 비나프톨 가교제 b 및 액정 단량체 a를 5:4의 중량비로 m = 6의 폴리 메틸 히드로실록산 c 상에 그라프팅하여 측쇄 폴리실록산 액정 엘라스토머를 형성하고, 결과물인 측쇄 폴리실록산 액정 엘라스토머, 페로페릭 옥시드의 나노 입자, UV-중합성 액정 단량체 및 광-개시제를 89.75%/5%/5%/0.25%의 중량 백분율로 균일하게 혼합하여 혼합물을 수득하는 제3 단계;

0.5 ㎛의 두께를 갖는, 제3 단계에서 수득된 혼합물의 층을 제1 투명 전극 상에 적층함으로써 혼합물 층을 수득하고, 이어서 혼합물 층을 65℃의 온도로 가열하여, 혼합물 층이 490 ㎚의 피치를 형성하고 680 ㎚의 파장을 갖는 가시광, 즉, 황색 광을 반사할 수 있게 하고; 혼합물 층에 마스크 플레이트 (마스크 플레이트의 개구는 제1 투명 전극에 상응함)를 통해 5 mw/㎠의 세기를 갖는 UV 광을 조사하여, 혼합물 층 내의 UV-중합성 액정 단량체가 가교 반응을 하여 중합체 네트워크를 형성함으로써 현재의 피치를 안정화시키게 하고, 이어서 혼합물 층을 실온으로 냉각시키고, 에칭을 통해 제1 투명 전극 상의 제1 중합체 층을 수득하는 제4 단계;

0.3 ㎛의 두께를 갖는, 제3 단계에서 수득된 혼합물의 층을 제1 중합체 층 상에 추가로 적층함으로써 혼합물 층을 수득하고, 이어서 혼합물 층을 80℃의 온도로 가열하여, 혼합물 층이 290 ㎚의 피치를 형성하고 460 ㎚의 파장을 갖는 가시광, 즉, 청색 광을 반사할 수 있게 하고; 혼합물 층에 마스크 플레이트 (마스크 플레이트의 개구는 제1 투명 전극에 상응함)를 통해 5 mw/㎠의 세기를 갖는 UV 광을 조사하여, 혼합물 층 내의 UV-중합성 액정 단량체가 가교 반응을 하여 중합체 네트워크를 형성함으로써 현재의 피치를 안정화시키게 하고, 이어서 혼합물 층을 실온으로 냉각시키고, 에칭을 통해 제1 중합체 층 상의 제2 중합체 층을 수득하는 제5 단계;

제2 중합체 층 쪽을 향하고 제2 중합체 층에 상응하는 제2 투명 전극을 갖는 제2 기판을 제2 중합체 층 상에 덮어서, 즉, 제2 투명 전극, 두 개의 중합체 층 및 제1 투명 전극을 라미네이팅하여, 격자를 갖는 디스플레이 패널을 제조하고, 이어서 디스플레이 패널을 백라이트 모듈과 조립하여 3D 디스플레이 장치를 형성하는 제6 단계.

실온에서, 제1 투명 전극과 제2 투명 전극 사이에 전압이 인가되지 않은 경우에, 측쇄 폴리실록산 액정 엘라스토머를 함유하는 두 개의 중합체 층은 유리 상태를 나타내고 3차원 격자는 투명한 상태를 나타내고, 이때 2D 디스플레이가 수행된다. 제1 투명 전극과 제2 투명 전극 사이에 전압이 인가된 경우에, 전자기 성질을 갖는 중합체 층 내의 페로페릭 옥시드의 나노 입자는 전자기 에너지를 열 에너지로 전환시켜, 중합체 층은 가열되고 측쇄 폴리실록산 액정 엘라스토머는 콜레스테롤 상으로 변환되고 UV-중합 후에 고정된 피치를 갖게 된다. 즉, 제1 중합체 층은 황색 광을 반사하고, 제2 중합체 층은 청색 광을 반사하고, 둘 다는 가시광의 범위 내의 모든 광을 반사하고, 격자의 효과가 달성되고, 그럼으로써 3D 디스플레이가 달성된다. 제1 중합체 층은 0.5 ㎛의 두께를 가지며 제2 중합체 층은 0.3 ㎛의 두께를 갖는다. 종래 기술의 수십 밀리미터의 두께를 갖는 액정 격자와 대조적으로, 격자의 두께는 현저하게 감소된다.

