KR20100090282A - 나노구조-필름 ｌｃｄ 디바이스 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 a) 트리아세틸 셀룰로오스(TAC)를 포함하는 층, b) 편광층, c) 접착층, d)보호층, e) 섬광방지층(anti-glare layer), f) 반사방지층, 또는 g) 대전방지층 중 하나 이상의 부분에 인접하거나 이를 형성하는 증착된 전기전도성이며 광학적으로 투명한 나노구조 필름을 포함하는 LCD 디바이스에 관한 것이다. 일 구체예는 동일평면 스위칭(IPS) 액정 디스플레이(LCD) 및 나노구조 필름을 포함하는 디바이스인데, 상기 나노구조 필름은 전기 전도성이고 광학적으로 투명하다.

Description

나노구조-필름 ＬＣＤ 디바이스{NANOSTRUCTURE-FILM LCD DEVICES}
본 발명은 일반적으로 나노구조 필름, 및 더욱 구체적으로는 디스플레이 디바이스에 사용된 나노구조 필름에 관한 것이다.
다수의 현대 및/또는 신생(emerging) 용도에서는 높은 전기 전도성 뿐만 아니라 높은 광 투명성을 갖는 하나 이상의 디바이스 전극(device electrode)이 필요하다. 상기 용도에는 이들로 제한되는 것은 아니지만, 터치 스크린(예를 들어, 아날로그, 저항, 4-와이어 저항, 5-와이어 저항, 표면 정전용량 방식(surface capacitive), 투영형 정전용량 방식(projected capacitive), 멀티-터치 등), 디스플레이(예를 들어, 가요성, 강성, 전기-영동, 전기-발광, 전기발색, 전기변색, 액정(LCD), 플라즈마(PDP), 유기 발광 다이오드(OLED) 등), 태양 전지(예를 들어, 실리콘(무정형, 프로토결정형(protocrystalline), 나노결정형), 카드뮴 텔루라이드(CdTe), 구리 인듐 갈륨 셀레나이드(CiGS), 구리 인듐 셀레나이드(CIS), 갈륨 아르세나이드(GaAs), 광 흡수 염료, 양자 도트, 유기 반도체(예를 들어, 중합체, 소분자 화합물)), 고체 조명, 섬유-광학 커뮤니케이션(예를 들어, 전기-광학 및 광-전기 변조기) 및 마이크로유체(예를 들어, 유전체 상에서의 전기습윤(EWOD))가 포함된다.
본원에 사용된, 하나의 물질 층 또는 상이한 물질의 연속된 다수 층은 이 층 또는 층들이 관련된 파장에서 주위 전자기적 복사선의 50% 이상을 투과시킬 수 있는 경우에 상기 층 또는 층들은 "투명하다" 일컬어진다. 유사하게, 관련된 파장에서 주위 전자기 복사선의 50% 미만을 투과시키는 몇몇의 층은 "반-투명하다" 일컬어진다.
현재, 가장 일반적인 투명 전극은 투명한 전도성 옥사이드(TCO), 구체적으로는 유리 상에서의 인듐-주석-옥사이드(ITO)이다. 그러나, ITO는 상기 언급된 용도의 대다수에 대해서는 부적절한 해법이 될 수 있고(예를 들어, 이의 비교적 취약한 특성, 및 특히 얇은 두께에서의 상응하는 불량한 가요성 및 내마모성 때문에), ITO의 인듐 성분은 급속하게 희귀 일용품이 되어가고 있다. 더욱이, ITO 증착은 대개 고가의 고온 스퍼터링을 요하며, 이는 다수의 디바이스 공정 흐름과 비양립성일 수 있다. 따라서, 더욱 강하고 풍부하며 용이하게 증착된 투명한 전도체 물질이 연구되고 있다.
동일평면 스위칭(in-plane switching: IPS) 액정 디스플레이(LCD) 디바이스는 픽셀 전극 및 반대 전극을 포함하는 적어도 한 쌍의 전극이 하나 또는 둘 모두의 투명 기판 상의 단위 픽셀(unit pixel)에 제공되며, 액정 층을 통과하는 빛은 액정 층의 표면과 거의 평행하는 픽셀 전극과 반대 전극 사이에서 생성된 필드 성분(field component)에 의해 변조되는 디바이스이다. 그러한 디바이스가, 예를 들어 미국 특허 번호 제 5,600,464호 및 미국 특허 번호 제 5,870,160호에 기재되어 있으며, 이들 특허 문헌의 내용은 본원에 참고로 포함된다.
본 발명은 동일평면 스위칭(IPS) 액정 디스플레이(LCD) 디바이스에서의 나노구조 필름의 사용에 관련된다. 나노구조는 이들의 예외적인 물질 특성 때문에 최근에 상당히 주목받고 있다. 나노구조는 이들로 제한되는 것은 아니지만, 나노튜브(예를 들어, 단일-벽 탄소 나노튜브(SWNT), 다중-벽 탄소 나노튜브(MWNT), 이중-벽 탄소 나노튜브(DWNT), 벽이 거의 없는 탄소 나노튜브(FWNT), 기타 풀러렌(예를 들어, 벅키볼), 그라핀 박편/시트, 및/또는 나노와이어(예를 들어, 금속성(예를 들어, Ag, Ni, Pt, Au), 반도체성(예를 들어, InP, Si, GaN), 유전체(예를 들어, SiO2, TiO2), 유기, 무기)가 포함될 수 있다. 일 구체예에서, 나노구조 필름은 상기 나노구조의 하나 이상의 내부침투성 네트워크를 포함할 수 있으며, 예외적인 물질 특성을 유사하게 나타낼 수 있다. 다른 구체예에서, 나노구조 필름은 하나 이상의 상호연결된 네트워크의 탄소 나노튜브를 포함한다. 다른 구체예에서, 나노구조 필름 내의 나노구조는 매체 중에 있는데, 여기서 나노구조가 상호연결된다(예를 들어, 나노구조의 밀도는 매체 중에서의 여과 역치값을 상회한다). 다른 구체예에서, 나노구조 필름은 하나 이상의 상호연결된 네트워크의 탄소 나노튜브를 포함하며, 우수한 강도 및 전기 전도성 뿐만 아니라 효율적인 열 전도성 및 상당한 광학적 투명성을 나타낼 수 있다.
본 발명의 일 구체예에서, LCD 디바이스는 a) 트리아세틸 셀룰로오스(TAC)를 포함하는 층, b) 편광층, c) 접착층, d) 보호층, e) 섬광방지층, f) 반사방지층, 또는 g) 대전방지 층 중 하나 이상의 부분에 인접하거나 이 부분을 형성하는 증착된 전기 전도성이며 광학적으로 투명한 나노구조 필름을 포함한다. 다른 구체예에서, LCD 디바이스의 나노구조 필름은 정전기에 대한 차폐 기능을 제공한다.
다른 구체예에서, 디바이스는 동일평면 스위칭(IPS) 액정 디스플레이(LCD), 및 전기적으로 전도성이고 광학적으로 투명한 나노구조 필름을 포함한다. 다른 구체예에서, IPS LCD의 나노구조 필름은 정전기에 대한 차폐 기능을 제공한다.
다른 구체예에서, IPS LCD의 나노구조 필름은 투명 기판의 표면 상에 위치한다. 다른 구체예에서, IPS LCD의 나노구조 필름은 상부 편광판과 투명 기판 사이에 위치하거나 상부 편광판의 한 면 상에 위치하며, 여기서 상부 편광판은 LCD의 보여지는 면(viewed side)에 위치한다.
