显示元件的制作方法
本申请涉及一种显示元件、其制造方法及其用途。
本申请要求基于2015年6月12日提交的韩国专利申请第10-2015-0083449号和2015年6月15日提交的韩国专利申请第10-2015-0083961号的优先权益，其公开内容通过引用整体并入本文。
背景技术：
近年来，随着社会成为成熟的信息时代，用于处理和显示大量信息的显示领域已得到了迅速的发展，并且因此开发出了各种显示装置。
这样的显示装置的具体实例可包括液晶显示装置(lcd)、有机发光装置(oled)、等离子体显示装置(pdp)、场致发射显示装置(fed)、电致发光显示装置(eld)、电化学显示装置(ecd)、电泳显示器(epd)或悬浮颗粒显示装置(spd)等，这些显示装置被广泛使用，同时表现出减薄、减轻和低功耗的优异性能。
这样的显示装置通过使用如下方法制造：将包括间隔件等的阻挡肋图案(barrierribpattern)和粘合剂层设置在彼此间隔设置的基板之间以保持单元间隙(cellgap)，并根据期望的驱动模式注入相应材料。
此时，可以增加粘合剂层的厚度以改善粘合力，但是可能存在驱动电压随着粘合剂层的厚度增加而增加的问题。
因此，对制造可以确保优异的光学特性同时具有适当厚度范围的显示装置存在越来越多的需求。
[现有技术文件]
(专利文件1)韩国特许专利公开第2010-0083246号
技术实现要素：
技术问题
本申请提供了一种显示元件、其制造方法及其用途。
特别地，本申请提供了一种显示元件，其能够有效地克服包括垂直取向粘合剂层的显示元件的问题，特别是在增加厚度以提高粘合特性时可能发生的驱动电压增加的问题。
本申请还提供了这样的显示元件的用途，例如，包括所述显示元件的显示装置。
技术方案
本申请涉及一种显示元件、其制造方法及其用途。
通过将预定量的功能性纳米颗粒并入垂直取向粘合剂层中以向垂直取向粘合剂层赋予导电特性或者提供预定的介电常数值，根据本申请的显示元件可以有效地诱导将电场施加到中间层中，从而产生减小单元间隙偏差的效果，并最终降低显示元件的驱动电压。
即，在显示元件中，其包括第一基板；与所述第一基板相对布置的第二基板；以及设置在所述第一基板与所述第二基板之间的中间层，本申请的特征在于包括将所述第一基板和所述第二基板接合且包含功能性纳米颗粒的垂直取向粘合剂层。
在本申请中，术语“显示元件”可以指通过在上基板与下基板之间具有包含通过外部作用能够透射或阻挡光的物质或者通过外部作用能够发光的物质的层而形成为可用于显示装置的一种配置的元件。
本文的术语“垂直取向粘合剂层”可以指包含垂直取向粘合剂的层，所述垂直取向粘合剂具有能够粘附第一基板和第二基板，同时赋予存在于中间层中的物质垂直取向力的粘合力。
图1示出了根据本申请的一个示例性显示元件。
具体地，在图1中，公开了一种显示元件，其包括设置在第一基板(100)与第二基板(200)之间的中间层(300)。此外，所述显示元件还可包括用于保持第一基板(100)与第二基板(200)之间的单元间隙的阻挡肋图案(400)。
本申请的显示元件包括第一基板和与所述第一基板相对布置的第二基板。
在一个实例中，如图1所示，第一基板(100)和第二基板(200)可包括基材层(101，201)和形成在所述基材层(101，201)上的电极层(102，202)。
第一基板和第二基板可包括例如基材层。
作为基材层，可以使用适用于显示元件的已知材料而没有限制。在一个实例中，作为基材层，可以使用具有膜形状的基材层。
具体地，作为基材层，可以使用玻璃膜、硅膜、无机膜或塑料膜等，但不限于此。无机膜可以指包含无机物质如石英或ito(铟锡氧化物)的膜。作为基材层，可以使用光学各向同性的基材层或光学各向异性的基材层，例如延迟层等。
在一个实例中，硅膜可以是结晶、半结晶或非晶硅膜。
在一个实例中，作为塑料基材层，可示举例tac(三乙酰纤维素)；cop(环烯烃共聚物)，例如降冰片烯衍生物；pmma(聚(甲基丙烯酸甲酯))；pc(聚碳酸酯)；pe(聚乙烯)；pp(聚丙烯)；pva(聚乙烯醇)；dac(二乙酰纤维素)；pac(聚丙烯酸酯)；pes(聚醚砜)；peek(聚醚醚酮)；pps(聚苯砜)；pei(聚醚酰亚胺)；pen(聚萘二甲酸乙二醇酯)；pet(聚对苯二甲酸乙二醇酯)；pi(聚酰亚胺)；psf(聚砜)；par(聚芳酯)；或非晶氟树脂等。
在基材层中，如果需要，还可以存在金、银或硅化合物(例如二氧化硅或一氧化硅)的涂层或者诸如减反射层的涂层。
在一些情况中，基材层可以是具有预定弹性模量的柔性层。在一个实例中，基材层可以是弹性模量为0.05mpa至5000mpa或0.5mpa至2500mpa的柔性层。
第一基板和第二基板可包括例如电极层。电极层可以用于施加外部作用如电场，使得包含在中间层中的光调制材料可以透射或阻挡入射光，或者使得包含在中间层中的发光材料自身可以发光。
在一个实例中，电极层可以包含但不限于导电聚合物、导电金属、导电纳米线或金属氧化物如ito(铟锡氧化物)。
电极层可以是例如通过沉积导电聚合物、导电金属、导电纳米线或金属氧化物如ito(铟锡氧化物)而形成的层。
本申请的显示元件包括设置在第一基板与第二基板之间的垂直取向粘合剂层。
当将第一基板和第二基板接合在一起时，垂直取向粘合剂层赋予两个基板适当的粘合性以起到确保显示元件的耐久性的作用，同时赋予存在于中间层中的材料垂直取向特性，由此显示元件整体上可以具有垂直取向驱动特性。
垂直取向粘合剂层包含功能性纳米颗粒。