제2 실시양태

3D 액정 디스플레이 장치의 제조 단계는 하기와 같다:

도 2에 나타내어진 바와 같은, n = 6 및 k = 6의 비나프톨 가교제 b 및 액정 단량체 a를 3:2의 중량비로 m = 4의 폴리 메틸 히드로실록산 c 상에 그라프팅하여 측쇄 폴리실록산 액정 엘라스토머를 형성하고, 결과물인 측쇄 폴리실록산 액정 엘라스토머, 페로페릭 옥시드의 나노 입자, UV-중합성 액정 단량체 및 광-개시제를 81.5%/8%/10%/0.5%의 중량 백분율로 균일하게 혼합하여 혼합물을 수득하는 제3 단계;

0.4 ㎛의 두께를 갖는, 제3 단계에서 수득된 혼합물의 층을 제1 투명 전극 상에 적층함으로써 혼합물 층을 수득하고, 이어서 혼합물 층을 70℃의 온도로 가열하여, 혼합물 층이 340 ㎚의 피치를 형성하고 540 ㎚의 파장을 갖는 가시광, 즉, 녹색 광을 반사할 수 있게 하고; 혼합물 층에 마스크 플레이트 (마스크 플레이트의 개구는 제1 투명 전극에 상응함)를 통해 5 mw/㎠의 세기를 갖는 UV 광을 조사하여, 혼합물 층 내의 UV-중합성 액정 단량체가 가교 반응을 하여 중합체 네트워크를 형성함으로써 현재의 피치를 안정화시키게 하고, 이어서 혼합물 층을 실온으로 냉각시키고, 에칭을 통해 제1 투명 전극 상에 제1 중합체 층을 형성하는 제4 단계;

0.6 ㎛의 두께를 갖는, 제3 단계에서 수득된 혼합물의 층을 제1 중합체 층 상에 추가로 적층함으로써 혼합물 층을 형성하고, 이어서 혼합물 층을 85℃의 온도로 가열하여, 혼합물 층이 265 ㎚의 피치를 형성하고 420 ㎚의 파장을 갖는 가시광, 즉, 청색 광을 반사할 수 있게 하고; 혼합물 층에 마스크 플레이트 (마스크 플레이트의 개구는 제1 투명 전극에 상응함)를 통해 5 mw/㎠의 세기를 갖는 UV 광을 조사하여, 혼합물 층 내의 UV-중합성 액정 단량체가 가교되어 중합체 네트워크를 형성함으로써 현재의 피치를 안정화시키게 하고, 이어서 혼합물 층을 실온으로 냉각시키고, 에칭을 통해 제2 중합체 층을 제1 중합체 층 상에 형성하는 제5 단계;

격자를 갖는 디스플레이 패널을 형성하기 위해, 제2 중합체 층 쪽을 향하고 제2 중합체 층에 상응하는 제2 투명 전극을 갖는 기판을 제2 중합체 층 상에 덮고, 즉, 제2 투명 전극, 두 개의 중합체 층 및 제1 투명 전극을 라미네이팅하고, 백라이트 모듈과 조립하여 3D 디스플레이 장치를 형성하는 제6 단계.