다른 구체예에서, IPS LCD의 나노구조 필름은 2 × 1014 ohms/sq 미만의 저항을 갖는다. 다른 구체예에서, IPS LCD의 나노구조 필름은 2 × 108 ohms/sq 미만의 저항을 갖는다. 다른 구체예에서, IPS LCD의 나노구조 필름은 접착제 중에 매립된다.
다른 구체예에서, IPS LCD의 나노구조 필름은 패턴화된다. 다른 구체예에서, IPS LCD의 나노구조 필름은 정렬되는 나노구조를 포함한다. 다른 구체예에서, IPS LCD의 나노구조 필름은 나노구조가 광학적 편광 효과를 제공하는 나노구조를 포함한다.
다른 구체예에서, IPS LCD의 상부 편광판은 광학적 편광 효과를 제공하는 나노구조를 포함하는 나노구조 필름을 포함한다.
다른 구체예에서, 디바이스는 픽셀 전극 및 반대 전극을 추가로 포함하며, 상기 픽셀 전극, 반대 전극, 또는 이둘 모두는 나노구조 필름을 포함한다.
다른 구체예에서, IPS LCD의 나노구조 필름은 도펀트를 추가로 포함한다. 추가의 한 구체예에서, 도펀트는 요오딘(I2), 브로민(Br2), 중합체 지지된 브로민(Br2), 안티몬 펜타플루오라이드(SbF5), 포스포러스펜타클로라이드(PCl5), 바나듐 옥시트리플루오라이드(VOF3), 은(II) 플루오라이드(AgF2), 2,1,3-벤즈옥사디아졸-5-카르복실산, 2-(4-비페닐일)-5-페닐-1,3,4-옥사디아졸, 2,5-비스-(4-아미노페닐)-1,3,4-옥사디아졸, 2-(4-브로모페닐)-5-페닐-1,3,4-옥사디아졸, 4-클로로-7-클로로설포닐-2,1,3-벤즈옥사디아졸, 2,5-디페닐-1,3,4-옥사디아졸, 5-(4-메톡시페닐)-1,3,4-옥사디아졸-2-티올, 5-(4-메틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸-2-티올, 5-페닐-1,3,4-옥사디아졸-2-티올, 5-(4-피리딜)-1,3,4-옥사디아졸-2-티올, 메틸 비올로젠 디클로라이드 히드레이트, 풀러렌-C60, N-메틸풀레로피롤리딘, N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-디페닐벤지딘, 트리에틸아민(TEA), 트리에탄올아민(TEA)-OH, 트리옥틸아민, 트리페닐포스핀, 트리옥틸포스핀, 트리에틸포스핀, 트리나프틸포스핀, 테트라디메틸아미노에텐, 트리스(디에틸아미노)포스핀, 펜타센, 테트라센, N,N'-디-[(1-나프틸)-N,N'-디페닐]-1,1'-비페닐)-4,4'-디아민 (승화형(sublimed grade)), 4-(디페닐아미노)벤즈알데히드, 디-p-톨릴아민, 3-메틸디페닐아민, 트리페닐아민, 트리스[4-(디에틸아미노)페닐]아민, 트리-p-톨릴아민, 아크라딘 오렌지 염기, 3,8-디아미노-6-페닐페난트리딘, 4-(디페닐아미노)벤즈알데히드 디페닐히드라존, 폴리(9-비닐카르바졸), 폴리(1-비닐나프탈렌), 트리페닐포스핀, 4-카르복시부틸)트리페닐포스포늄 브로마이드, 테트라부틸암모늄 벤조에이트, 테트라부틸암모늄 히드록사이드 30-히드레이트, 테트라부틸암모늄 트리요오다이드, 테트라부틸암모늄 비스-트리플루오로메탄설폰이미데이트, 테트라에틸암모늄 트리플루오로메탄설포네이트, 올레움(H2SO4-SO3 ), 트리플산 및 매직산(magic acid)으로 구성되는 군으로부터 선택된다. 다른 구체예에서, 도펀트는 필름에 공유 결합된다. 다른 구체예에서, 도펀트는 필름에 비공유 결합된다. 다른 구체예에서, 도펀트는 안정화제와 함께 필름에 결합된다. 다른 구체예에서, 안정화제는 루이스 산이고 도펀트는 루이스 염기이다. 다른 구체예에서, 안정화제는 루이스 염기이고 도펀트는 루이스 산이다. 다른 구체예에서, 안정화제는 폴리(4-비닐피리딘) 및 트리-페닐 아민으로 구성되는 군으로부터 선택된 분자이다.
더욱 다른 구체예에서, IPS LCD의 나노구조 필름은 하나 이상의 캡슐화 층으로 코팅된다. 다른 구체예에서, 캡슐화 층은 플루오로중합체, 아크릴, 실란, 폴리이미드, 폴리에스테르 및 폴리비닐알킬 비닐 에테르로 구성되는 군으로부터 선택된 중합체이다.
다른 구체예에서, IPS LCD의 나노구조 필름은 둘 이상의 캡슐화 층으로 코팅된, 코팅된 필름이다. 다른 구체예에서, 캡슐화 층은 플루오로중합체, 아크릴, 실란, 폴리이미드, 폴리에스테르 및 폴리비닐알킬 비닐 에테르로 구성되는 군으로부터 선택된 중합체이다.
다른 구체예에서, IPS LCD의 나노구조 필름은 주문형(application-specific) 첨가제를 포함한다. 다른 구체예에서, 주문형 첨가제는 적외선 흡수체 또는 자외선 흡수체이다.
다른 구체예에서, IPS LCD의 나노구조 필름은 투명 기판 상에 위치하며, 상기 기판은 유리, 엘라스토머 및 플라스틱으로 구성되는 군으로부터 선택된다. 다른 구체예에서, 투명 기판은 포화 고무, 불포화 고무, 열가소성 엘라스토머(TPE), 열가소성 가황물(TPV), 폴리우레탄 고무, 폴리설파이드 고무, 레질린(resilin) 및 엘라스틴(elastin)으로 구성되는 군으로부터 선택된 엘라스토머이다. 다른 구체예에서, 투명 기판은 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA), 폴리올레핀, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 폴리카보네이트(PC) 및 폴리에테르설폰(PES)으로 구성되는 군으로부터 선택된 플라스틱이다.
다른 구체예에서, IPS LCD 및 나노구조 필름을 포함하는 디바이스는 나노구조 필름을 포함하는 반도체 소자(semiconducting element)를 추가로 포함한다.
다른 구체예에서, 액정 디스플레이(LCD) 디바이스는 나노구조 필름 및 접착제를 포함하는데, 상기 접착제는 필름을 투과하여 나노구조-접착제 복합체를 형성하고, 상기 나노구조-접착제 복합체는 광학적으로 투명하고 전기 전도성이다. 다른 구체예에서, LCD 디바이스는 꼬인 네마틱(TN), 수직 정렬(VA), 다중-도메인 수직 정렬(MVA), 및 패턴화된 수직 정렬(PVA)로 구성되는 군으로부터 선택된 디바이스 아키텍쳐를 갖는다.
다른 구체예에서, LCD 디바이스는 전기 전도성이며 광학적으로 투명한 나노구조 필름을 포함하고, 상기 LCD 디바이스는 꼬인 네마틱(TN), 수직 정렬(VA), 다중-도메인 수직 정렬(MVA), 및 패턴화된 수직 정렬(PVA)로 구성되는 군으로부터 선택된 디바이스 아키텍쳐를 갖는다.
