KR20060048512A

KR20060048512A - 표면으로부터의 광 확산의 제어 및(또는) 번쩍임의 감소방법

Info

Publication number: KR20060048512A
Application number: KR1020050054956A
Authority: KR
Inventors: 아끼라 마스따니; 베티나 쉴러; 미카엘 뒤르; 앤토니 로버츠; 아끼오 야스다
Original assignee: 소니 도이치린드 게엠베하
Priority date: 2004-06-25
Filing date: 2005-06-24
Publication date: 2006-05-18
Also published as: US20060003156A1; JP2006039537A; CN100480806C; EP1610170A1; CN1721939A; KR100799831B1; US20060127665A1

Abstract

본 발명은 표면, 특히 반사형 후면 판으로부터의 광 확산 및(또는) 번쩍임을 제어하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 표면으로부터의 광 확산 및(또는) 번쩍임을 제어하기 위한 나노 입자 필름의 용도 및 제어된 광 확산을 가지는 디스플레이에 관한 것이다.

반사형 후면 판, 광 확산, 번쩍임, 나노 입자 필름, 투명 물질, 디스플레이

Description

표면으로부터의 광 확산의 제어 및(또는) 번쩍임의 감소 방법{A method of controlling light diffusion and/or reducing glare from a surface}

도 1은 실시예 1에서의 300 nm의 평균 직경의 나노 입자의 농도(중량%)에 대한 얻어진 나노입자 필름 두께(㎛)의 의존성을 나타내는 그래프.

도 2는 나노 입자의 농도(중량%)에 대해 의존성을 가지는, TiO₂코팅된 백금 기판의 반사율 대 조사각의 그래프.

도 3은 TFT 후면 판상에 나노입자가 다양한 농도(중량%)로 도포되어 제조된 예 (상측 열은 진공 데시케이터에서 건조된 표면, 하측 열은 80 ℃에서 진공 오븐에서 건조된 시료, 왼쪽은 나노입자 필름을 가지지 않은 기판을 나타냄).

도 4 및 도 5는 표면과 수직인 면에 30 °(도 4) 및 60 °각도(도 5)의 도 3과 동일한 표면을 나타냄.

도 6은 표면 상의 필름 중에 사용된 나노입자 층의 갯수에 대한 나노입자 필름 두께의 의존성을 나타냄.

도 7은 초기 두께와 건조 조건에 대한 나노입자 필름의 최종 두께의 의존성을 나타냄.

도 8은 광 입사각 및 나노입자 필름 (나노입자 필름은 진공중에서 건조)의 두께에 대한 반사율의 의존성을 나타냄 (박스내 수치는 두께(㎛)를 나타냄).

도 9는 나노 입자 필름 (공기중에서 건조)의 두께에 대해 의존하는 반사율을 나타냄 (박스내 수치는 두께(㎛)를 나타냄).

도 10은 나노 입자 층의 두께(㎛)에 대해 의존하는 반사율을 나타냄 (박스내 수치는 나노입자 필름의 두께(㎛)를 나타냄).

도 11은 그 상면에 3.2㎛/2.2㎛ 나노입자 필름이 도포되고, 상부에 2개의 유리 슬라이드가 존재 및 부존재하지 않는 경우의 후면 판의 반사율을 나타냄.

도 12 및 13은 나노 입자 필름의 두께에 의존하는 반사율 (도 12) 및 콘트라스트 비 (도 13)를 나타냄 (화이트 스탠다드는 분광적 확산 반사 스탠다드로서 제지, 직물 및 플라스틱 산업에서 장치적 및 시각적 참조용 산업 표준임; 통상적으로 95% 내지 99%의 반사율값을 가지며 UV-VIS-NIR (ultraviolet-visible-near infrared) 스펙트럼에 걸쳐 분광적으로 평탄함).