실온에서, 제1 투명 전극과 제2 투명 전극 사이에 전압이 인가되지 않은 경우에, 측쇄 폴리실록산 액정 엘라스토머를 함유하는 두 개의 중합체 층은 유리 상태를 나타내고 3차원 격자는 투명한 상태를 나타내고, 그때 2D 디스플레이가 수행된다. 제1 투명 전극과 제2 투명 전극 사이에 전압이 인가된 경우에, 중합체 층 내의 페로페릭 옥시드의 나노 입자는 전자기 에너지를 열 에너지로 전환시켜, 중합체 층은 가열되고 측쇄 폴리실록산 액정 엘라스토머는 콜레스테롤 상으로 변화하고 UV-중합 후에 고정된 피치를 갖게 된다. 즉, 제1 중합체 층은 녹색 광을 반사하고, 제2 중합체 층은 자주색 광을 반사하고, 따라서 가시광의 파장 범위 내의 모든 광이 반사되고, 그럼으로써 격자의 효과가 달성되고, 따라서 3D 디스플레이가 수행된다. 제1 중합체 층은 0.4 ㎛의 두께를 가지며 제2 중합체 층은 0.6 ㎛의 두께를 갖는다. 종래 기술의 수십 밀리미터의 두께를 갖는 액정 격자와 대조적으로, 격자의 두께는 현저하게 감소된다.

제3 실시양태

3D 액정 디스플레이 장치의 제조 단계는 하기와 같다:

도 2에 나타내어진 바와 같은, n = 8 및 k = 8의 비나프톨 가교제 b 및 액정 단량체 a를 1:1의 중량비로 m = 10의 폴리 메틸 히드로실록산 c 상에 그라프팅하여 측쇄 폴리실록산 액정 엘라스토머를 형성하고, 결과물인 측쇄 폴리실록산 액정 엘라스토머, 페로페릭 옥시드의 나노 입자, UV-중합성 액정 단량체 및 광-개시제를 85.6%/6%/8%/0.4%의 중량 백분율로 균일하게 혼합하여 혼합물을 수득하는 제3 단계;

0.8 ㎛의 두께를 갖는, 제3 단계에서 수득된 혼합물의 층을 제1 투명 전극 상에 적층함으로써 혼합물 층을 형성하고, 이어서 혼합물 층을 70℃의 온도로 가열하여, 혼합물 층이 440 ㎚의 피치를 가지며 630 ㎚의 파장을 갖는 가시광, 즉, 황색 광을 반사할 수 있게 하고; 혼합물 층에 마스크 플레이트 (마스크 플레이트의 개구는 제1 투명 전극에 상응함)를 통해 5 mw/㎠의 세기를 갖는 UV 광을 조사하여, 혼합물 층 내의 UV-중합성 액정 단량체가 가교되어 중합체 네트워크를 형성함으로써 현재의 피치를 안정화시키게 하고, 이어서 혼합물 층을 실온으로 냉각시키고, 에칭을 통해 제1 투명 전극 상의 제1 중합체 층을 수득하는 제4 단계;

0.5 ㎛의 두께를 갖는, 제3 단계에서 수득된 혼합물의 층을 제1 중합체 층 상에 추가로 적층함으로써 혼합물 층을 형성하고, 이어서 혼합물 층을 80℃의 온도로 가열하여, 혼합물 층이 280 ㎚의 피치를 가지며 450 ㎚의 파장을 갖는 가시광, 즉, 청색 광을 반사할 수 있게 하고; 혼합물 층에 마스크 플레이트 (마스크 플레이트의 개구는 제1 투명 전극에 상응함)를 통해 5 mw/㎠의 세기를 갖는 UV 광을 조사하여, 혼합물 층 내의 UV-중합성 액정 단량체가 가교되어 중합체 네트워크를 형성함으로써 현재의 피치를 안정화시키게 하고, 이어서 혼합물 층을 실온으로 냉각시키고, 에칭을 통해 제1 중합체 층 상의 제2 중합체 층을 수득하는 제5 단계;

격자 구조를 갖는 디스플레이 패널을 형성하기 위해, 제2 중합체 층 쪽을 향하고 제2 중합체 층에 상응하는, 제2 중합체 층 상의 제2 투명 전극을 갖는 기판을 제2 중합체 층 상에 덮고, 즉, 제2 투명 전극, 두 개의 중합체 층 및 제1 투명 전극을 라미네이팅하고, 백라이트 모듈과 조립하여 3D 디스플레이 장치를 형성하는 제6 단계.