본 발명의 다른 특징 및 이점들은 첨부된 도면 및 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다. 특정의 대체물에 부가하여 상술된 구체예 중 하나 이상은 첨부된 도면을 참고로 이하에서 추가로 상세하게 제시된다. 본 발명은 개시된 임의의 특정 구체예에 제한되지 않는다; 본 발명은 단지 투명한 전도성 필름 용도에 뿐만 아니라 다른 나노구조 용도(예를 들어, 불투명 전극, 트랜지스터, 다이오드, 전도성 복합체, 정전기 차폐 등)에 또한 사용될 수 있다.
본 발명은, 하기 개요의 첨부되는 도면을 참고로 바람직한 구체예에 대한 하기 상세한 설명을 숙지함으로써 더 잘 이해된다:
도 1a는 본 발명의 일 구체예에 따른 나노구조 필름의 주사 전자 현미경(SEM) 이미지이다.
도 1b는 상이한 등급 및 농도의 탄소 나노튜브로 제조된 나노구조 필름에 대한 시트 저항 대 광 투과율을 나타낸다.
도 2a 및 2b는 본 발명의 2개 구체예의 하우징의 개방 영역의 둘레 부분을 확대도로 나타내는 단면도이다.
도 3a, 3b 및 3c는 본 발명의 일 구체예에 따른 나노구조 필름 층 부분을 확대도로 나타내는 단면도로서, 여기서 상기 나노구조 필름은 접착제 내에 매립될 수 있고, 정전기에 대한 차폐 기능을 수행할 수 있다.
도 4는 본 발명과 양립되는 예시적인 IPS LCD 디바이스 전극 구성의 개략적인 대표도이다.
도 5a 및 5b는 각각 예시적인 최상부 기판 및 바닥 기판 LCD 디바이스 층을 나타낸다.
다양한 도면에서 동일한 도면 부호로 표시되는 본 발명의 특징, 요소 및 양태는, 이 시스템의 하나 이상의 구체예에 따른 동일하거나 등가의, 또는 유사한 특징, 요소 또는 양태를 나타낸다.
일 구체예에서, 예를 들어 상술된 전기 전도성이며 광학적으로 투명한 나노구조 필름은 정전기에 대한 차폐 기능을 제공하기 위해 동일평면 스위칭(in-plane switching: IPS) LCD 디바이스에 사용될 수 있다. IPS LCD 디바이스는, 각각 마주보도록 배치되며 사이에 액정 층이 제공된 2개의 기판 중 제 1 기판 위에 단위 픽셀로 형성된 스위칭 소자, 픽셀 전극 및 반대 전극을 포함할 수 있고, 상기 2개 기판 중 하나 이상은 투명하고, 액정 층을 통과하는 빛은 제 1 기판과 실질적으로 평행한 픽셀 전극과 반대 전극 사이에서 생성된 전기장으로 변조되며; 여기서 106ohm-cm 이상의 저항율을 갖는 블랙 매트릭스가 제 1 전극과 제 2 전극 사이에서 형성되고, 전기전도성이며 광학적으로 투명한 나노구조 필름은 보여지는 면에 있는 액정 층에 마주보는 투명 기판의 표면 위에 형성되고 픽셀 형성 영역 위에 형성된다. 나노구조 필름이 액정 면에 마주보는 면의 기판 상의 표면 위에 형성되는 경우, 픽셀 전극으로부터의 전기장은 전적으로 나노구조 필름 상에서 종결되는 것이 아니라 반대 전극 상에서 종결되고, 그래서 전기 전도성 층은 디스플레이의 품질에 부정적인 영향을 미치지 않고, 심지어 정전기에 의해 생성되는 것과 같은 높은 전위가 액정 디스플레이 패널의 외측으로부터 적용되는 경우에도, IPS LCD 디바이스가 고장(abnormal)나는 것으로부터 방지될 수 있다.
도 2a 및 2b를 참고하면, 2 × 1014 ohms/sq 미만 또는 108 ohms/sq 미만의 시트 저항을 갖는 전기 전도성이고 광학적으로 투명한 나노구조 필름 COM은 상부 편광판 POL2의 내부, 상부 측, 또는 하부 측 상에서 형성된다. ITO 필름과 비교하여, 나노구조 필름은, 특히 고도로 얇은 층 ITO(즉, 2 × 1014 ohms/sq 또는 108 ohms/sq의 시트 저항을 제공하는 것들)가 균열되기 매우 쉽다는(특히 디스플레이 어셈블리 공정 중에) 점을 고려하면, 실질적으로 더 높은 기계적 강도를 나타낼 수 있다. 카본 블랙 또는 다른 비-나노구조 탄소 입자와 비교하여, 상호연결된 네트워크의 나노구조(예를 들어, 탄소 나노튜브)가 훨씬 더 높은 카본 블랙 로딩으로서 동일한 전기 전도성을 제공할 수 있음을 고려하면, 나노구조 필름은 실질적으로 더 높은 광학적 투명성을 나타낼 수 있다.
일 구체예에서, 나노구조 필름은 접착제 중에 매립되어 편광판 POL2와 사우 기판 SUB2 사이에서 접착층을 형성할 수 있다. 이러한 접착층은 편광판 POL2와 상부 기판 SUB2를 접합시키는 전도성 접착제로서 작용할 수 있다. 그 내에 있는 나노구조는 예를 들어 광학적 편광 효과를 제공하거나 개선시키기 위해 배향될 수 있다(예를 들어, 정렬될 수 있다). 추가로 또는 대안적으로, 나노구조 필름은 예를 들어, 격자로서 패턴화될 수 있다.
일 구체예에서, 편광판 POL2는 나노구조 필름을 포함할 수 있고, 이에 의해 자체적으로 전기 전도성일 수 있다. 예를 들어, 편광판 POL2의 주 표면은 나노구조 필름으로 코팅될 수 있거나, 편광판 POL2는 나노구조 필름을 포함하는 물질로 형성될 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 나노구조 필름은 편광판 POL2를 구성하는 층 중 임의의 하나에 전기 전도성을 부여할 수 있다.
하나의 구체예에서, 나노구조 필름은 기판(예를 들어, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 상에 형성되고 편광판 POL2와 상부 기판 SUB2 사이에 삽입된, 상호연결된 네트워크의 나노구조를 포함할 수 있다. 이 나노구조 필름은 편광판 POL2로부터 개별적으로 형성될 수 있고/있거나, 예를 들어 도너 기판, 라미네이트 및/또는 방출 층으로부터 편광판 POL2로 추가로 전달될 수 있다.
다른 구체예에서, 나노구조 필름은 액정층 LC와 마주보는 면 상에 있는 상부 기판 SUB2의 거의 전 영역 상에서 전기 전도성이고 광학적으로 투명한 필름으로서 형성되며, 편광판 POL2는 나노구조 필름의 상부 표면 상으로 접착된다.
일 구체예에서, IPS LCD 디바이스의 다른 전도성 소자는 나노구조 필름을 포함할 수 있다. 예로서 픽셀 전극, 반대 전극, 소스 전극 및 드레인 전극이 있다.
도 1a를 참고하면, 본 발명의 일 구체예에 따른 나노구조 필름은 하나 이상의 상호연결된 네트워크의 단일벽 탄소 나노튜브(SWNT)를 포함한다. 그러한 필름은 추가로 또는 대안적으로 다른 나노튜브(예를 들어, MWNT, DWNT), 다른 풀러렌(예를 들어, 벅키볼), 그라핀 박편/시트, 및/또는 나노와이어(예를 들어, 금속(예를 들어, Ag, Ni, Pt, Au), 반도체(예를 들어, InP, Si, GaN), 유전체(예를 들어, SiO2, TiO2), 유기, 무기)를 포함할 수 있다.