반사형 디스플레이는 통상적으로 주위의 광의 사용을 극대화시키기 위해 광 확산 후면 판 또는 게인 반사기 (gain reflector)를 가진다. 그들은 정보의 디스플레이를 위해 주위의 광을 사용하기 때문에 백라이트 조명이 필요없으므로, 휴대용 전자 장치를 위한 소자에 이상적이다. 그럼에도 불구하고, 반사형 디스플레이는 적당한 해상도를 가지는 고콘트라스트 및 고색상 이미지를 생성하는데 내재된 어려움을 가지고 있다. 다른 모드, 에컨대 투명 모드 (TN 디스플레이와 같은), 흡수 모드 (게스트-호스트 디스플레이와 같은), 선택성 반사 모드 (콜레스테릭 LCD 모드와 같은), 및 산란 모드 (고분자-분산성 액정과 같은)를 포함하는 다수의 반사형 디스플레이 기술이 있다. 이들 모두에서, 반사형 후면 판의 광 확산 특성은 제한되며, 이는 디스플레이의 시야각이 좁다는 것을 의미한다. 또한, 반사된 빛의 간섭으로 인한 디스플레이의 후면 판으로부터의 금속성 번쩍임이 있다. 이 문제를 접근하는 한 방법으로는, 돌기(protuberance) 또는 미세반사형 구조로도 지칭되는 반사형 후면 판 상의 표면 불규칙성을 포함시키는 것이다. 이 돌기의 높이, 크기 및(또는) 위치를 변형시킴으로써, 연구자들은 반사 후면 판으로부터의 광 확산을 극대화하려고 노력해왔다. 그러한 돌기를 생성시키기 위한 다양한 방법이 있다. 예컨대, 돌기는 스탬핑 방법을 사용하여 제조될 수 있다. 그러나, 몇가지 이유에서 확산 특성이 변할 경우에는, 스탬프는 재디자인되거나 또는 완전히 새로운 스탬프가 사용되어야 한다. 돌기를 생성하는 또다른 방법에는 포토리쏘그래피가 있다. 여기서도 확산 특성이 변해야할 경우에는, 리쏘그래피 마스크 및(또는) 램프가 재디자인되어야 한다. 결과적으로 돌기의 최적화/재디자인은 시간, 예산 및 관리면에서 상당한 자원을 요구하게 된다.

따라서, 본 발명의 목적은 디스플레이에서의 후면 판으로부터의 광 확산을 극대화시키고(시키거나) 상기 판으로부터의 번쩍임을 감소시키기 위한 별도의 방식을 제공하는 것이다. 또한, 예산상 또는 관리상의 과다한 노력을 요구하지 않고, 수행하기 쉬운, 상기 판으로부터의 광 확산을 극대화시키는 방법을 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.

이들 모든 목적은

a) 표면을 제공하는 단계;

b) 약 1 nm 내지 약 10 ㎛ 범위의 평균 직경을 가지는 입자의 분산액, 바람직하게는 나노입자의 분산액을 제조하는 단계; 및

c) 상기 표면상에 상기 분산액을 도포하여 상기 표면상에 입자 필름, 바람직하게는 나노입자 필름을 생성시키는 단계

를 포함하는, 표면, 특히 디스플레이의 후면 판으로부터의 번쩍임을 감소시키고(감소시키거나) 광확산을 제어하는 방법에 의해 해결된다.

일실시태양에서 상기 방법은 추가의 단계를 포함한다:

바람직하게는 열 또는 UV에 의해 d) 상기 표면 상의 상기 분산액을 건조 및(또는) 경화시키는 단계.

상기 건조 및(또는) 경화 단계에 의해 생성된 필름은, 본원에서 "입자 필름" 또는 "나노입자 필름"이라 지칭된다. 따라서, "입자 필름" 또는 "나노입자 필름" 은 단계 a) - c)를 포함하는 방법 또는 단계 a) - d)를 포함하는 방법에 의해 제조된 필름일 수 있다.

바람직하게는, 상기 입자는 1 nm 내지 10 ㎛, 바람직하게는 5 nm 내지 900 nm, 더 바람직하게는 10 nm 내지 500 nm, 가장 바람직하게는 10 nm 내지 300 nm의 평균 직경을 가지는 나노 입자이다.

일실시태양에서, 입자, 바람직하게는 나노입자의 분산액이 1가지 타입 이상의 입자를 함유하며, 각 타입은 평균 직경에 의해 특징되어져 다른 타입의 입자는 다른 평균 직경을 가지고, 여기서 바람직하게는 상기 분산액이 10 nm의 평균 직경을 가지는 제1 타입의 나노입자 및 300 nm의 평균 직경을 가지는 제2 타입의 나노입자를 함유한다.