在此，术语“功能性纳米颗粒”是指具有改变垂直取向粘合剂层的电特性的功能(例如赋予垂直取向粘合剂层导电特性或预定介电常数值)的纳米尺寸颗粒。
此外，最终，降低显示元件的驱动电压的效果可以根据功能性纳米颗粒的包含和含量范围而变化。
在一个实例中，垂直取向粘合剂层可以以0.005重量％至60重量％的比率包含功能性纳米颗粒。在一个特定实例中，垂直取向粘合剂层可以以0.05重量％至50重量％或0.1重量％至40重量％的比率包含功能性纳米颗粒。在上述范围内，可以确保期望的驱动电压降低特性。
功能性纳米颗粒的类型没有特别限制，只要其满足上述限定并且可以向显示元件提供驱动电压降低特性即可，但是例如，可以例示为导电纳米颗粒或介电纳米颗粒等。
在本申请中，术语“导电颗粒”是指导电并且表现出预定电导率的颗粒。为了方便起见，导电颗粒被称为颗粒，但是其形状和外观没有特别限制。
导电颗粒用于赋予垂直取向粘合剂层预定电导率，例如，电导率可为1.0×101s/m或更大。在另一实例中，电导率可为1.0×102s/m或更大、1.0×103s/m或更大、1.0×104s/m或更大、或者1.0×105s/m或更大。考虑到赋予垂直取向粘合剂层高电导率的目的，导电颗粒的电导率的上限没有特别限制，但是可为例如1.0×1012s/m或更小。
在本申请中，术语“介电颗粒”是指具有预定介电常数的作为具有保持电的功能的材料的颗粒。为了方便起见，介电颗粒被称为颗粒，但其形状和外观没有特别限制。
功能性纳米颗粒的形状可以是管、线、棒或环形式以及颗粒形式。
在一个实例中，功能性纳米颗粒可具有球形纳米颗粒、纳米管、纳米线、纳米棒或纳米环形状。在此，术语“纳米环”可以指如下纳米结构，其是球形纳米颗粒，但是包括中空部分，从而整体上是环形。
在一个实例中，功能性纳米颗粒可为球形纳米颗粒。
具体地，功能性纳米颗粒可以例示为ito纳米颗粒、ag纳米线或二氧化硅纳米颗粒等，但不限于此。
在本申请中，在上述功能性颗粒中，可以适当地采用与下述粘合树脂具有适当的相容性并因此具有可以均匀分散在垂直取向粘合剂层中的物理特性的功能性颗粒并使其包含在垂直取向粘合剂层中。
本申请的垂直取向粘合剂层可以通过以预定含量范围包含上述功能性纳米颗粒而向垂直取向粘合剂层提供导电特性或预定介电常数值。具体地，垂直取向粘合剂层可以根据是否包含功能性纳米颗粒而表现出预定的电导率差异或介电常数差异。
在一个实例中，垂直取向粘合剂层可以包含功能性纳米颗粒以满足下式1。
[式1]
gix100≤gn≤1x1010s/m
在上述式1中，gn表示包含功能性纳米颗粒的垂直取向粘合剂层的电导率值(s/m)，gi表示不含功能性纳米颗粒的垂直取向粘合剂层的电导率值(s/m)。
当将满足上述式1的垂直取向粘合剂层包括在显示元件中时，可以有效地诱导将电场施加到中间层中，从而实现显著降低单元间隙差的效果，并且最终实现降低显示元件的驱动电压的效果。
具体地，在垂直取向粘合剂层中通过包含具有预定电导率的功能性颗粒而可获得的电导率值可以是在垂直取向粘合剂层中不含功能性颗粒时可获得的电导率值的100倍或更大、110倍或更大、120倍或更大、130倍或更大、140倍或更大、或者150倍或更大。在上述范围内，可以促进将电场施加到中间层，并且可以表现出期望的驱动电压降低效果。
更具体地，垂直取向粘合剂层的电导率值可为例如1.0×10-5s/m或更大。在上述电导率范围内，粘合剂层与中间层相比具有相对低的电阻值，使得可以促进将电场施加到中间层。在另一实例中，粘合剂层的电导率可为2.0×10-5s/m或更大、或者2.1×10-5s/m或更大。电导率值的上限没有特别限制，并且可为例如1×1010s/m或更小。
在另一实例中，垂直取向粘合剂层可包含功能性纳米颗粒以满足下式2。
[式2]
cix1.5≤cn≤50
在上述式2中，cn表示包含功能性纳米颗粒的垂直取向粘合剂层的介电常数值，ci表示不含功能性纳米颗粒的垂直取向粘合剂层的介电常数值。
即，在垂直取向粘合剂层中通过包含预定量的功能性颗粒而可获得的介电常数值可以是在垂直取向粘合剂层中不含功能性颗粒时可获得的介电常数值的1.5倍或更大、1.6倍或更大、1.7倍或更大、1.8倍或更大、1.9倍或更大、或者2倍或更大。在上述范围内，可以促进将电场施加到中间层，并且可以表现出期望的驱动电压效果。
具体地，垂直取向粘合剂层的介电常数值可为例如3.00或更大。在上述介电常数范围内，粘合剂层具有相对低的电阻值，使得可以促进将电场施加到中间层。在另一实例中，垂直取向粘合剂层的介电常数可为3.50或3.70或更高。介电常数值的上限没有特别限制，并且可为例如50或更小。
当垂直取向粘合剂层包含功能性纳米颗粒以满足上述式1或2时，可以确保显示元件的期望驱动电压降低特性。
垂直取向粘合剂层还可包含垂直取向的基于有机硅的粘合剂以赋予粘合特性。
在一个实例中，垂直取向的基于有机硅的粘合剂可为包含可固化有机硅化合物的组合物的固化产物。
可固化有机硅化合物的种类没有特别限制，例如，可以使用可热固化有机硅化合物或可紫外线固化有机硅化合物。
在一个实例中，可固化有机硅化合物可以是可加成固化有机硅化合物。
具体地，可加成固化有机硅化合物可以例示为(1)分子中包含至少两个烯基的有机聚硅氧烷和(2)分子中包含至少两个与硅键合的氢原子的有机聚硅氧烷，但不限于此。上述有机硅化合物可以例如在下述催化剂的存在下通过加成反应形成固化产物。