그러한 나노구조 필름은 나노구조 필름에 결합된 하나 이상의 기능성 물질(functionalization material)을 추가로 포함할 수 있다. 예를 들어, 나노구조 필름에 결합된 도펀트는 캐리어 농도를 증가시킴으로써 필름의 전기 전도성을 증가시킬 수 있다. 상기 도펀트는 요오딘(I2), 브로민(Br2), 중합체 지지된 브로민(Br2), 안티몬 펜타플루오라이드(SbF5), 포스포러스펜타클로라이드(PCl5), 바나듐 옥시트리플루오라이드(VOF3), 은(II) 플루오라이드(AgF2), 2,1,3-벤즈옥사디아졸-5-카르복실산, 2-(4-비페닐일)-5-페닐-1,3,4-옥사디아졸, 2,5-비스-(4-아미노페닐)-1,3,4-옥사디아졸, 2-(4-브로모페닐)-5-페닐-1,3,4-옥사디아졸, 4-클로로-7-클로로설포닐-2,1,3-벤즈옥사디아졸, 2,5-디페닐-1,3,4-옥사디아졸, 5-(4-메톡시페닐)-1,3,4-옥사디아졸-2-티올, 5-(4-메틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸-2-티올, 5-페닐-1,3,4-옥사디아졸-2-티올, 5-(4-피리딜)-1,3,4-옥사디아졸-2-티올, 메틸 비올로젠 디클로라이드 히드레이트, 풀러렌-C60, N-메틸풀레로피롤리딘, N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-디페닐벤지딘, 트리에틸아민(TEA), 트리에탄올아민(TEA)-OH, 트리옥틸아민, 트리페닐포스핀, 트리옥틸포스핀, 트리에틸포스핀, 트리나프틸포스핀, 테트라디메틸아미노에텐, 트리스(디에틸아미노)포스핀, 펜타센, 테트라센, N,N'-디-[(1-나프틸)-N,N'-디페닐]-1,1'-비페닐)-4,4'-디아민(승화형), 4-(디페닐아미노)벤즈알데히드, 디-p-톨릴아민, 3-메틸디페닐아민, 트리페닐아민, 트리스[4-(디에틸아미노)페닐]아민, 트리-p-톨릴아민, 아크라딘 오렌지 염기, 3,8-디아미노-6-페닐페난트리딘, 4-(디페닐아미노)벤즈알데히드 디페닐히드라존, 폴리(9-비닐카르바졸), 폴리(1-비닐나프탈렌), 트리페닐포스핀, 4-카르복시부틸)트리페닐포스포늄 브로마이드, 테트라부틸암모늄 벤조에이트, 테트라부틸암모늄 히드록사이드 30-히드레이트, 테트라부틸암모늄 트리요오다이드, 테트라부틸암모늄 비스-트리플루오로메탄설폰이미데이트, 테트라에틸암모늄 트리플루오로메탄설포네이트, 올레움(H2SO4-SO3), 트리플산 및 매직산 중 하나 이상을 추가로 포함할 수 있다.
상기 도펀트는 필름에 공유 또는 비공유로 결합될 수 있다. 또한, 상기 도펀트는 필름에 직접 결합되거나, 다른 분자, 예컨대 필름으로부터 도펀트 탈착을 감소시키는 안정화제와 같은 다른 분자를 통해 및/또는 이 분자와 함께 간접적으로 결합될 수 있다. 안정화제는 비교적 약한 환원제(전자 도너) 또는 산화제(전자 억셉터)일 수 있으며, 여기서 도펀트는 비교적 강한 환원제(전자 도너) 또는 산화제(전자 억셉터)이다(즉, 도펀트는 안정화제보다 더 큰 도핑 잠재력을 갖는다). 부가적으로 또는 대안적으로, 안정화제 및 도펀트는 각각 루이스 염기 및 루이스 산, 또는 각각 루이스 산 및 루이스 염기를 포함할 수 있다. 안정화제의 예에는 이들로 제한되는 것은 아니지만, 방향족 아민, 다른 방향족 화합물, 다른 아민, 이민, 트리젠, 보란, 다른 보론 함유 화합물 및 상기 화합물의 중합체가 포함된다. 특히, 폴리(4-비닐피리딘)및/또는 트리-페닐 아민은 가속화된 대기 시험에서(예를 들어, 65℃ 및 90% 상대 습도에서 1000시간) 상당히 안정된 성질을 나타내었다.
나노구조 필름에 결합된 도펀트의 안정화는 또한 또는 대안적으로, 캡슐화제의 사용을 통해 향상될 수 있다. 비작용화되거나 그렇지 않으면 작용화된 나노구조 필름의 안정성은 또한 캡슐화제의 사용을 통해 향상될 수 있다. 따라서, 본 발명의 더욱 다른 구체예는 하나 이상의 캡슐화 층으로 코팅된 나노구조 필름을 포함한다. 이러한 캡슐화 층은 바람직하게는 증가된 안정성 및 환경(예를 들어, 열, 습도 및/또는 대기 가스) 저항성을 제공한다. 다중의 캡슐화 층(예를 들어, 상이한 조성을 갖는)이 캡슐화제 특성을 조절하는데 유리할 수 있다. 캡슐화제의 예는 플루오로중합체, 아크릴, 실란, 폴리이미드 및/또는 폴리에스테르 캡슐화제[예를 들어, PVDF (솔베이(Solvay)로부터의 하일라(Hylar) CN), 테플론 AF, 폴리비닐 플루오라이드(PVF), 폴리클로로트리플루오로에틸렌(PCTFE), 폴리비닐알킬 비닐 에테르, 듀퐁 제품인 플루오로중합체 분산액(TE 7224), 멜라민/아크릴산 배합물, 등각 아크릴성 코팅 분산액 등] 중 하나 이상을 포함한다. 캡슐화제는 부가적으로 또는 대안적으로 UV 및/또는 열 가교가능한 중합체(예를 들어, 폴리(4-비닐-페놀))를 포함한다.
일 구체예에 따른 나노구조 필름은 또한 주문형 첨가제를 포함할 수 있다. 예를 들어, 얇은 나노튜브 필름은 적외선 복사선에 대해 고유하게 투명할 수 있으고, 따라서 이 물질의 특성(예를 들어, 윈도우 실딩(shielding) 용도를 위한)을 변경시키기 위해 여기에 적외선(IR) 흡수체를 첨가하는 것이 유리할 수 있다. IR 흡수체의 예에는 이들로 제한되는 것은 아니지만, 시아닌, 퀴논, 금속 복합체 및 광변색체(photocronic) 중 하나 이상이 포함된다. 유사하게, UV 흡수체는 직접적인 UV 노출의 나노구조 필름의 수준을 제한하는데 사용될 수 있다.