실온에서, 전압이 제1 투명 전극 및 제2 투명 전극을 가로질러 인가되지 않은 경우에, 측쇄 폴리실록산 액정 엘라스토머를 함유하는 두 개의 중합체 층은 유리 상태를 나타내고 3차원 격자는 투명한 상태를 나타내고, 그때 2D 디스플레이가 수행된다. 제1 투명 전극과 제2 투명 전극 사이에 전압이 인가된 경우에, 중합체 층 내의 페로페릭 옥시드의 나노 입자는 전자기 에너지를 열 에너지로 전환시켜, 중합체 층은 가열되고 측쇄 폴리실록산 액정 엘라스토머는 콜레스테롤 상으로 변화하고 UV-중합 후에 고정된 피치를 갖게 된다. 즉, 제1 중합체 층은 황색 광을 반사하고, 제2 중합체 층은 청색 광을 반사하고, 따라서 가시광의 파장 범위 내의 모든 광이 반사되고, 그럼으로써 격자의 효과가 달성되고 따라서 3D 디스플레이가 달성된다. 제1 중합체 층은 0.8 ㎛의 두께를 가지며 제2 중합체 층은 0.5 ㎛의 두께를 갖는다. 종래 기술의 수십 밀리미터의 두께를 갖는 액정 격자와 대조적으로, 격자의 두께는 현저하게 감소된다.

종래의 액정 격자와 대조적으로, 본 개시의 실시양태에 따른 격자는 디스플레이 패널의 발광면 상에 직접 부착될 수 있거나, 디스플레이 패널의 발광면 상의 베이스 기판이 직접 격자의 제1 기판으로서 사용될 수 있다. 그러므로, 디스플레이 장치의 두께는 감소된다. 본 개시의 실시양태에서 사용되는 측쇄 폴리실록산 액정 엘라스토머를 함유하는 중합체 층은 전자기 에너지를 열 에너지로 전환시키기 위한 나노-크기의 물질을 추가로 포함하기 때문에, 전압이 인가되는 경우에, 중합체 층이 가열되어, 측쇄 폴리실록산 액정 엘라스토머는 유리 상태로부터 콜레스테롤 상으로 변화한다. 콜레스테롤 상을 나타내는, 적어도 두 개의 중합체 층 내의 액정 엘라스토머는 가시광의 파장 범위 내의 모든 광을 반사할 수 있고, 따라서 배리어 펜스 유형의 격자의 구조를 수득할 수 있고, 3D 디스플레이가 달성된다. 측쇄 폴리실록산 액정 엘라스토머는 온도가 변화함에 따라 모든 파장의 가시광을 반사할 수 있기 때문에, 가열 온도 및 혼합물의 성분의 함량을 조절함으로써, 가시광의 범위 내의 모든 광을 반사할 수 있는 다양한 중합체 층을 수득할 수 있으므로 (예를 들어, 동일한 온도에서, 혼합물 층 내의 측쇄 폴리실록산 액정 엘라스토머의 함량이 상이한 경우에, 형성된 중합체 층의 피치는 상이하고, 따라서 반사된 파장은 상이함), 반사된 파장 및 중합체 층의 두께를 더 잘 제어할 수 있다.

상기 내용은 본 개시의 예시적인 실시양태일 뿐이며, 본 개시의 보호 범주를 제한하는 데 사용되지 않는다. 본 개시의 보호 범주는 첨부된 청구범위에 의해 정의될 것이다.

본 개시는 2015년 3월 20일에 출원된 중국 특허 출원 제201510125758.2호의 우선권을 주장하고, 이 출원의 개시 내용은 그 전문이 본원에 참조로 포함된다.