可以用于本申请的有机聚硅氧烷(1)的更具体实例可包括：在分子链的两端以三甲基硅氧烷基团封端的二甲基硅氧烷-甲基乙烯基硅氧烷共聚物，在分子链的两端以三甲基硅氧烷基团封端的甲基乙烯基聚硅氧烷，在分子链的两端以三甲基硅氧烷基团封端的二甲基硅氧烷-甲基乙烯基硅氧烷-甲基苯基硅氧烷共聚物，在分子链的两端以二甲基乙烯基硅氧烷基团封端的二甲基聚硅氧烷，在分子链的两端以二甲基乙烯基硅氧烷基团封端的甲基乙烯基聚硅氧烷，在分子链的两端以二甲基乙烯基硅氧烷基团封端的二甲基硅氧烷-甲基乙烯基硅氧烷共聚物，在分子链的两端以二甲基乙烯基硅氧烷基团封端的二甲基硅氧烷-甲基乙烯基硅氧烷-甲基苯基硅氧烷共聚物，包含由r1-2sio1/2表示的硅氧烷单元、由r12r2sio1/2表示的硅氧烷单元和由sio4/2表示的硅氧烷单元的有机聚硅氧烷共聚物，包含由r12r2sio1/2表示的硅氧烷单元和由sio4/2表示的硅氧烷单元的有机聚硅氧烷共聚物，包含由r1r2sio2/2表示的硅氧烷单元和由r1sio3/2表示的硅氧烷单元或由r2sio3/2表示的硅氧烷单元的有机聚硅氧烷共聚物，及其两种或更多种的混合物，但不限于此。
在此，r1是除烯基以外的烃基，具体地，可为烷基，例如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基或庚基；芳基，例如苯基、甲苯基、二甲苯基或萘基；芳烷基，例如苄基或苯乙基；卤素取代的烷基，例如氯甲基、3-氯丙基或3,3,3-三氟丙基，等等。
在此，r2也是烯基，具体地，可为乙烯基、烯丙基、丁烯基、戊烯基、己烯基或庚烯基等。
可以用于本发明的有机聚硅氧烷(2)的更具体实例可包括：在分子链的两端以三甲基硅氧烷基团封端的甲基氢聚硅氧烷，在分子链的两端以三甲基硅氧烷基团封端的二甲基硅氧烷-甲基氢共聚物，在分子链的两端以三甲基硅氧烷基团封端的二甲基硅氧烷-甲基苯基硅氧烷-甲基苯基硅氧烷共聚物，在分子链的两端以二甲基氢硅氧烷基团封端的二甲基聚硅氧烷，在分子链的两端以二甲基氢硅氧烷基团封端的二甲基硅氧烷-甲基苯基硅氧烷共聚物，在分子链的两端以二甲基氢硅氧烷基团封端的甲基苯基聚硅氧烷，包含由r13sio1/2表示的硅氧烷单元、由r12hsio1/2表示的硅氧烷单元和由sio4/2表示的硅氧烷单元的有机聚硅氧烷共聚物，包含由r12hsio1/2表示的硅氧烷单元和由sio4/2表示的硅氧烷单元的有机聚硅氧烷共聚物，包含由r1hsio2/2表示的硅氧烷单元和由r1sio3/2表示的硅氧烷单元或由hsio3/2表示的硅氧烷单元的有机聚硅氧烷共聚物，及其两种或更多种的混合物，但不限于此。在此，r1是除烯基以外的烃基，具体地，可为烷基，例如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基或庚基；芳基，例如苯基、甲苯基、二甲苯基或萘基；芳烷基，例如苄基或苯乙基；卤素取代的烷基，例如氯甲基、3-氯丙基或3,3,3-三氟丙基，等等。
可以包含在垂直取向粘合剂层中的垂直取向有机硅粘合剂的类型没有特别限制，可以根据预期用途来适当选择，例如，可以适当地选择并使用固体粘合剂、半固体粘合剂、弹性粘合剂或液体粘合剂。固态粘合剂、半固体粘合剂或弹性粘合剂可以被称为所谓的压敏粘合剂(psa)，并且可以在粘附待接合的对象之前进行固化。液体粘合剂可以被称为所谓的光学透明树脂(ocr)，并且可以在粘附待接合的对象之后进行固化。
在一个更具体的实例中，作为包含在垂直取向粘合剂层中的粘合树脂，可以使用为psa型粘合剂的聚二甲基硅氧烷粘合剂或聚甲基乙烯基硅氧烷粘合剂，并且可以使用为具有垂直取向力的ocr型粘合剂的烷氧基有机硅粘合剂，但不限于此。
考虑到功能性颗粒是否可以均匀地分散在垂直取向粘合剂层中以确保垂直取向粘合剂层的期望电导率值或介电常数值，粘合树脂可以选自上述那些。
垂直取向粘合剂层的厚度可以考虑光学特性等根据基板之间的单元间隙差适当地选择，例如可以为0.1μm至100μm。根据本申请的垂直取向粘合剂层可以实现适当的驱动电压降低效果同时保持所述厚度范围。
本申请的显示元件包括中间层。中间层位于第一基板与第二基板之间。
在本申请中，术语“中间层”可以指设置在显示元件的上基板与下基板之间的层，其形成为能够根据是否施加外部作用而透射或阻挡光，或者发光。
在本申请中，术语“外部作用”可以指所有外部因素，例如外部电压等，其可影响包含在中间层中的物质(例如光调制材料或发光材料)的行为。因此，没有外部作用的状态可以指其中未施加外部电压等的状态。
在一个实例中，中间层可为包含光调制材料的光调制层或包含发光材料的发光层。
在本申请中，术语“光调制层”可以指包含光调制材料的层，其能够根据是否施加外部作用而透射或阻挡光。
在一个实例中，光调制层可为液晶层、电致变色材料层、电泳材料层或分散颗粒取向层。
具体地，中间层可以是包含液晶化合物作为光调制材料的液晶层。当光调制层是液晶层时，显示元件可以是液晶显示元件，其中液晶化合物在液晶层中的取向根据是否施加外部作用而改变，从而散射或透射光。
当光调制层是液晶层时，液晶层包含液晶化合物。
在一个实例中，液晶化合物可以以例如其中取向可转变的状态存在。术语“取向可转变”可以指液晶化合物的取向方向可以通过外部作用改变。
例如，液晶化合物可以是这样的液晶化合物，其取向可转变，使得液晶化合物在垂直取向状态下的取向方向也可以通过外部作用来转变，并且当外部作用消失时液晶化合物再次返回垂直取向状态的取向。
液晶化合物可以是介晶化合物(mesogeniccompound)。