일 구체예에 따른 나노구조 필름은 용액 기반 공정을 이용하여 제작될 수 있다. 그러한 공정에서, 나노구조는 먼저 용매 및 분산제를 갖는 용액 중에 분산될 수 있다. 용매의 예에는 이들로 제한되는 것은 아니지만, 탈이온(DI) 수, 알콜 및/또는 벤조-용매(예를 들어, 톨루엔, 크실렌)가 포함된다. 분산제의 예에는 이들로 제한되는 것은 아니지만, 계면활성제(예를 들어, 나트륨 도데실 설페이트(SDS), 트리톤 X, NaDDBS) 및 생체중합체(예를 들어, 카르복시메틸셀룰로오스(CMC))가 포함된다. 분산은 예컨대 공동화(예를 들어, 프로브 및/또는 초음파 세척기(bath sonicator)를 이용하여), 전단(예를 들어, 고전단 혼합기 및/또는 회전자-고정자를 이용하여), 충돌(예를 들어, 회전자-고정자) 및/또는 균질화(예를 들어, 균질화기를 이용하여)에 의한 기계적 교반으로 추가로 보조될 수 있다. 코팅 보조제가 또한 용액 내에 사용되어 목적하는 코팅 파라미터, 예를 들어 습윤화 및 제공된 기판으로의 접합력을 달성할 수 있다; 추가로 또는 대안적으로, 코팅 보조제가 기판에 적용될 수 있다. 코팅 보조제의 예에는 이들로 제한되는 것은 아니지만, 에어로졸 OT, 불소화된 계면활성제(예를 들어, 조닐 FS300, FS500, FS62A), 알콜(예를 들어, 헥산올, 헵탄올, 옥탄올, 노난올, 데칸올, 운데칸올, 도데칸올, 사포닌, 에탄올, 프로판올, 부탄올 및/또는 펜탄올), 지방족 아민(예를 들어, 1차, 2차 (예를 들어, 도데실아민), 3차(예를 들어, 트리에탄올아민), 4차), TX-100, FT248, 터지톨(Tergitol) TMN-10, 올린(Olin) 10G 및/또는 APG325가 포함된다.
생성되는 분산액은 다양한 코팅 방법을 이용하여 기판 상으로 코팅될 수 있다. 코팅은 분산액의 특징, 기판 특징 및/또는 목적하는 나노구조 필름의 특징에 따라 다르나, 단일 또는 다중 통과를 수반할 수 있다. 코팅 방법의 예에는 이들로 제한되는 것은 아니지만, 분무-코팅, 침지-코팅, 드롭-코팅 및/또는 주조, 롤-코팅, 전사-스탬핑(transfer-stamping), 슬롯-다이 코팅, 커튼 코팅, [마이크로]그라비아 인쇄, 플렉소인쇄 및/또는 잉크젯 인쇄가 포함된다. 예시적인 기판은 가요성 또는 강성일 수 있으며, 여기에는 이들로 제한되는 것은 아니지만 유리, 엘라스토머(예를 들어, 포화 고무, 불포화 고무, 열가소성 엘라스토머(TPE), 열가소성 가황물(TPV), 폴리우레탄 고무, 폴리설파이드 고무, 레질린 및 엘라스틴) 및/또는 플라스틱(예를 들어, 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA), 폴리올레핀, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 폴리카보네이트(PC) 및/또는 폴리에테르설폰(PES))이 포함된다. 가요성 기판은, 하나의 롤은 미코팅된 기판을 지지하는 반면 다른 롤은 코팅된 기판을 지지하는 롤-투-롤(별칭 릴-투-릴) 처리와 양립성을 갖는다는 점에서 유리할 수 있다. 한번에 단 하나의 성분을 취급하는 회분식 공정과 비교하여, 롤-투-롤 공정은 현재의 제조 실시로부터 급격한 이탈을 나타내며, 이는 처리량을 현저히 증가시키면서 자본 장비 및 생산 비용을 감소시킬 수 있다.
기판 상으로 일단 코팅되기만 하면, 분산액은 이로부터 용매가 제거되도록 가열될 수 있는데, 그 결과 나노구조 필름이 기판 상에 형성된다. 가열 장치의 예에는 핫 플레이트, 가열 로드, 가열 코일 및/또는 오븐이 포함된다. 생성되는 필름은 후속하여 세척(예를 들어, 물, 에탄올 및/또는 IPA를 이용하여)되고/되거나 산화(예를 들어, 베이킹시키고, 질산, 황산 및/또는 염산과 같은 산화제로 헹굼)되어, 잔류 분산제 및/또는 코팅 보조제를 이로부터 제거할 수 있다.
도펀트, 다른 첨가제 및/또는 캡슐화제가 추가로 필름에 첨가될 수 있다. 상기 물질들은 필름 형성 전에, 형성 동안 및/또는 형성 후에 필름 내 나노구조에 적용될 수 있고, 이들 물질은 구체적인 물질에 따라 다르지만, 기체, 고체 및/또는 액체 상으로 적용된다(예를 들어, 기체상 NO2, 또는 액체상 질산(HNO3) 도펀트). 상기 물질은 또한 조절된 기법, 예컨대 액체상 물질의 경우에 상기 열거된 코팅 기술(예를 들어, 중합체 캡슐화제의 슬롯-다이 코팅)을 통해 적용될 수 있다.
일 구체예에 따른 나노구조 필름은 기판 상에서의 제작 전에(예를 들어, 패턴-사전 처리된 기판의 리프트-오프(lift-off) 방법을 이용하여), 제작 동안(예를 들어, 패턴화된 전사 인쇄, 잉크젯 인쇄), 및 제작 후에(예를 들어, 레이저 박리 또는 마스킹/에칭 기술을 이용하여) 패턴화될 수 있다.
하나의 예시적인 구체예에서, 상호연결된 네트워크의 SWNT를 포함하는 광학적으로 투명하고 전기 전도성인 나노구조 필름은 다단계 분무 및 세척 공정을 통해 투명하고 가요성인 플라스틱 기판 상에서 제작되었다. SWNT 분산액은 먼저 1% SDS를 갖는 탈이온수 중에 시판되는 SWNT 분말(예를 들어, 카본 솔루션스로부터의 P3)을 용해하여 제형화시키고 300W 전력에서 30분 동안 프로브 초음파 처리하였다. 생성되는 분산액을 그 후, SWNT와 불순물(예를 들어, 무정형 탄소 및/또는 잔류 촉매 입자)의 큰 응고물을 제거하기 위해 1시간 동안 10k rcf(상대적 원심분리 영역)에서 원심 분리시켰다. 동시에, PC 기판을 실란 용액(탈이온수 중의 1중량%의 3-아미노프로필트리에톡시실란을 포함하는 코팅 보조제) 중에 대략 5분 동안 침지시킨 다음, 탈이온수로 헹구고, 질소로 송풍 건조시켰다. 생성된 사전-처리된 PC 기판(경질 코팅으로 0.03" 두께의 테크라(Tekra))을 그 후 100℃의 핫 플레이트 상에서 미리 제조한 SWNT 분산액으로 분무 코팅하고, 1분 동안 탈이온수 중에 침지시킨 다음 다시 분무하고, 탈이온수 중에 다시 침지시켰다. 수 중에서의 이러한 분무 및 침지 과정은 목적하는 시트 저항(예를 들어, 필름 두께)이 얻어질 때까지 수차레 반복될 수 있다.
관련된 예시적인 구체예에서, 상호연결된 네트워크의 SWNT를 포함하는 도핑된 나노구조 필름이, 이전 예에 기재된 방법을 이용하나 TCNQF4(7,7,8,8-테트라시아노퍼플루오로-p-퀴노디메탄) 도펀트를 추가로 함유하는 SWNT 분산액을 이용하여 투명하고 가요성인 기판 상에서 제작되었다. 다른 관련된 구체예에서, 이러한 도핑된 나노구조 필름을 후속하여, 그 위에 파릴렌 층을 스핀-코팅하고 베이킹함에 의해 캡슐화시켰다.