일실시태양에서, 상기 입자 필름, 바람직하게는 나노입자 필름의 두께가 0.2 ㎛ 내지 5 ㎛, 바람직하게는 0.3 ㎛ 내지 4 ㎛, 더 바람직하게는 1 ㎛ 내지 3 ㎛, 더욱더 바람직하게는 1.5 ㎛ 내지 2.8 ㎛, 가장 바람직하게는 2 ㎛ 내지 3 ㎛이다. 특정한 일실시태양에서 상기 입자 필름, 바람직하게는 나노입자 필름의 두께가 1 ㎛ 미만, 바람직하게는 약 300 nm 내지 약 1 ㎛이고, 여기서 이 실시태양에 대해 바람직하게는 약 100 nm의 평균 직경을 가지는 나노입자가 사용된다.

일실시태양에서, 상기 입자의 분산액, 바람직하게는 나노입자의 분산액이 1 내지 50 중량%, 바람직하게는 1 내지 40 중량%의 입자 농도(바람직하게는 나노입자농도)를 가진다.

바람직하게는, 상기 입자, 바람직하게는 나노입자가 TiO₂, SiO₂, CeO₂, Al₂O₃, MnO₂ 및 Fe₂O₃을 포함하는 군으로부터 선택된 물질로 제조된다.

일실시태양에서, 입자, 바람직하게는 나노입자의 분산액이 상기 입자를 용해시키지 않는 1종 이상의 용매 및(또는) UV- 또는 열-경화성 고분자를 함유한다.

용매를 사용하는 착상은, 분산액을 도포한 후 그 용매가 건조에 의해 제거될 수 있어 입자/나노입자 필름을 생성시키는 것을 말한다.

바람직하게는, 상기 용매는 물, 에탄올, 1-프로판올, 이소프로판올, 부탄올, 톨루엔, 디클로로메탄, THF, 2-프로판올, 메탄올, 아세톤, DMF, DMSO 및 그의 혼합물을 포함하는 군으로부터 선택된다.

열-/UV-경화성 고분자를 사용하는 착상은, 입자 및 미경화된 고분자를 함유하는 분산액이 상기 표면상에 도포된 후 경화 단계가 수행되어, 경화된 고분자 매트릭스 및 상기 매트릭스 중에 포함된(embedded) 입자를 가지는 입자 필름을 생성시키는 것을 말한다.

일실시태양에서, 상기 도포가 닥터 블레이딩, 드롭 캐스팅, 스핀 캐스팅, 랑뮤어-블로젯 (Langmuir-Blodgett) 기술, 솔-겔, 스핀 코팅, 딥-코팅, 스프레이 코팅으로부터 선택된 방법에 의해 이루어진다.

일실시태양에서, 상기 표면이 반사형 표면, 특히 디스플레이에서의 반사형 후면 판이거나, 또는 투명 표면, 특히 디스플레이에서의 투명 후면 판이다.

바람직하게는, 상기 표면은 상기 입자 필름, 바람직하게는 나노입자 필름이 상기 표면에 부착되는 것을 촉진시키거나 또는 상기 입자 필름, 바람직하게는 상기 나노입자 필름과 상기 표면이 반응하는 것을 방지하는 추가의 층을 그위에 더 포함한다.

바람직한 실시태양에서, 상기 추가의 층은 폴리이미드, SiO₂, LiF, MgO, Al₂O₃ 및 Si₃N₄를 포함하는 군으로부터 선택된 물질로 제조된다.

바람직하게는, 상기 건조 및(또는) 경화는 대기조건하에서 공기중 또는 진공 하에서 이루어진다. 열 경화가 수행되는 경우, 조건은 선택된 특정 열 경화성 고분자에 좌우될 것이다.

바람직하게는 상기 표면이 유리, 고분자, 실리콘, 스틸 및 복합 물질을 포함하는 군으로부터 선택된 물질로 제조되며, 여기서 더 바람직하게는 상기 표면은 투명 물질 (예컨대, 인듐 틴 옥사이드 (ITO), 불소 도핑된 틴 옥사이드 (FTO), SnO₂, ZnO, Zn₂SnO₄, ZnSn0₃, CdSnO₄, TiN, Ag) 또는 반사형 물질 (예컨대, 은, 금, 백금과 같은 금속)로 코팅된다.