在本申请中，术语“介晶化合物”是指具有介晶结构的化合物，术语“介晶元(mesogen)”是指能够诱导晶体结构有序的结构，其中介晶元的类别通常可以包括已知能够在液晶化合物中诱导分子取向至给定方向上任何类型的刚性结构。
本申请中可用的介晶化合物的种类没有特别限制。在一个实例中，本申请可以使用例如作为已知液晶化合物的向列化合物、近晶化合物、胆甾醇型化合物等作为介晶化合物。
在一个实例中，介晶化合物可以是没有反应性基团的非反应性介晶化合物。
介晶化合物的非常折射率(ne)与正常折射率(no)之差(δn＝ne-no)可为例如约0.05至3、约0.05至2.5、约0.05至2、约0.05至1.5、或约0.07至1.5。在这样的范围中，液晶组合物可以应用于各种光调制装置以表现出适当的性能。除非另外指出，否则本申请中的折射率是指波长为约550nm的光的折射率。
介晶化合物可为例如在本领域中被称为所谓的n-型液晶的化合物，其中非常介电各向异性(εe)与正常介电各向异性(εo)之差(δε＝εe-εo)呈现负值。
在一个实例中，介晶化合物的非常介电各向异性(εe)与正常介电各向异性(εo)之差(δε＝εe-εo)可为约-40或更大、约-35或更大、约-30或更大、或者约-25或更大。此外，介电各向异性之差(δε＝εe-εo)的上限没有特别限制，并且可为约-15或更小、约-10或更小、约-8或更小、约-6或更小、约-4或更小、约-3.5或更小、或者约-3或更小。
介晶化合物中的介电各向异性的范围没有特别限制，只要其表现出上述差(δε＝εe-εo)即可，例如非常介电各向异性(εe)可为约1至5，并且正常介电各向异性(εo)可为约4至40。
如上所述，介晶化合物可为所谓的n-型液晶，并且非常介电各向异性与正常介电各向异性之差(δε＝εe-εo)的绝对值可为3或更大。
介晶化合物的相变温度也可为至少约20℃、至少约30℃、至少约40℃、或至少约50℃。相变温度的上限没有特别限制，并且可以为约200℃或更低、约150℃或更低、或者约120℃或更低。
可以根据显示元件的驱动模式和原理多样地设置和改变液晶化合物的其他物理特性，并且对于本领域普通技术人员而言，这样的设计变化是显而易见的。
根据显示元件的驱动模式或原理，本申请的液晶层还可以包含诸如聚合物网络和/或各向异性染料的材料。
在一个实例中，液晶层还可包含各向异性染料。
在本申请中，术语“染料”可以指能够在可见光区域内，例如在波长为400nm至800nm的至少一部分或全部范围内集中地(intensively)吸收和/或转换光的材料，并且术语“各向异性染料”可以指能够在可见光区域的至少一部分或全部范围内各向异性地吸收光的材料。
作为各向异性染料，例如，可以使用已知具有能够根据液晶化合物的取向而取向的特性同时具有上述特性的各种染料。
在一个实例中，各向异性染料是在可见光区域内，例如在400nm至800nm内具有最大吸光度的染料，其中可以使用偶氮化合物、蒽醌化合物、酞菁化合物、偶氮甲碱化合物、靛类或硫代靛类化合物、部花青化合物、1,3-双(二氰基亚甲基)茚满化合物、薁化合物、喹酞酮化合物、三苯并二
在一个实例中，各向异性染料可以选自与液晶化合物的溶解度参数差小于约7.4的化合物。溶解度参数是表示两种或更多种化合物的相互作用程度的数值，这意味着化合物之间的溶解度参数差越小，相互作用越大，化合物之间的溶解度参数差越大，相互作用越小。
溶解度参数与化合物的结构有关，并且化合物可以通过具有在上述范围内的溶解度参数差来增加液晶化合物与各向异性染料的相互作用，以提高熔融-混合特性，从而防止各向异性染料在液晶化合物中自身之间聚集，并促进优异的分散性。
各向异性染料的二向色性比可为约1.5至约14。在上述范围内，可以为约3至12，并且在上述范围内，可以为约5至10。在此，二向色性比是通过将平行于聚合物轴的方向上的平面偏振光的吸收率除以垂直方向上的偏振光的吸收率而获得的值，并且可以表示各向异性染料在一个方向上并排布置的程度。通过具有在上述范围内的二向色性比，各向异性染料可以具有足够的与液晶化合物的相容性，使得熔融混合成为可能，并且可以根据液晶化合物的取向诱导各向异性染料的取向。
液晶层中的各向异性染料的比率可以在不损害期望物理特性的范围内适当地进行选择。例如，相对于100重量份的液晶化合物，各向异性染料可以以约0.01重量份至5重量份的比率包含，但是如果需要，可以适当地改变所述比率。
此外，液晶层还可以包含聚合物网络，并且液晶化合物可以分散在聚合物网络中。
即，在所谓的pdlc(聚合物分散液晶)元件的情况下，其中显示元件的驱动方法通过将液晶分散在聚合物基体中而实现，液晶层可以包含聚合物网络和分散在所述聚合物网络中的液晶化合物。
在一个实例中，聚合物网络可以是包含取向化合物的前体的取向网络。术语“包含取向化合物的前体的取向网络”可以指例如包含含有取向化合物的前体的聚合物网络，或者包含经交联或经聚合前体的聚合物网络。
在本申请中，术语“取向化合物”可以指通过例如光照射等取向有序的化合物，其能够通过相互作用如取向有序状态下的各向异性相互作用使相邻液晶化合物取向至预定方向。所述化合物可以是单分子化合物、单体化合物、低聚化合物或多聚化合物。
作为取向化合物，例如可以使用光取向化合物。光取向化合物可以指能够通过光照射例如线性偏振光的照射在预定方向上取向以诱导相邻液晶化合物的取向的化合物。光取向化合物的具体种类在下述垂直取向膜中使用的光取向化合物的种类中进行说明。
液晶层中的聚合物网络的比率可以在不损害期望物理特性的范围内适当地进行选择。例如，液晶层可以包含20重量份至50重量份的聚合物网络和50重量份至80重量份的液晶化合物，但是如果有需要，可适当地改变所述比率。