다른 예시적인 구체예에서, SWNT 분산액은 1% SDS를 함유하는 탈이온수 중에 SWNT 분말(예를 들어, 카본 솔루션(Carbon Solutions) 제품인 P3)을 용해시키고, 100W에서 16시간 동안 초음파 세척시킨 다음, 원심분리된 분산액의 최상단의 3/4 부분만이 추가 가공을 위해 선택되도록 15000 rcf에서 30분 동안 원심 분리함으로써 먼저 제조되었다. 생성되는 분산액을 그 후 공극의 크기가 0.1 내지 0.2㎛인 알루미나 필터(왓트만 인코포레이티드 제품)를 통해 진공 여과시켜, 광학적으로 투명하고 전기 전도성인 SWNT 필름을 필터 상에 형성시켰다. 탈이온 수를 후속하여, SDS를 제거하도록 몇 분 동안 필름을 통해 진공 여과하였다. 생성되는 필름을 그 후 전사 인쇄 기술에 기초한 PDMS(폴리-디메틸실록산)에 의해 PET 기판으로 전사시켰는데, 여기서 패턴화된 PDMS 스탬프를 먼저, 패턴화된 필름이 필터로부터 스탬프로 전사되도록 필터 상에서 필름과 등각으로 접촉되게 위치시킨 다음, 패턴화된 필름이 PET로 전사되도록 PET 기판과 등각으로 접촉되게 위치시키고 80℃로 가열하였다. 관련된 예시적인 구체예에서, 이렇게 패턴화된 필름을 후속하여 기체상 NO2 챔버 내에서 침지시킴으로써 도핑시킬 수 있다. 다른 관련된 예시적인 구체예에서, 필름을 도핑된 필름의 경우에 필름으로부터 도펀트의 탈착을 감소시킬 수 있는 PmPV(폴리[(m-페닐렌비닐렌)-코-(2,5-디옥톡시-p-페닐렌비닐렌)]) 층으로 캡슐화시켰다.
더욱 다른 예시적인 구체예에서, 상호연결된 네트워크의 FWNT를 포함하는 광학적으로 투명하고 전기 전도성이며 도핑되고 캡슐화된 나노구조 필름을 투명하고 가요성인 기판 상에서 제작하였다. 화학적 기상 증착(CVD) 공정에 의해 성장시킨 FWNT(유니딤 인코포레이티드(Unidym, Inc.)로부터의 OE 등급)를 먼저 0.5% 트리톤-X를 함유하는 탈이온 수 중에 용해시키고, 300W 전력에서 1시간 동안 프로브 초음파 처리하였다. 생성된 분산액을 그 후 PET 기판 상으로 슬롯-다이 코팅시키고, 약 100℃에서 베이킹하여 용매를 증발시켰다. 트리톤-X를 후속하여, 생성되는 FWNT 필름을 질산(10몰) 중에서 약 15 내지 20초 동안 침지시킴으로써 이 필름으로부터 제거하였다. 질산은 계면활성제를 제거하기 위한 산화제로서 뿐만 아니라, 필름의 시트 저항을 예시적인 필름에서 약 75% 투명도에서 498 ohms/sq에서 약 131 ohms/sq로 그리고 80% 투명도에서 920 ohms/sq에서 약 230 ohms/sq로 개선시키는 도핑제 둘 모두로 효과적일 수 있다. 관련된 예시적인 구체예에서, 이들 필름을 후속하여 트리페닐아민으로 코팅시켜 도펀트를 안정화시켰다(즉, 필름이 에이징을 가속화시키는 조건(65℃) 하에서 1000시간 후에 전도성에서 10% 미만의 변화를 나타내었다). 다른 관련된 예시적인 구체예에서, 필름을 그 후 테플론 AF로 캡슐화시켰다.
다른 예시적인 구체예에서, FWNT 분말을 먼저 SDS(예를 들어, 1%) 계면활성제를 함유하는 물 중에, 초음파 처리(예를 들어, 30분 동안 초음파 세척 후에 30분 동안 프로브 초음파 처리)에 의해 분산시켰다; 1-도데칸올(예를 들어, 0.4%)을 후속하여 코팅 보조제로서 초음파 처리(예를 들어, 5분 동안 프로브 초음파 처리)에 의해 분산액에 첨가하고, 생성되는 분산액을 PEN 기판 상으로 메이어 로드(Meyer rod) 코팅하였다. 그 후 상기 필름을 탈이온 수로 헹구어서 SDS를 제거하고, 에탄올로 헹궈서 1-도데칸올을 제거하였다. 이러한 생성되는 광학적으로 투명하고 전기 전도성인 필름을 산업 표준인 "테이프 시험"을 통과시켰다(즉, FWNT 필름을 기판 상에 남겨두고, 이때 한 조각의 스카치 테이프를 이 필름 위로 눌러서 필름을 떼어내었다); FWNT 필름과 PEN 사이의 접합력은 코팅 보조제를 사용하지 않은 SDS 분산액을 사용하여서는 얻어지지 않았다.
하나의 구체예에서, 예를 들어 상술한 바와 같은 전기 전도성이며 광학적으로 투명한 나노구조 필름은 동일평면 스위칭(IPS) LCD 디바이스에 사용되어 정전기에 대한 차폐 기능을 제공할 수 있다(즉, 필름은 약 10,000 ohms/sq 미만의 시트 저항을 갖는다). 이 IPS LCD 디바이스는 각각 마주보도록 배치되며 사이에 액정 층이 제공된 2개의 기판 중 제 1 기판 위에 단위 픽셀로 형성된 스위칭 소자, 픽셀 전극 및 반대 전극을 포함할 수 있고, 상기 2개 기판 중 하나 이상은 투명하고, 액정 층을 통과하는 빛은 제 1 기판과 실질적으로 평행한 픽셀 전극과 반대 전극 사이에서 생성된 전기장으로 변조되며; 여기서 106ohm-cm 이상의 저항율을 갖는 블랙 매트릭스가 제 1 전극과 제 2 전극 사이에서 형성되고, 전기전도성이며 광학적으로 투명한 나노구조 필름은 보여지는 면에 있는 액정 층에 마주보는 투명 기판의 표면 위에 형성되고 픽셀 형성 영역 위에 형성된다. 나노구조 필름이 액정 면에 마주보는 면의 기판 상의 표면 위에 형성되는 경우, 픽셀 전극으로부터의 전기장은 전적으로 나노구조 필름 상에서 종결되는 것이 아니라 반대 전극 상에서 종결되고, 그래서 전기 전도성 층은 디스플레이의 품질에 부정적인 영향을 미치지 않고, 심지어 정전기에 의해 생성되는 것과 같은 높은 전위가 액정 디스플레이 패널의 외측으로부터 적용되는 경우에도, IPS LCD 디바이스가 고장나는 것으로부터 방지될 수 있다.
도 2a 및 2b를 참고하면, 2 ×1014 ohm/sq 미만 또는 108 ohm/sq 미만의 시트 저항을 갖는 전기 전도성이며 광학적으로 투명한 나노구조 필름 COM이 상부 편광판 POL2의 내부, 상부 측 또는 하부 측 상에서 형성될 수 있다. 나노구조 필름 COM은 108 ohm/sq 이하의 시트 저항을 갖는 전기 전도성 스페이서 SPC를 이용하여 하우징 MD의 차폐용 케이스에 전기적으로 연결될 수 있다. 스페이서 SPC의 양 표면은 전기 전도성의 점착성 물질(예를 들어, 나노구조 필름을 포함하는)로 코팅될 수 있다. 차폐용 케이스에 접착시킨 후에, 스페이서 SPC는, 차폐용 케이스 상에 제공된 톱니멈춤쇠 및 후크를 이용하여 하부 케이스와 함께 조립되는 경우 압착되고 고정될 수 있다. 하우징 MD의 상기 차폐용 케이스는 드라이버 회로 기판의 프레임 지면에 연결될 수 있고, 인터페이스 커넥터 터미널을 통해 접지 전위에 연결될 수 있다. 이러한 구조 때문에, IPS LCD 디바이스 외측으로부터의 정전기는 나노구조 필름 COM 내에서 확산되어 스페이서 SPC를 통해 하우징 MD의 차폐용 케이스 내로 유동할 수 있고, 따라서 디스플레이의 품질이 정전기에 의해 열화되지 않을 수 있다.