일실시태양에서, 단계 c) 및 d)가 바람직하게는 수회 반복되어, 입자(바람직하게는 나노입자)의 2층 이상, 바람직하게는 수개의 층을 포함하는 입자 필름 (바람직하게는 나노입자 필름)를 생성시킨다.

일실시태양에서, 상기 단계 a) 및 b)가 ab 순서 또는 ba 순서로 수행된다.

본 발명의 목적은 또한, 바람직하게는 본 발명에 따른 방법에 의해 생산된 입자 필름(바람직하게는 나노입자 필름)을 그 위에 가지는 후면 판을 포함하는 디 스플레이에 의해 해결된다.

본 발명의 목적은 또한, 표면으로부터의 광 확산 및 번쩍임을 제어하기 위해, 상기 표면, 특히 디스플레이에서의 반사형 후면 판에 도포될 때의, 상기한 입자 필름 (바람직하게는 나노입자 필름)의 사용에 의해 해결된다.

발명자들은 놀랍게도 반사형 후면 판 상에 단순한 나노입자 필름을 도포함으로써 광 확산 특성이 극대화되고 그 표면으로부터의 번쩍임이 감소될 수 있다는 것을 발견하였다. 예컨대, 60%의 반사율과 약 6의 콘트라스트비가 단지 보통의 시야각 의존성과 함께 달성될 수 있다.

다음에서, 본 발명은 본 발명을 한정하지 않고 도시하기 위해 주어진 다음 실시예들을 참조로 더 기재될 것이다.

실시예 1: 분산액 제조

페이스트 1 (투명함, 1-프로판올 및 물 중 10중량% 10nm TiO₂ 입자 함유)과 페이스트 2 (산란성, 1-프로판올 및 물 중 5 중량% 300nm TiO₂ 입자 함유)를 혼합함으로써 1 내지 20 중량% TiO₂ 용액을 제조하였다. 예컨대, 4.75 g의 페이스트 1과 0.25 g의 페이스트 2를 혼합하여 5 중량%의 페이스트 2 TiO₂ 용액을 만들었다. 균일하게 혼합하기 위해, 용액을 1시간동안 교반시키고, 2시간동안 초음파조에 넣은 후, 추가로 1시간동안 더 교반하였다.

백금 코팅된 기판상에서의 TiO ₂ 층 제작

용액을 백금(Pt) 코팅된 유리 기판 상에 닥터-블레이딩하여 얇은 균일한 필름을 제조하였다. 그리고나서, 기판을 450 ℃, 30 분동안 핫플레이트상에 두어 1-필름중의 1-프로판올 및 물을 증발시켰다. 물론, 기판은 Pt 코팅된 유리 기판에 한정되지 않고, 코팅 & 기판의 선택은 사용처에 따라 좌우된다. 기판은 임의의 투명(예컨대, ITO, FTO 등)에서 반사형 (예컨대, Ag, Au 등)까지의 것들로 코팅될 수 있다. 또한, 기판은 임의의 것 (예컨대, 고분자, 실리콘, 스틸, TFT, 복합체 등)으로 제조될 수 있다.

프로파일로미터 (profilometer)를 사용함으로써, 층의 두께는 페이스트 2에 따라 1.7 내지 2.7 ㎛ 사이에서 변동되었다 (도 1). 이는 정상적으로 8-15 ㎛인 D-SPDLC (이색성 스펀지 고분자 분산형 액정 셀)의 셀 갭 크기 내에 사용되기에 충분한 두께이다. 층의 두께는 300 nm TiO₂ 입자의 증가에 따라 증가하며, 층의 두께가 두꺼워짐에 따라 층은 백색화된다; 표면 산란양이 층 두께에 따라 증가한다.

TiO₂ 나노 입자를 사용하는 이유는, 이들을 사용하는 것이 그러한 정도의 박막 두께에서 충분한 산란을 달성할 수 있기 때문이다. 물론, 본 발명은 TiO₂로부터 제조된 나노 입자에 한정되지 않는다. 또한, 1-3 ㎛과 같은 더큰 입자 크기를 가진 유사한 산란층을 제조할 수 있으나, 이는 그런 더큰 입자의 산란 효율이 감소함에 따라 더 두꺼운 필름이 요구된다. 이상적인 입자크기는 100 nm 내지 800 nm, 바람직하게는 300 nm 내지 800 nm사이이고, 이는 가시광의 파장에 비교된다.