当显示元件的驱动方法是包含液晶化合物和通过液晶化合物取向的各向异性染料的宾-主(guest-host)液晶层时，液晶层的液晶部分也可以仅包含液晶化合物和各向异性染料。
当包括在本申请的显示元件中的中间层为例如液晶层时，显示元件还可包括垂直取向膜。此外，垂直取向膜可以与液晶层接触以使液晶化合物在液晶层中垂直取向。
具体地，如图2所示，当光调制层是液晶层时，根据本申请的显示元件可具有这样的结构，其中垂直取向膜设置在液晶层的任一侧上并且垂直取向粘合剂层设置在另一侧上。
在一个实例中，垂直取向膜是光取向膜，其可包含光取向化合物。
在取向膜中，光取向化合物可以以取向成具有方向性的状态，例如以与取向膜的平面垂直取向的状态存在。
光取向化合物可以是单分子化合物、单体化合物、低聚化合物或多聚化合物。此外，光取向化合物可以是包含光敏部分的化合物。
具体地，作为光取向化合物，可以使用通过顺式-反式光异构化取向的化合物，通过光裂解如断链或光氧化取向的化合物，通过光交联或光聚合如[2+2]环加成、[4+4]加成环化或光二聚取向的化合物，通过光弗里斯重排(photo-friesrearrangement)取向的化合物，或者通过开环/闭环反应取向的化合物等。
作为通过顺式-反式光异构化取向的化合物，例如，可以例示偶氮化合物如磺化重氮染料或偶氮聚合物、或者芪化合物等。
作为通过光裂解取向的化合物，可以例示环丁烷-1,2,3,4-四羧酸二酐；芳香族聚硅烷或聚酯；聚苯乙烯；或者聚酰亚胺等。
作为通过光交联或光聚合取向的化合物，可以例示肉桂酸酯化合物、香豆素化合物、肉桂酰胺化合物、四氢邻苯二甲酰亚胺化合物、马来酰亚胺化合物、二苯甲酮化合物、二苯基乙炔化合物、具有查耳酮基(chalconyl)部分作为光敏部分的化合物(在下文中称为查耳酮化合物)、或具有蒽基(anthracenyl)部分的化合物(在下文中称为蒽基化合物)等。
光取向化合物可以是单分子化合物、单体化合物、低聚化合物或多聚化合物，或者可以是光取向化合物与聚合物的共混物形式。在此，低聚化合物或多聚化合物在主链或侧链上可具有源自上述光取向化合物或上述光敏部分的残基。
作为具有源自光取向化合物或光敏部分的残基或者能够与光取向化合物混合的聚合物，可以例示聚降冰片烯、聚烯烃、聚芳酯、聚丙烯酸酯、聚(甲基)丙烯酸酯、聚酰亚胺、聚(酰胺酸)、聚马来酰亚胺、聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酰胺、聚乙烯基醚、聚乙烯基酯、聚苯乙烯、聚硅氧烷、聚丙烯腈或聚甲基丙烯腈等，但不限于此。
作为可以包含在取向化合物中的聚合物，通常可以例示聚降冰片烯肉桂酸酯、聚降冰片烯烷氧基肉桂酸酯、聚降冰片烯烯丙氧基肉桂酸酯、聚降冰片烯氟化肉桂酸酯、聚降冰片烯氯化肉桂酸酯或聚降冰片烯二肉桂酸酯等，但不限于此。
当取向化合物是多聚化合物时，所述化合物的数均分子量可以为例如约10000g/mol至约500000g/mol，但不限于此。
垂直取向膜可以例如通过如下形成：将必要的添加剂如光引发剂与光取向化合物组合，并涂覆混合物，随后在期望方向上用偏振紫外射线进行照射。
本申请的显示元件通过使上述垂直取向膜与液晶层接触可以使液晶化合物在液晶层中垂直取向。
图2示出了当中间层是液晶层时根据本申请的显示元件的结构。
即，如图2所示，液晶层(500)分别与其两侧上的垂直取向粘合剂层(700)和垂直取向膜(800)接触，使得液晶化合物在液晶层(500)中可以垂直取向。
液晶化合物垂直取向可以指其中液晶层的表面和液晶层中的液晶化合物的光轴取向成形成预定角度如70°至90°的状态。光轴可以指慢轴或快轴，但其可以优选地指慢轴。
根据本申请的显示元件的光调制层还可以是电致变色材料层。
当光调制层是电致变色材料层时，电致变色材料层可包含电致变色材料。
术语“电致变色材料”可以指其颜色通过根据施加的外部作用如电压进行氧化-还原反应而改变的材料。
具体地，当中间层是包含电致变色材料的电致变色材料层时，显示元件可以是使用材料的氧化-还原引起光调制的电致变色显示装置(ecd)。
根据本申请的显示元件的光调制层还可以是电泳材料层。
当光调制层是电泳材料层时，电泳材料层可包含电泳材料。
术语“电泳材料”可以指表现出电泳现象的材料，所述电泳现象表现为根据施加的外部作用如电压移动。
具体地，当光调制层是包含电泳材料的电泳材料层时，显示元件可以是使用材料的电泳现象引起光调制的电泳图像显示装置(epd)。
电致变色材料和电泳材料通过韩国特许专利公开第2015-0055376号等已知，并且在本申请中，可以采用已知的电致变色材料和电泳材料而没有限制，并且电致变色材料和电泳材料包含在电致变色材料层或电泳材料层中。
根据本申请的显示元件的光调制层还可以是分散颗粒取向层。分散颗粒取向层可包含电分散颗粒。
在本申请中，术语“电分散颗粒”可以指可以在施加外部作用如电场时通过保持某一方向上的取向而实现显示元件的透射模式并且在不施加电场时由于布朗运动等通过在任意方向上取向而实现阻挡模式的颗粒。电分散颗粒的具体类型也是已知的，并且在本申请中，可以使用已知的电分散颗粒而没有限制。
在另一实例中，中间层可以是包含发光材料的发光层。
在本申请中，术语“发光层”可以指包含能够通过施加外部作用而发光的发光材料的层。