도 3a, 3b 및 3c를 참고하면, 나노구조 필름 COM은 접착제 중에 매립되어 편광판 POL2과 상부 기판 SUB2 사이에서 접착층을 형성할 수 있다(도 2b 참조). 이러한 접착층은 편광판 POL2과 상부 기판 SUB2을 결합시키는 전도성 접착제로서 제공될 수 있다. 그 내부의 나노구조는 무작위이거나 배향될 수 있다(예를 들어, 광학적 편광 효과를 제공하거나 개선하도록 정렬될 수 있다). 추가적으로 또는 대안적으로, 나노구조 필름은 예를 들어 격자로서 패턴화될 수 있다(도 3c 참조). 격자 패턴은 예를 들어, 디바이스를 통한 더 큰 광학적 투과가 허용되도록 격자 부재가 픽셀 사이에 위치하는 경우(즉, 픽셀 위에 놓이는 영역이 나노구조 필름으로 완전하게 덮히지 않는 경우)에 유리할 수 있다. 상기 패턴은 나노구조 필름의 형성 전(예를 들어, 리프트-오프 기술을 이용하여), 동안(예를 들어, 패턴화된 전사 스탬프, 잉크젯 인쇄, 플렉소인쇄 및/또는 그라비아 인쇄를 이용하여) 및/또는 후(예를 들어, 레이저 박리 또는 리소그래피 및 에칭을 이용하여)에 형성될 수 있다.
예시적인 구체예에서, 나노구조 필름은 상호연결된 네트워크의 탄소 나노튜브를 포함한다. 도 1b를 참조하면, 투영 부분(projection)은 상기 필름이 요구된 시트 저항 내역을 충족하면서 매우 높은 투명도(예를 들어, 98% 초과)를 나타낼 수 있음을 나타낸다. 유니딤 OE 등급의 나노튜브는 전형적으로 CVD-성장된 FWNT를 포함한다. 이것을 포함하는 필름을, 나노튜브를 트리톤-X 계면활성제로 분산시키고, 분산액을 유리 기판(예를 들어, SUB2) 상으로 슬롯-다이 코팅시킴으로써 제작하였다. 생성되는 나노구조 필름을 후속하여, 편광판 POL2를 유리 기판 SUB2에 결합시키기 위한 접착제로 코팅하였다.
하나의 구체예에서, IPS LCD 디바이스의 다른 전도성 소자는 나노구조 필름, 예를 들어 픽셀 전극, 반대 전극, 소스 전극 및 드레인 전극을 포함할 수 있다. LCD 픽셀 전극의 제작은, 공동 계류 중인 명칭 "투명하고 전도성인 나노구조-필름 픽셀 전극 및 이의 제조 방법"의 미국 출원 번호 11/778,535호(출원일: 2007년 7월 16일)에 기재되어 있으며, 상기 출원서의 내용은 본원에 참고로 포함된다. 도 4를 참고하면, 나노구조-필름 픽셀 전극 및 반대 전극은 예를 들어 S-TFT, S-IPS, AS-IPS 및 IPS-Pro와 같은 다양한 IPS 디자인에 따라 패턴화될 수 있다.
하나의 구체예에서, IPS LCD 디바이스의 반도체 소자는 나노구조 필름, 예를 들어 활성 매트릭스 IPS LCD 디바이스 내의 박막 트랜지스터(TFT)의 반도체 채널을 포함할 수 있다. 나노구조-필름 TFT의 제작은, 명칭: "생체분자 공정의 전자적 감지"의 미국 출원 번호 10/431,963호(출원일: 2003년 5월 8일)에 기재되어 있으며, 상기 출원서의 내용은 본원에 참고로 포함된다.
도 5a 및 5b를 참고하면, 나노구조 필름은 본 발명의 구체예에 따른 LCD 디바이스 내의 다른 층들 사이에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 나노구조 필름은 예시적인 최상단 기판(도 5a) 및/또는 바닥 기판(도 5b) LCD 디바이스 층 중 임의의 것에 인접하거나 이들 사이에 증착되어, 정전기에 대한 차폐 기능을 제공할 수 있다. 나노구조 필름은 접착제와 배합되고/되거나 이로 코팅될 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 나노구조 필름은 도시된 층 중 하나 이상의 부분을 형성할 수 있다(예를 들어, 나노튜브가 편광되는 층 내로 혼입될 수 있다).
IPS LCD 디바이스에 부가하여, 본 발명의 나노구조 필름은 다른 디바이스 아키텍쳐(예를 들어, 꼬인 네마틱(TN), 수직 정렬(VA), 다중-도메인 수직 정렬(MVA), 패턴화된 수직 정렬(PVA), 등)에 적용될 수 있다. 특정 아키텍쳐는 도 5a 및 5b(예를 들어, 광시야각 층)에 도시되지 않은 층들을 혼입하고 있을 것이지만, 그럼에도 불구하고 본 발명에 따른 나노구조 필름은 그러한 도시되지 않은 층들의 존재 하에서 혼입될 수 있을 것임을 주목하길 바란다.
본 발명을, 바람직한 특징 및 구체예를 참고로 이상에서 설명하였다. 그러나, 당업자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 이러한 바람직한 구체예에 변형 및 변형이 이루어질 수 있음을 인식할 것이다.

Claims (35)

  1. a) 트리아세틸 셀룰로오스(TAC)를 포함하는 층, b) 편광층, c) 접착층, d)보호층, e) 섬광방지층(anti-glare layer), f) 반사방지층, 및 g) 대전방지층 중 하나 이상의 부분에 인접하거나 이 부분을 형성하는 증착된 전기전도성이며 광학적으로 투명한 나노구조 필름을 포함하는 LCD 디바이스.
  2. 제 1항에 있어서, 나노구조 필름이 정전기에 대한 차폐 기능을 제공하는 LCD 디바이스.
  3. a) 동일평면 스위칭(in-plane switching: IPS) 액정 디스플레이(LCD); 및
    b) 전기 전도성이고 광학적으로 투명한 나노구조 필름을 포함하는 디바이스.
  4. 제 3항에 있어서, 나노구조 필름이 정전기에 대한 차폐 기능을 제공하는 디바이스.
  5. 제 3항에 있어서, 나노구조 필름이 투명 기판의 표면 상에 위치하는 디바이스.
  6. 제 3항에 있어서, 나노구조 필름이 상부 편광판과 투명 기판 사이에, 또는 상부 편광판의 한 면 상에 위치하며, 상기 상부 편광판은 LCD의 보여지는 면(viewed side)에 위치하는 디바이스.
  7. 제 3항에 있어서, 나노구조 필름이 2 ×1014 ohms/sq 미만의 저항을 갖는 디바이스.
  8. 제 3항에 있어서, 나노구조 필름이 2 ×108 ohms/sq 미만의 저항을 갖는 디바이스.
  9. 제 3항에 있어서, 나노구조 필름이 접착제 중에 매립되는(embedded) 디바이스.