실시예 2: TiO ₂ 코팅된 Pt 기판의 반사율 측정

TiO₂ 코팅된 Pt 기판의 반사율을 LCD 평가 시스템("Photal Otsuka Electronics LCD-700")을 사용하여 측정하였다. 입사 평행 백색광을 15° 내지 70° 이동하는 동안, 검출기를 0°(표면에 수직)에 고정하였다. 확산 화이트 스탠다드 (Labsphere SRS 99-020)를 사용하여 100%의 표준상태로 하였다.

결과 (도 2)는 반사율 프로파일이 TiO₂ 페이스트 2의 농도에 의해 변동될 수 있다는 것을 나타낸다. 각 수치는 TiO₂ 페이스트의 중량%에 대응된다. 도에서의 PDLC는, TiO₂만이 아닌 다른 방법에 의해 산란을 제어하기 위해 일반적인 후면 판(BP) 상에 형성된 고분자 분산형 액정을 나타낸다. 그러나, 그러한 PDLC 필름은 후면 판으로서 사용하기에는 너무 두꺼운 경향이 있다. TiO₂ 코팅된 Pt 기판이 일반적인 후면 판에 비해 30도 이상에서 더 높은 반사율을 가진다는 것을 볼 수 있다. 이는 시야각 의존성 (시야각에 따른 갑작스런 밝기 변화)이 TiO₂ 코팅된 기판에서는 억제된다는 것을 의미한다.

실시예 3: TFT 후면 판 상에서의 TiO ₂ 층 제작

동일한 TiO₂ 용액을 TFT 후면 판 상에 닥터 블레이딩하여 후면 판을 더 확산성으로 만들었다. 도 3-5에서 볼 수 있듯이, TiO₂ 용액은 높은 가공 온도에서는 TFT 후면 판과 반응한다. 그러나, TiO₂ 농도가 낮은 경우에는 손상없이 온도가 증가될 수 있다; 이 경우, 1 중량% 미만의 농도에서는 분해 반응이 없다. 그럼에도 불구하고, 이 경우 진공하, 실온에서 1-프로판올과 물을 증발시키는 것이 바람직하다. 도 3-5에서 나타낸 TFT 후면 판은 후면 판과 TiO₂ 층 사이에 블록킹 층으로 작용하는 폴리이미드 배향막을 가진다. 폴리이미드 층을 가지는 것이 필수적이지는 않으나, 80도에서 진공 오븐에서 건조된 4 중량% TiO₂ 용액에서 볼 수 있는 분해반응을 억제하는데 도움이 된다.

도 5는 45 도의 시야각에서조차 실온, 진공하에서 건조된 TiO₂ 층은 후면 판 단독의 경우보다 더 백색화된 것을 나타낸다. 이는, 일반적인 후면 판에 비해 수정된 후면 판으로 제조된 TFT 디스플레이는 그 밝기 및 콘트라스트 비에 대해 보다 적은 시야각 의존성을 가진다는 것을 나타낸다. 또한, 일반적인 후면 판상에서 볼 수 있는 금속성의 반사성 번쩍임은 TiO₂ 층의 첨가에 의해 억제될 수 있다.

본 발명의 주요 잇점은, 그것이 돌기 자체를 변형할 필요 없이 후면 판의 확산 특성을 변형 및(또는) 제어하게 한다는 것이다. 또한, TiO₂ 입자에 의해 제조된 확산 층은 충분히 얇아, 층의 액정 셀의 구동 전압에 미치는 영향은 최소화되도록 한다.

실시예 4: TiO ₂ 후면 판 제조

다른 각도의 산란 특성을 가진 TiO₂ 후면 판을 획득하기 위해, TiO₂의 몇개의 층을 폴리이미드를 가진 TFT 후면 판 상에 닥터 블레이딩하였다.

다수의 층의 닥터 블레이딩

도포된 층의 수가 증가함에 따라, TiO₂ 층은 조각화되기 시작한다 (덜 부착됨). 이는 제4 층에서 육안으로 관찰할 수 있으나, 도 6에 따르면 아마 제3 층에서 이미 시작될 것이다.