Claims

대향 배치된 제1 기판 및 제2 기판;
격자 구조를 가지며 제2 기판 쪽을 향하는 제1 기판의 면 상에 배치된 제1 투명 전극;
제1 기판 쪽을 향하는 제2 기판의 면 상에 배치되고 제1 투명 전극에 상응하는 제2 투명 전극; 및
제1 투명 전극과 제2 투명 전극 사이에 배치되고 전자기 에너지를 열 에너지로 전환시키도록 구성된 나노-크기의 물질 및 액정 엘라스토머를 내부에 함유하는 중합체 층
을 포함하고,
여기서, 중합체 층은 제1 투명 전극과 제2 투명 전극의 중첩 영역에만 상응하게 형성되고;
나노-크기의 물질이 액정 엘라스토머 내에 배치되며;
여기서 제1 투명 전극과 제2 투명 전극 사이에 전압이 인가되는 경우에, 나노-크기의 물질은 전자기 에너지를 열 에너지로 전환시켜 중합체 층이 콜레스테롤 상을 나타내고 가시광의 파장 범위 내의 모든 광을 반사하고, 제1 투명 전극과 제2 투명 전극 사이에 전압이 인가되지 않은 경우에, 중합체 층은 투명한 상태를 나타내는 것인
격자.
제1항에 있어서, 나노-크기의 물질이 페로페릭 옥시드의 나노 입자 또는 페로페릭 옥시드의 나노 막대인 격자.
제1항에 있어서, 나노-크기의 물질이 중합체 층에서 1% 내지 10%의 중량 백분율을 갖는 것인 격자.
제1항에 있어서, 격자가 적어도 두 개의 중합체 층을 포함하고, 액정 엘라스토머가 측쇄 폴리실록산 액정 엘라스토머이고, 적어도 두 개의 중합체 층의 콜레스테롤 상이 가시광의 파장 범위 내의 모든 광을 반사하는 것인 격자.
제4항에 있어서, 각각의 중합체 층이 0.2 내지 1.0 마이크로미터의 두께를 갖는 것인 격자.
제4항에 있어서, 각각의 중합체 층이 UV-중합성 액정 단량체 및 광-개시제를 추가로 포함하고, UV-중합성 액정 단량체가 광-개시제의 광-개시 작용에 의해 중합체 네트워크로 중합되는 것인 격자.
제6항에 있어서, 각각의 중합체 층이, 69% 내지 96.9%의 중량 백분율을 갖는 측쇄 폴리실록산 액정 엘라스토머, 2% 내지 20%의 중량 백분율을 갖는 UV-중합성 액정 단량체, 및 0.1% 내지 1%의 중량 백분율을 갖는 광-개시제를 포함하는 것인 격자.
제6항에 있어서, UV-중합성 액정 단량체가 1,4-비스(4-(6'-프로페닐옥시 헥실옥시)벤조일옥시)-2-톨루엔이고, 광-개시제가 벤조인 디메틸 에테르인 격자.
제4항에 있어서, 측쇄 폴리실록산 액정 엘라스토머가, 하기 화학식 I로 나타내어진 바와 같은 액정 단량체 및 하기 화학식 II로 나타내어진 바와 같은 가교제를 하기 화학식 III으로 나타내어진 바와 같은 폴리 메틸 히드로실록산 상에 그라프팅함으로써 수득된 것인 격자.
<화학식 I>