  10. 제 3항에 있어서, 나노구조 필름이 패턴화되는 디바이스.
  11. 제 3항에 있어서, 나노구조 필름이 정렬되는 나노구조를 포함하는 디바이스.
  12. 제 3항에 있어서, 나노구조 필름이 광학적 편광 효과를 제공하는 나노구조를 포함하는 디바이스.
  13. 제 6항에 있어서, 상부 편광판이 광학적 편광 효과를 제공하는 나노구조를 포함하는 나노구조 필름을 포함하는 디바이스.
  14. 제 3항에 있어서, 픽셀 전극 및 반대 전극을 추가로 포함하며, 상기 픽셀 전극, 반대 전극, 또는 이둘 모두는 나노구조 필름을 포함하는 디바이스.
  15. 제 3항에 있어서, 나노구조 필름이 도펀트를 추가로 포함하는 디바이스.
  16. 제 15항에 있어서, 도펀트가 요오딘(I2), 브로민(Br2), 중합체 지지된 브로민(Br2), 안티몬 펜타플루오라이드(SbF5), 포스포러스펜타클로라이드(PCl5), 바나듐 옥시트리플루오라이드(VOF3), 은(II) 플루오라이드(AgF2), 2,1,3-벤즈옥사디아졸-5-카르복실산, 2-(4-비페닐일)-5-페닐-1,3,4-옥사디아졸, 2,5-비스-(4-아미노페닐)-1,3,4-옥사디아졸, 2-(4-브로모페닐)-5-페닐-1,3,4-옥사디아졸, 4-클로로-7-클로로설포닐-2,1,3-벤즈옥사디아졸, 2,5-디페닐-1,3,4-옥사디아졸, 5-(4-메톡시페닐)-1,3,4-옥사디아졸-2-티올, 5-(4-메틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸-2-티올, 5-페닐-1,3,4-옥사디아졸-2-티올, 5-(4-피리딜)-1,3,4-옥사디아졸-2-티올, 메틸 비올로젠 디클로라이드 히드레이트, 풀러렌-C60, N-메틸풀레로피롤리딘, N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-디페닐벤지딘, 트리에틸아민(TEA), 트리에탄올아민(TEA)-OH, 트리옥틸아민, 트리페닐포스핀, 트리옥틸포스핀, 트리에틸포스핀, 트리나프틸포스핀, 테트라디메틸아미노에텐, 트리스(디에틸아미노)포스핀, 펜타센, 테트라센, N,N'-디-[(1-나프틸)-N,N'-디페닐]-1,1'-비페닐)-4,4'-디아민 (승화형(sublimed grade)), 4-(디페닐아미노)벤즈알데히드, 디-p-톨릴아민, 3-메틸디페닐아민, 트리페닐아민, 트리스[4-(디에틸아미노)페닐]아민, 트리-p-톨릴아민, 아크라딘 오렌지 염기, 3,8-디아미노-6-페닐페난트리딘, 4-(디페닐아미노)벤즈알데히드 디페닐히드라존, 폴리(9-비닐카르바졸), 폴리(1-비닐나프탈렌), 트리페닐포스핀, 4-카르복시부틸)트리페닐포스포늄 브로마이드, 테트라부틸암모늄 벤조에이트, 테트라부틸암모늄 히드록사이드 30-히드레이트, 테트라부틸암모늄 트리요오다이드, 테트라부틸암모늄 비스-트리플루오로메탄설폰이미데이트, 테트라에틸암모늄 트리플루오로메탄설포네이트,올레움(H2SO4-SO3 ), 트리플산 및 매직산(magic acid)으로 구성되는 군으로부터 선택되는 디바이스.
  17. 제 15항에 있어서, 도펀트가 필름에 공유 결합되는 디바이스.
  18. 제 15항에 있어서, 도펀트가 필름에 비공유 결합되는 디바이스.
  19. 제 15항에 있어서, 도펀트가 안정화제와 함께 필름에 결합되는 디바이스.
  20. 제 19항에 있어서, 안정화제가 루이스 산이고 도펀트가 루이스 염기인 디바이스.
  21. 제 19항에 있어서, 안정화제가 루이스 염기이고 도펀트가 루이스 산인 디바이스.
  22. 제 19항에 있어서, 안정화제가 폴리(4-비닐피리딘) 및 트리-페닐 아민으로 구성되는 군으로부터 선택된 분자인 디바이스.
  23. 제 3항에 있어서, 나노구조 필름이 하나 이상의 캡슐화 층으로 코팅되는 디바이스.
  24. 제 23항에 있어서, 캡슐화 층이 플루오로중합체, 아크릴, 실란, 폴리이미드, 폴리에스테르 및 폴리비닐알킬 비닐 에테르로 구성되는 군으로부터 선택된 중합체인 디바이스.
  25. 제 3항에 있어서, 나노구조 필름이 둘 또는 그 초과의 캡슐화 층으로 코팅된, 코팅된 필름인 디바이스.
  26. 제 25항에 있어서, 캡슐화 층이 플루오로중합체, 아크릴, 실란, 폴리이미드, 폴리에스테르 및 폴리비닐알킬 비닐 에테르로 구성되는 군으로부터 선택된 중합체인 디바이스.
  27. 제 3항에 있어서, 나노구조 필름이 주문형(application-specific) 첨가제를 포함하는 디바이스.
  28. 제 27항에 있어서, 주문형 첨가제가 적외선 흡수체 또는 자외선 흡수체인 디바이스.
  29. 제 3항에 있어서, 나노구조 필름이 투명 기판 상에 위치하고, 상기 기판은 유리, 엘라스토머 및 플라스틱으로 구성되는 군으로부터 선택되는 디바이스.
  30. 제 3항에 있어서, 나노구조 필름이 투명 기판 상에 위치하고, 상기 기판은 포화 고무, 불포화 고무, 열가소성 엘라스토머(TPE), 열가소성 가황물(TPV), 폴리우레탄 고무, 폴리설파이드 고무, 레질린(resilin) 및 엘라스틴(elastin)으로 구성되는 군으로부터 선택된 엘라스토머인 디바이스.
  31. 제 3항에 있어서, 나노 필름이 투명한 기판 상에 위치하고, 상기 기판은 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA), 폴리올레핀, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 폴리카보네이트(PC) 및 폴리에테르설폰(PES)으로 구성되는 군으로부터 선택된 플라스틱인 디바이스.
  32. 제 3항에 있어서, 나노구조 필름을 포함하는 반도체 소자를 추가로 포함하는 디바이스.
  33. 나노구조 필름 및 접착제를 포함하는 액정 디스플레이(LCD) 디바이스로서, 상기 접착제가 필름을 투과하여 나노구조-접착제 복합체를 형성하고, 상기 나노구조-접착제 복합체는 광학적으로 투명하고 전기 전도성인, 액정 디스플레이(LCD) 디바이스.
  34. 제 33항에 있어서, LCD 디바이스가 꼬인 네마틱(twisted nematic: TN), 수직 정렬(VA), 다중-도메인 수직 정렬(MVA), 및 패턴화된 수직 정렬(PVA)로 구성되는 군으로부터 선택된 디바이스 아키텍쳐를 갖는 LCD 디바이스.
  35. 전기 전도성이며 광학적으로 투명한 나노구조 필름을 포함하는 LCD 디바이스로서, LCD 디바이스가 꼬인 네마틱(TN), 수직 정렬(VA), 다중-도메인 수직 정렬(MVA), 및 패턴화된 수직 정렬(PVA)로 구성되는 군으로부터 선택된 디바이스 아키텍쳐를 갖는, LCD 디바이스.
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