도포된 층의 수	최종 두께(㎛)	비고
1	0.7
2	2.2
3	7.2
4	9.2	조각화
5	10.2	조각화

다른 높이로의 닥터블레이딩

실시예의 입자 분산액을 사용하여, 이상적인 TiO₂ 필름이 2-3 ㎛ 두께를 가지는 것으로 측정되었다. 그러나, 다른 입자 분산액을 사용할 때에는, 다른 두께가 유용한 것으로 밝혀질 수 있다. 이상적으로 필름의 두께는 가능한 한 낮으며, 바람직하게는 1 ㎛미만, 예컨대 300 nm 내지 1 ㎛의 범위이다.

TiO₂ 산란 층에서 더 많은 변화를 얻기 위해, 다른 두께로의 닥터 블레이딩을 조사하였다. 각 2회씩 제조를 시도하였다. 첫번째는 진공 데시케이터 (실험 1)에서 건조시키고, 두번째는 밤새 주위 조건(실험 2)에서 건조시켰다.

도 7에서 볼 수 있는 바와 같이, 기대한 바와 같은 선형 관련성을 둘다 나타내었다. 실험 1은 150 ㎛초과의 초기 두께에서 조각화를 나타내었고, 실험 2는 175 ㎛초과의 초기 두께에서 조각화를 나타내었다. 일반적으로, 실험 2는 느린 포화에서 예상되는 더 안정한 TiO₂를 나타내었다. 얇은 최종 두께 (< 1.5 ㎛)에서, 필름으로부터의 광 간섭을 관찰하였다. 따라서, 이상적인 필름은 2-3 ㎛의 두께를 가지는 것으로 측정되었다.

실시예 5: 다양한 TiO ₂ 후면 판의 반사율

다양한 방식에 의해 제조된 TiO₂ 층의 반사율 프로파일을 측정하였다. 이들 중, 진공하에서 건조되어 제조된 2.2 ㎛ TiO₂ 층은 30 도의 입사광에서 가장 높은 값을 나타내었다.

진공하에서 건조하여 제조한 TiO ₂

도 8은 닥터 블레이딩된 TiO₂ 페이스트를 진공하에서 건조할 때 TiO₂ 두께에 따라 반사율이 어떻게 변하는지를 나타낸다. TiO₂ 두께가 증가함에 따라 반사율 피크가 낮아지고 넓어지는 것을 볼 수 있다. 테스트한 것들 중에서, 2.2 ㎛ 두께가 가장 높고 가장 넒은 반사율 값을 30 도에서 나타내었다. 2.2 ㎛ TiO₂ 층은 텍스처에서 균일하며, 조각화가 일어나지 않았다.

공기중에서 건조하여 제조한 TiO ₂

도 9는 닥터 블레이딩된 TiO₂ 페이스트를 공기중에서 건조할 때 TiO₂ 두께에 따라 반사율이 어떻게 변하는지를 나타낸다. TiO₂ 두께가 증가함에 따라 반사율 피크가 낮아지고 넓어지는 것을 볼 수 있다. 테스트한 것들 중에서, 2.7 ㎛ 두께가 가장 높고 가장 넒은 반사율 값을 30 도에서 나타내었다.

진공 건조된 것과 반사율 프로파일이 다른 이유는 아마 TiO₂ 층의 패킹 때문이다. 육안으로 관찰한 것에서, 공기-건조된 것들은 일반적으로 더 균일하며, 더 높은 TiO₂ 두께에서 조각화된 부분을 함유하지 않는다.

닥터 블레이딩하여 제조된 TiO ₂ 층

도 10은 진공 데시케이터에서 건조될 때 TiO₂ 층이 서로의 위쪽에 닥터 블레이딩될 때, TiO₂ 두께에 따라 반사율이 어떻게 변하는지를 나타낸다. TiO₂ 두께가 증가함에 따라 반사율 피크가 낮아지고 넓어지는 것을 볼 수 있다. 테스트한 것들 중에서, 0.7 ㎛ 두께가 가장 높고 가장 넒은 반사율 값을 30°에서 나타내었다. 그러나, 0.7 ㎛ 두께의 층이 광 간섭을 발생시키므로 바람직한 것은 2.2 ㎛이다. 조각화는 7.2 & 9.2 ㎛ 층에서 관찰될 수 있었다. 이는 또한 반사율 프로파일에서 확산 후면 판으로부터의 피크가 저지되는 사실에서 볼 수 있었다.