<화학식 II>

<화학식 III>

상기 식에서, 화학식 I에서의 k는 3 내지 10으로부터 선택되는 정수이고, 화학식 II에서의 n은 3 내지 10으로부터 선택되는 정수이고, 화학식 III에서의 m은 4 내지 30으로부터 선택되는 정수이다.
제9항에 있어서, 화학식 I로 나타내어진 바와 같은 액정 단량체 및 화학식 II로 나타내어진 바와 같은 가교제가 1:9 내지 9:1의 몰비를 갖는 것인 격자.
제4항에 있어서, 각각 녹색 광 및 자주색 광을 반사하거나 각각 황색 광 및 청색 광을 반사하는 두 개의 중합체 층을 갖는 격자.
디스플레이 패널 및 디스플레이 패널의 발광면 상에 배치된 제1항에 따른 격자를 포함하는 디스플레이 장치.
제12항에 있어서, 격자의 제1 기판이 디스플레이 패널의 발광면 상의 베이스 기판인 디스플레이 장치.
제12항에 있어서, 격자의 제1 투명 전극과 제2 투명 전극 사이에 전압을 인가하도록 구성된 구동 회로를 추가로 포함하는 디스플레이 장치.
제1 투명 전극 및 제2 투명 전극을 각각 제1 기판 및 제2 기판 상에 형성하고, 여기서 제1 투명 전극과 제2 투명 전극은 상응하게 배치되고;
제1 투명 전극 상에만 중합체 층을 형성하고;
제1 기판 및 제2 기판을 셀-조립하는 것
을 포함하며; 여기서 중합체 층은 전자기 에너지를 열 에너지로 전환시키도록 구성된 나노-크기의 물질 및 액정 엘라스토머를 함유하고 나노-크기의 물질이 액정 엘라스토머 내에 배치되며; 제1 투명 전극과 제2 투명 전극 사이에 전압이 인가되는 경우에, 나노-크기의 물질이 전자기 에너지를 열 에너지로 전환시켜 중합체 층이 콜레스테롤 상을 나타내고 모든 파장의 가시광을 반사하고; 제1 투명 전극과 제2 투명 전극 사이에 전압이 인가되지 않은 경우에, 중합체 층이 투명한 상태를 나타내는 것인
격자의 제조 방법.
제15항에 있어서, 중합체 층이 적어도 두 개의 중합체 층을 포함하고, 액정 엘라스토머가 측쇄 폴리실록산 액정 엘라스토머이고, 적어도 두 개의 중합체 층의 콜레스테롤 상이 가시광의 파장 범위 내의 모든 광을 반사하는 것인 제조 방법.
제16항에 있어서, 제1 투명 전극 상에 두 개의 중합체 층을 형성하는 것이
단계 a. 제1 투명 전극 상에 측쇄 폴리실록산 액정 엘라스토머, 나노-크기의 물질, UV-중합성 액정 단량체 및 광-개시제를 함유하는 혼합물 층을 적층함;
단계 b. 혼합물 층을 측쇄 폴리실록산 액정 엘라스토머가 제1 피치를 형성하도록 하는 제1 온도로 가열함;
단계 c. 제1 피치를 갖는 혼합물 층에 제1 투명 전극에 상응하는 개구를 갖는 마스크 플레이트를 통해 UV 광을 조사하여, UV-중합성 액정 단량체가 중합체 네트워크를 형성하게 하여 제1 피치를 안정화시키게 하고 제1 파장의 광을 반사할 수 있게 하고, 혼합물 층을 실온으로 냉각시키고 에칭을 통해 제1 중합체 층을 형성함;
단계 d. 제1 피치를 갖는 제1 중합체 층을 갖도록 형성된 제1 투명 기판 상에 제2 혼합물 층을 적층함;
단계 e. 단계 b에서의 제1 온도를 제2 온도로 조절하고, 단계 c를 반복하여, 제2 피치를 가지며 제2 파장의 광을 반사하는 제2 중합체 층을 형성함
을 포함하는 것인, 제조 방법.
제17항에 있어서, 단계 b에서의 제1 온도를 조절하고 단계 a 내지 단계 c를 적어도 한 번 반복함으로써, 상이한 피치를 갖는 적어도 세 개의 중합체 층을 수득하는 것인 제조 방법.
제17항에 있어서, 혼합물 층이 69% 내지 96.9%의 중량 백분율을 갖는 측쇄 폴리실록산 액정 엘라스토머, 1% 내지 10%의 중량 백분율을 갖는 나노-크기의 물질, 2% 내지 20%의 중량 백분율을 갖는 UV-중합성 액정 단량체, 및 0.1% 내지 1%의 중량 백분율을 갖는 광-개시제를 포함하는 것인 제조 방법.
제17항에 있어서, 중합체 층이 두 개의 중합체 층을 포함하고, 제1 피치가 150 내지 5000 ㎚이고, 제2 피치가 150 내지 5000 ㎚인 제조 방법.
제17항에 있어서, 중합체 층이 두 개의 중합체 층을 포함하고, 제1 온도가 30 내지 120℃이고, 제2 온도가 30 내지 120℃인 제조 방법.