具体地，当中间层是发光层时，显示元件可以是电致发光显示元件，例如无机电致发光显示元件(无机eld)。此外，发光层可包含发光材料，其中发光材料的具体类型可以为例如可以用于无机电致发光显示装置的材料，并且在本申请中，可以使用韩国特许专利公开第kr2011-0020536a号中公开的那些等而没有限制。
此外，本申请的显示元件还可包括阻挡肋图案(400)，如图1和图2所示。阻挡肋图案(400，600)可充当用于保持第一基板(100)与第二基板(200)之间的恒定单元间隙的柱。
在一个实例中，阻挡肋图案可以包括一个或更多个间隔件。间隔件是如上所述适用于保持第一基板与第二基板的单元间隙的结构，并且间隔件的形状、数量、间隔件之间的间距或在基板上的位置等可以由本领域技术人员在本申请的目的可以实现的程度范围内自由地设计和修改。
例如，阻挡肋图案可以包括3至6个主间隔件，并且各个主间隔件可以包括2至4个子间隔件。
作为具体实例，阻挡肋图案可以包括例如6个主间隔件，并且各个主间隔件可以包括4个子间隔件，但不限于此。
此外，阻挡肋图案的形状没有特别限制，可以是例如诸如圆形、三角形或矩形的形状。
包括在阻挡肋图案中的间隔件之间的间距也没有特别限制，例如，间隔件可以以20μm至5000μm或50μm至1000μm的间距设置。
在一个实例中，阻挡肋图案可以包含可固化树脂。可固化树脂的种类没有特别限制，可以使用例如热固性树脂或可光固化树脂如可紫外线固化树脂。
作为热固性树脂，可以使用例如有机硅树脂、硅树脂、呋喃树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂、氨基树脂、酚醛树脂、脲树脂、聚酯树脂或蜜胺树脂等，但不限于此。
作为可紫外线固化树脂，通常地，可以使用丙烯酸类聚合物，例如聚酯丙烯酸酯聚合物、聚苯乙烯丙烯酸酯聚合物、环氧丙烯酸酯聚合物、聚氨酯丙烯酸酯聚合物或聚丁二烯丙烯酸酯聚合物、有机硅丙烯酸酯聚合物或烷基丙烯酸酯聚合物等，但不限于此。
根据本申请的一个实例，阻挡肋图案可以使用丙烯酸类聚合物，更特别地使用聚酯丙烯酸酯聚合物形成，但不限于此。
在另一实例中，阻挡肋图案可以包含聚合物网络和液晶化合物。具体地，阻挡肋图案可以通过压印包含聚合物网络和液晶化合物的组合物的层来形成，但不限于此。作为包含在阻挡肋图案中的聚合物网络和液晶化合物，可以使用如上所述的聚合物网络和液晶层的类型而没有限制。
此外，当根据本申请的光调制层是包含液晶化合物的液晶层时，阻挡肋图案可以使用例如有机硅聚合物形成。当阻挡肋图案由有机硅聚合物形成时，保留在阻挡肋图案的凹区中的有机硅聚合物可以用作垂直取向膜，使得对于其上存在有阻挡肋图案的基板可以不使用另外的垂直取向膜，并且因此，当应用于包括液晶层的液晶显示元件时，可以根据优异的取向效果实现诸如工艺减少和雾度降低的效果。
作为有机硅聚合物，可以使用具有硅-氧键(-si-o-si-)作为主轴的已知聚合物，例如可以使用聚二甲基硅氧烷(pdms)，但不限于此。
位于第一基板与第二基板之间的阻挡肋图案的面积比率与第一基板与第二基板之间的粘合相关，例如相对于100％面积的第一基板或第二基板，可为约0.1％至50％。在另一实例中，相对于100％面积的第一基板或第二基板，阻挡肋图案的面积比率可为约10％至20％。
本申请还涉及用于制造显示元件的方法。
根据用于制造根据本申请的显示元件的方法，可以促进将电场施加到中间层，并且可以实现显著降低单元间隙差的效果，从而降低驱动电压。
在一个实例中，在用于制造包括第一基板、与所述第一基板相对布置的第二基板、以及设置在所述第一基板与所述第二基板之间的中间层的显示元件的方法中，用于制造根据本申请的显示元件的方法包括用包含功能性纳米颗粒的垂直取向粘合剂层将彼此相对布置的第一基板和第二基板接合在一起的步骤。
根据用于制造根据本申请的显示元件的方法，可以以预定量将功能性纳米颗粒包含在垂直取向粘合剂层中以促进将电场施加到中间层，由此可以提供由于显著的单元间隙降低效果而具有低驱动电压的显示元件。
根据本申请的用于制造显示元件的方法包括用包含功能性纳米颗粒的垂直取向粘合剂层将彼此相对布置的第一基板和第二基板接合在一起的步骤。
在根据本申请的用于制造显示元件的方法中使用的第一基板和第二基板可包括基材层和电极层，并且作为基材层，可以使用例如膜形式的基板，具体地，膜类型如玻璃膜、有机硅膜、无机膜或塑料膜。
可以使用各种已知的粘合工艺作为用垂直取向粘合剂层将彼此相对布置的第一基板和第二基板接合在一起的方法，特别地，易于批量生产的卷对卷工艺也是可获得的。
根据本申请的用于制造显示元件的方法在将第一基板和第二基板接合在一起的步骤之前可包括将用于形成垂直取向粘合剂层的组合物涂覆在第一基板上，然后使所述组合物固化以形成垂直取向粘合剂层的步骤。
用于形成垂直取向粘合剂层的组合物可包含功能性纳米颗粒。此外，组合物可以包含能够形成垂直取向的基于有机硅的粘合剂的材料，例如可固化有机硅化合物。
在用于形成垂直取向粘合剂层的组合物中的功能性纳米颗粒的含量可以是例如在使得垂直取向粘合剂层可以具有期望的导电特性或介电常数值的范围内的适当量。
在一个实例中，垂直取向粘合剂层可包含功能性纳米颗粒以满足下式1。
[式1]
gix100≤gn≤1x1010s/m
在上述式1中，gn表示包含功能性纳米颗粒的垂直取向粘合剂层的电导率值(s/m)，gi表示不含功能性纳米颗粒的垂直取向粘合剂层的电导率值(s/m)。
在另一实例中，垂直取向粘合剂层可包含功能性纳米颗粒以满足下式2。
[式2]
cix1.5≤cn≤50
在上述式2中，cn表示包含功能性纳米颗粒的粘合剂层的介电常数值，ci表示不含功能性纳米颗粒的粘合剂层的介电常数值。