반사율에 대한 유리 기판의 효과

변형된 후면 판이 테스트 패널 아래에 위치될 것이기 때문에, 유리 기판의 반사율에 대한 효과를 측정하였다.

도 11에서 볼 수 있는 바와 같이, 두개의 유리 기판을 각 후면 판 상에 위치시키는 것은 반사율을 감소시킨다. 3.2 ㎛ TiO₂ 층은 140% 에서 100%로 감소시켰다. 이 결과는 실제의 TFT 소자에 대해 (단지 하나의 유리 기판을 가진), D-SPDLC가 동일할 때에도 반사율 값 (결국, 콘트라스트 비)은 테스트 패널 값과 다를 것이라는 것을 암시한다. 또한, 테스트 패널 산란이 TiO₂-공기 계면으로 인한 것인 반면 TFT 소자의 산란은 TiO₂-LC 계면으로 인한 것이기 때문에 산란 프로파일이 다를 것으로 예상된다. 이 실험은 테스트 패널 시연에만 유용하다.

TiO ₂ 두께 vs. D-SPDLC 반사율 & 콘트라스트 비

D-SPDLC 반사율 및 콘트라스트 비에 대한 TiO₂ 두께의 효과를 조사하였다. 60%의 반사율 (R) 및 6의 콘트라스트 비 (CR)를, 본 발명에 따라, 특히 넓은 시야각과 2.2 ㎛ TiO₂ 층과 함께 달성할 수 있었다. 이 결과는 반사형 디스플레이의 성능을 향상시키는데 본 발명의 적합성을 나타낸다.

스펀지 고분자 분산형 액정 셀 (즉, 다른 액정, 이 경우 도핑된 액정 (3 중량% B4(Black-4 dye) 도핑된 TL203 LC)으로 재충전된 고분자 분산형 액정 셀 (79 중량% TL213 LC (액정)/ 21 중량% PN393 고분자))인 3% B4 79TP-TL203 셀을 진공 하에서 제조된 다양한 TiO₂ 층 상에 위치시키고, 그 반사율을 측정하였다 (도 12, 도 13). 예상한 대로, 반사율 피크는 두께가 증가함에 따라 낮아지고 넓어진다.

반사율의 측면에서는 약 2.2 ㎛의 TiO₂ 입자의 박막이 바람직하지만, 이 특정 셋업에 대한 넓은 콘트라스트 비 시야각의 측면에서는 약 3.2 ㎛ 두께의 층이 바람직하다. 그러나, 세세한 치수는 입자의 타입 및 크기에 따라 변동될 수 있다. 어떤 경우에도, 본 발명에서 구상된 것과 같이, 반사형 후면 판 상에 일반적으로 입자 필름, 특히 나노입자 필름의 사용은 반사율 및 콘트라스트 비를 엄청나게 개선시켜, 더 좋은 디스플레이 장치를 가능하게 할 것이다.

상기와 같이, 반사형 후면 판 상에 단순한 나노입자 필름을 도포함으로써 광 확산 특성이 극대화되고 그 표면으로부터의 번쩍임이 감소될 수 있다.

Claims

a) 표면을 제공하는 단계;