此外，用于形成垂直取向粘合剂层的组合物还可包含溶剂和其他添加剂。
在一个实例中，用于形成垂直取向粘合剂层的组合物可包含非极性溶剂，例如非极性溶剂如二甲苯、甲苯或苯。
作为将用于形成垂直取向粘合剂层的组合物涂覆在第一基板上的方法，可以使用任何已知的涂覆方法例如诸如棒涂、旋涂或凹版涂覆的方法而没有限制。此外，使组合物固化的方法也是已知的，例如，可以采用通过用热或适当的uv光照射而进行固化的方法。
当在将用于形成垂直取向粘合剂层的组合物涂覆在第一基板上之后进行固化过程时，可以在第一基板上形成垂直取向粘合剂层。
根据本申请的用于制造显示元件的方法还可包括在第二基板上形成阻挡肋图案的步骤。可以例如在将第一基板和第二基板接合在一起的步骤之前进行形成阻挡肋图案的步骤。
形成阻挡肋图案的步骤可以通过已知的方法例如纳米压印法、光刻法、丝网印刷法、挤压法或光敏浆料法使用可uv固化树脂或pdlc组合物(聚合物网络前体和液晶化合物)进行，并且形成阻挡肋图案的间隔件的原料种类也可以根据各工艺的不同而改变。
当根据本申请的显示元件是例如包括液晶层的液晶显示元件时，用于制造显示元件的方法还可以包括将用于形成包含取向化合物的取向膜的组合物涂覆在其上形成有阻挡肋图案的第二基板上，然后使组合物固化以形成垂直取向膜的步骤。
形成垂直取向膜的步骤可以包括例如将用于形成包含上述光取向化合物的取向膜的组合物涂覆在其上形成有阻挡肋图案的第二基板上，然后用适当的光或热对其进行照射的步骤。如上所述，当照射热或uv光时，可以形成具有化合物以预定方向取向的取向特性如垂直取向特性的取向膜。
根据本申请的显示元件包括在第一基板与第二基板之间的中间层。
因此，根据本申请的用于制造显示元件的方法还可包括形成设置在第一基板与第二基板之间的中间层的步骤。
用于形成中间层的方法没有特别限制，例如，可以为在将第一基板和第二基板接合在一起之后注入用于形成中间层的组合物的方法，或在接合之前将用于形成的中间层的组合物涂覆在第二基板上的方法，但不限于此。
用于形成中间层的组合物中包含的材料根据显示元件的驱动原理和模式而改变。
在一个实例中，当中间层作为光调制层，具体地作为液晶层形成时，用于形成中间层的组合物可包含液晶化合物。
此外，用于形成中间层的组合物还可包含液晶化合物和各向异性染料等。在一些情况中，所述组合物可以包含能够单独或与各向异性染料组合与液晶聚合物形成网络的聚合物。能够与液晶聚合物和各向异性染料形成网络的聚合物的含量如以上在显示元件中所述。
在另一实例中，当中间层待形成为光调制层，具体地形成为电致变色材料层、电泳材料层或分散颗粒取向层时，中间层可以使用用于形成中间层的包含需要包含在各层中的材料如电致变色材料、电泳材料或电分散颗粒的组合物来形成。
本申请还涉及所述显示元件的用途，例如包括所述显示元件的显示装置。
作为显示装置的种类，可以例示智能窗、窗保护膜、柔性显示元件、3d图像显示用主动延迟器、或视角调节膜等，但不限于此。
此外，根据包含在中间层中的材料的种类，可以将显示装置分成电致发光显示装置(eld)、液晶显示装置(lcd)、电致变色显示装置(ecd)、电泳图像显示装置(epd)或悬浮颗粒显示装置(spd)等，但不限于此。
有益效果
根据本申请的显示元件及其制造方法可以通过引起驱动电压降低确保优异的光学特性同时通过垂直取向粘合剂层确保适当的粘合力。
附图说明
图1和图2是根据本申请的显示元件的示意图。
具体实施方式
在下文中，将参照实施例和比较例更详细地描述包括液晶层的液晶显示元件(其是根据本申请的显示元件的一个实例)。然而，对于本领域技术人员应显而易见，以下实施例仅仅是根据本申请的实例，并且本申请的技术构思不仅限于液晶显示元件。
显示元件的物理特性通过以下方法测量。
1.剥离强度的测量
在将定制尺寸为20mm×100mm的粘合剂层粘附至支撑物之后，使用质构分析仪(ta)以90°的剥离角度和0.3m/分钟的剥离速度测量剥离强度(单位，n/cm)。
2.粘合剂层的电导率的测量
通过在包括ito电极层的一对基板之间包括根据本申请的实施例和比较例的垂直取向粘合剂层制造单电池之后，通过lcr计(1khz测量标准)测量电导率(单位，s)并基于下式3计算以s/m计的电导率值。
[式3]
gxd/(xxy)[s/m]
在上述式3中，g是通过lcr计测量的电导率(单位，s)，d是粘合剂层的厚度(m)，x和y是包括ito电极层的一对基板的宽度(x，单位m)和长度(y，单位m)。
3.垂直取向粘合剂层的介电常数的测量
通过在包括ito电极层的一对基板之间包括根据本申请的实施例和比较例的垂直取向粘合剂层制造单电池之后，通过lcr计(1khz测量标准)测量电容(单位：f)并基于下式4计算介电常数值。
[式4]
cx(1/ε0)xd/(xxy)
在上述式4中，c是通过lcr计测量的电容(单位：f)，d是粘合剂层的厚度(m)，x和y是包括ito电极层的一对基板的宽度(x，单位m)和长度(y，单位m)，ε0是真空的介电常数(8.85×10-12f/m)。
4.驱动电压的测量
使用雾度计同时从0v逐渐增加电压来观察根据实施例和比较例的显示元件中的雾度值的变化，条件是使用雾度值不再变化的电压作为饱和电压来测量驱动电压。
[实施例1]
将包含psa型硅粘合剂-1(7657粘合剂，dow-corning)和50重量份(相对于全部固体含量)ito(铟锡氧化物)纳米颗粒(anp)的混合物涂覆在其上沉积有ito透明电极层的pet(聚对苯二甲酸乙二醇酯)膜(100mm×100mm)(在下文中称为第一基板)的ito透明电极层上至15μm的厚度，然后在烘箱中在130℃下进行热处理5分钟以形成垂直取向粘合剂层。随后，使用聚酯丙烯酸酯聚合物在其上沉积有ito(铟锡氧化物)透明电极层的pet(聚对苯二甲酸乙二醇酯)膜(100mm×100mm)(在下文中称为第二基板)的ito透明电极层上形成蜂窝型阻挡肋图案(阻挡肋图案间距250μm，宽度20μm和厚度15μm，面积比率30％)。随后，将垂直取向膜(垂直取向膜5661，nissanchemical)涂覆在其上形成有阻挡肋图案的第二基板上至200nm的厚度，然后涂覆dye-lc组合物(其中液晶化合物(hcm009，hcch)、各向异性染料(x12，basf)和mat-13-1422(折射率各向异性：0.153，介电各向异性：-5.0，merk)以液晶化合物:各向异性染料:mat-13-1422＝10:0.3:90的重量比混合)以形成dsm(动态散射模式)的液晶层。随后，通过将第一基板与第二基板接合在一起使得psa型有机硅粘合剂-1粘附至阻挡肋图案来制造显示元件。根据实施例1的垂直取向粘合剂层的电导率、介电常数值和剥离强度以及显示元件的驱动电压示于表1中。
[实施例2]
以与实施例1相同的方式制造显示元件，不同之处在于使用包含psa型硅粘合剂-1(7657粘合剂，dow-corning)和20重量份(相对于100重量份的全部固体含量)ito纳米颗粒(anp)的混合物形成垂直取向粘合剂层。根据实施例2的垂直取向粘合剂层的电导率、介电常数值和剥离强度以及显示元件的驱动电压示于表1中。
[实施例3]
以与实施例1相同的方式制造显示元件，不同之处在于使用包含psa型硅粘合剂-1(7657粘合剂，dow-corning)和50重量份(相对于100重量份的全部固体含量)二氧化硅纳米颗粒(nissanchemical)的混合物形成垂直取向粘合剂层。根据实施例3的垂直取向粘合剂层的电导率、介电常数值和剥离强度以及显示元件的驱动电压示于表1中。
[实施例4]
以与实施例1相同的方式制造显示元件，不同之处在于使用包含psa型硅粘合剂-1(7657粘合剂，dow-corning)和20重量份(相对于100重量份的全部固体含量)二氧化硅纳米颗粒(nissanchemical)的混合物形成垂直取向粘合剂层。根据实施例4的垂直取向粘合剂层的电导率、介电常数值和剥离强度以及显示元件的驱动电压示于表1中。
[比较例1]
以与实施例1相同的方式制造显示元件，不同之处在于使用psa型硅粘合剂-1(7657粘合剂，dow-corning)形成厚度为15μm且不含功能性颗粒的垂直取向粘合剂层。根据比较例1的垂直取向粘合剂层的电导率、介电常数值和剥离强度以及显示元件的驱动电压示于表1中。
[比较例2]
以与比较例1相同的方式制造显示装置，不同之处在于垂直取向粘合剂层的厚度为25μm。根据比较例2的垂直取向粘合剂层的电导率、介电常数值和剥离强度以及显示元件的驱动电压示于表1中。
[比较例3]
以与比较例1相同的方式制造显示装置，不同之处在于垂直取向粘合剂层的厚度为5μm。根据比较例3的垂直取向粘合剂层的介电常数值和剥离强度以及显示元件的驱动电压示于表1中。
[比较例4]
以与实施例1相同的方式制造显示装置，不同之处在于通过控制功能性颗粒的类型和配比形成电导率值为6.2×10-7s/m的垂直取向粘合剂层。根据比较例4的垂直取向粘合剂层的电导率和剥离强度以及显示元件的驱动电压示于表1中。
[比较例5]
以与实施例1相同的方式制造显示装置，不同之处在于使用包含70重量份(相对于全部固体含量)ito纳米颗粒(anp)的混合物形成垂直取向粘合剂层。根据比较例5的垂直取向粘合剂层的电导率和剥离强度以及显示元件的驱动电压示于表1中。
[比较例6]
以与实施例相同的方式制造显示装置，不同之处在于通过控制功能性颗粒的种类和含量使垂直取向粘合剂层的介电常数值为3.1。根据比较例6的垂直取向粘合剂层的介电常数值和剥离强度以及显示元件的驱动电压示于表1中。
[表1]
如根据上表1可看出的，如实施例1至4，当垂直取向粘合剂层包含功能性颗粒以相对于不含功能性颗粒的垂直取向粘合剂层(比较例1至3)具有100倍或更大的电导率(实施例1和2)，或者具有1.5倍或更大的介电常数值(实施例3和4)时，可以确定显示元件的驱动电压降低效果得到了显著的改善。
此外，可以确定，剥离力的变化与比较例相比在相似的数值范围内。因此，可以确定以预定量包括根据本发明的包含功能性颗粒的垂直取向粘合剂层的显示元件可以显著降低驱动电压，同时有效地确保期望的粘合特性。
然而，如在比较例1至3的情况下，当显示元件在垂直取向粘合剂层中不含介电颗粒时，确定可以根据粘合剂层的厚度实现优异的粘合特性，但是驱动电压高。
此外，如比较例4和6中，当包含功能性颗粒但不满足式1或2的垂直取向粘合剂层包括在显示元件中时，可以确定驱动电压比实施例1至3的驱动电压高，并且如比较例5中，当过度引入功能性颗粒时，确定会引起诸如粘合劣化的问题，从而可以确定，不能如根据本申请的实施例的显示元件中一样在降低驱动电压的同时确保粘合特性。
[附图标记]
100：第一基板
200：第二基板
101、201：基材层
102、202：电极层
300：中间层
400、600：阻挡肋图案
500：液晶层
700：垂直取向粘合剂层
800：垂直取向膜
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