b) 약 1 nm 내지 약 10 ㎛ 범위의 평균 직경을 가지는 입자의 분산액, 바람직하게는 나노입자의 분산액을 제조하는 단계; 및

c) 상기 표면상에 상기 분산액을 도포하여 상기 표면상에 입자 필름, 바람직하게는 나노입자 필름을 생성시키는 단계

를 포함하는, 표면 특히 디스플레이의 후면 판으로부터의 광 확산의 제어 및(또는) 번쩍임의 감소 방법.
제1항에 있어서, d) 상기 표면 상의 상기 분산액을 바람직하게는 열 또는 UV에 의해 건조 및(또는) 경화시키는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 입자가 1 nm 내지 10 ㎛, 바람직하게는 5 nm 내지 900 nm , 더 바람직하게는 10 nm 내지 500 nm , 가장 바람직하게는 10 nm 내지 300 nm의 평균 직경을 가지는 나노 입자인 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 입자, 바람직하게는 나노입자의 분산액이 1가지 타입 이상의 입자를 함유하며, 각 타입은 평균 직경에 의해 특징되어져 다른 타입의 입자는 다른 평균 직경을 가지는 것을 특징으로 하는 방법.
제4항에 있어서, 상기 분산액이 10 nm의 평균 직경을 가지는 제1 타입의 나노입자, 및 300 nm의 평균 직경을 가지는 제2 타입의 나노입자를 함유하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 입자 필름, 바람직하게는 나노입자 필름의 두께가 0.2 ㎛ 내지 5 ㎛, 바람직하게는 0.3 ㎛ 내지 4 ㎛, 더 바람직하게는 1 ㎛ 내지 3 ㎛, 더욱더 바람직하게는 1.5 ㎛ 내지 2.8 ㎛, 가장 바람직하게는 2 ㎛ 내지 3 ㎛인 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 입자, 바람직하게는 나노입자의 분산액이 1 내지 50 중량%, 바람직하게는 1 내지 40 중량%의 입자, 바람직하게는 나노입자의 농도를 가지는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 입자, 바람직하게는 나노입자가 TiO₂, SiO₂, CeO₂, Al₂O₃, MnO₂및 Fe₂O₃을 포함하는 군으로부터 선택된 물질로 제조된 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 입자, 바람직하게는 나노입자의 분산액이 상기 입자를 용해시키지 않는 1종 이상의 용매 및(또는) UV 또는 열 경화성 고분자를 함유하는 것을 특징으로 하는 방법.
제9항에 있어서, 상기 용매가 물, 에탄올, 1-프로판올, 이소프로판올, 부탄올, 톨루엔, 디클로로메탄, THF, 2-프로판올, 메탄올, 아세톤, DMF, DMSO 및 그의 혼합물을 포함하는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 도포가 닥터 블레이딩, 드롭 캐스팅, 스핀 캐스팅, 랑뮤어-블로젯 (Langmuir-Blodgett) 기술, 솔-겔, 스핀 코팅, 딥-코팅, 스프레이 코팅으로부터 선택된 방법에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 표면이 반사형 표면, 특히 디스플레이에서의 반사형 후면 판이거나, 또는 투명 표면, 특히 디스플레이에서의 투명 후면 판인 것을 특징으로 하는 방법.
제12항에 있어서, 상기 표면은 그 위에 상기 입자 필름, 바람직하게는 나노입자 필름이 상기 표면에 부착되는 것을 촉진시키거나 또는 상기 입자 필름, 바람 직하게는 상기 나노입자 필름과 상기 표면이 반응하는 것을 방지하는 추가의 층을 더 가지는 것을 특징으로 하는 방법.
제13항에 있어서, 상기 추가의 층이 폴리이미드, SiO₂, LiF, MgO, Al₂O₃, Si₃N₄를 포함하는 군으로부터 선택된 물질로 제조된 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 건조 및(또는) 경화가 대기 조건하에서 공기 중 또는 진공 하에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 표면이 유리, 고분자, 실리콘, 스틸 및 복합 물질을 포함하는 군으로부터 선택된 물질로 제조된 것을 특징으로 하는 방법.
제16항에 있어서, 상기 표면이 투명 물질, 예를 들면 인듐틴 옥사이드 (ITO), 불소도핑된 틴 옥사이드 (FTO), SnO₂, ZnO, Zn₂SnO₄, ZnSn0₃, CdSnO₄, TiN 및 Ag, 또는 반사형 물질, 예를 들면 은, 금 및 백금과 같은 금속으로 코팅된 것을 특징으로 하는 방법.
제2항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 c) 및 d)가 바람직하게는 수회 반복되어, 입자, 바람직하게는 나노입자의 2층 이상, 바람직하게는 수개의 층을 포함하는 입자 필름, 바람직하게는 나노입자 필름을 생성시키는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단계 a) 및 b)가 ab 순서 또는 ba 순서로 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
바람직하게는 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 생성된 입자 필름, 바람직하게는 나노입자 필름을 그 위에 가지는 후면 판을 포함하는 디스플레이.
표면으로부터의 광 확산 및 번쩍임을 제어하기 위해, 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 정의된 상기 표면, 특히 디스플레이에서의 반사형 후면 판에 도포될 때의, 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 정의된 입자 필름, 바람직하게는 나노입자 필름의 용도.