KR100195592B1 - 다배향성 광 제어 필름 - Google Patents

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Description

다배향성 광제어 필름

제1도는 본 발명의 양호한 실시예를 도시한 확대 단면도.

제2도는 본 발명의 제조 공정에서 사용될 수 있는 장치를 도시한 확대 단면도.

제3도는 본 발명의 실시예 2 제조 공정에서 사용될 수 있는 다른 장치를 도시한 확대 단면도.

제4도는 본 발명의 실시예 3를 도시한 확대 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 광제어 필름 14 : 침상 결정체 또는 위스커

16 : 축 18 : 필름 표면

32, 36 : 유리판 34 : 스페이서

38 : 전자석

본 발명은 광제어 필름에 관한 것으로, 구체적으로 말하면 눈부심을 감소시키는 다배향성(多配向性) 광제어 필름에 관한 것이다.

발광 디스플레이 장치, 예를 들면 텔레비젼, 컴퓨터 모니터 및 LED 계산기의 디스플레이 장치들은 가시 정보를 제공하는 수단으로 주로 사용된다. 이러한 디스플레이 장치들의 한 가지 주요 단점은 상이한 광원으로부터의 광선이 다시 관측자 쪽으로 반사되는 경향이 있다는 것이다. 이러한 반사는 통상적으로 눈부심(glare)으로 알려져 있으며 발광 디스플레이의 지각(知覺)을 방해한다.

통상적으로, 반사된 광선은 일부 편광되기 때문에 눈부심을 방지하거나 제어하기 위한 방법으로 편광 필름이 사용되고 있다. 이 편광 필름은 편광되는 광선의 투과를 극소화하도록 제1방향으로 지향된다. 그러나, 이러한 편광 필름은 제1방향과는 수직인 제2방향으로 편광되는 광선에 대하여 여전히 투과성이 있다. 따라서, 일부 반사된 광선은 편광 필름을 통과한다.

류(Liu)에게 특허 허여된 미국 특허 제4,604,297호에는 눈부심 방지 효과를 갖는 불규칙적인 표면을 먼저 제조하고, 그 눈부심 영향의 일부를 제거할 정도의 충분한 두께를 갖도록 불활성 액체 피복액을 도포하여, 반사성/투과성 표면을 통해 2 광투과를 제어하는 방법에 관해 개시하고 있다. 이러한 불규칙적인 표면은 분산액을 도포한 후 그것을 건조시킴으로써 제조되며, 이 표면에서의 반사성 눈부심을 감소시키는 피막을 형성하게 된다. 상기 특허에서는 컴퓨터 모니터상의 표면 눈부심에 관한 문제점 및 관측면(viewing surface)에서 관측자에게 광선이 전달되는 것에 대하여 설명하고 있다. 필름을 통하여 광로(光路)를 제어하는 다른 방법은 스티븐스(Stevens)에게 허여된 미국 특허 제3,919,559호에 개시되어 있는데, 이 특허에서는 발산 또는 수렴 방향의 고주파 차단성 미늘살형(louvre-like) 소자를 포함하는 필름을 생산하는 방법을 설명하고 있다. 여러 쌍의 상기 필름은 X선용 버어키 그리드(Burky grids)를 형성하는 데 사용될 수 있다. 웨그워드(Wegwerth) 등에게 허여된 미국 특허 제3,922,440호는 투명한 보호 피복 물질에 결합된 미늘살을 구비한 광제어 필름을 기재하고 있다. 로오리(Lowrey) 등에게 허여된 미국 특허 제4,128,685호는 개선된 일정한 흡열능이 있는 박리 가능한 빌릿(billet)에 대하여 개시하고 있는데, 이 특허에 있어서 광학 밀도가 증가된 층들은 포르마닐 블랙 지(Formanil Black G)와 같은 수용성 폴리아조 직접 염료와 실리카 미립자로 구성된다.

오르(Orr)에게 허여된 미국 특허 제3,222,515호는 형광 튜브 등의 국부화된 광원으로부터의 광분산을 제어하는 장치에 대하여 개시하고 있다. 상기 장치에는 임의의 각도로 반사하고 또 다른 각도로 투과시키는 공역(空域; air space)또는 기포(bubbles)가 정렬되어 있는 두께가 약 2밀(mils)인 필름이 포함되어 있다.

종래의 다른 장치는 동작용 외부 전계 또는 자계를 필요로 하는 장치에 관한 것이다. 랜드(Land)에게 허여된 미국 특허 제1,955,923호는 광밸브 및 이 광밸브를 동작시키는 방법에 대하여 기재하고 있다. 상기 기재의 광밸브는 내부에 편광입자가 된 현탁액이 들어 있고 브라운 운동(Brawnian movement)을 나타내며 상기 입자에 전기적으로 제어되는 계(界), 즉 전계 또는 자계를 인가하는 데 적합한 힘(力) 및 수단이 전기적으로 제어되는 계(界)에 민감한 광투과성 유체 보유 매체를 함유하고 있다.

상기의 광밸브의 하나의 실시예는 용기 및 자계에 민감한 입자의 현탁액으로 이루어진다.

막스(Marks)에게 허여된 미국 특허 제3,341,247호는 플라스틱 필름에 봉입된 액적(液滴) 내에 현탁되어 있는 쌍극성 입자를 사용하는 전기 응답성 광제어 장치에 대하여 기재하고 있다. 상기 입자들은 광선을 반사 또는 투과시키도록 일시적으로 전계에 의해 정렬될 수 있다.

상기 막스 특허에서의 쌍극자 입자들은 길이가 약 2000Å∼3500Å이고, 단면 폭이 200Å∼700Å인 것이 좋다. 상기 막스 특허에 의하면, 이러한 크기의 쌍극성 입자들은 여기에 입사되는 가시 광선을 그들의 종축의 수직선에 대하여 대략 ±40°의 각도에서 효율적으로 반사 또는 산란시킬 수 있고, 다른 각도에서는 산란 또는 반사가 전혀 일어나지 않는다. 또한, 막스 특허에서는 광산란이 있는 곳에서는 직경이 최대 약 50㎛이고, 두께가 약 1㎛인 큰 입자들도 사용될 수 있다고 개시되어 있다.

종래에는 동작시키는 데 외부 전계 또는 자계를 필요로 하지 않는 분극 가능한 입자들로 구성된 광제어 필름이 바람직하다는 것을 인식하지 못하였다. 나아가, 종래 기술은 발광 디스플레이 장치의 표면에 수직인 방향으로 방사되는 광선에 대해서는 여전히 투과성을 유지하지만, 측면 및 상부 조명 등의 복수 개의 광원으로부터 발생되는 눈부심을 감소시키는 발광 디스플레이에 사용하기 위한 필름과 같은 제품을 제공하지 못하였다. 종래 기술의 이러한 단점들은 각 침상 결정체의 종축이 일반적으로 소정의 광로 방향과 평행하도록 일정 방향으로 투명한 기질(基質; matrix) 내에 결속되는 복수 개의 불투명한 침상 결정체 또는 위스커(whiskers)를 제공함으로써 본 발명에 의해 극복된다.

본 발명은 일반적으로 광투과성 물질로 된 기질과, 상기 기질 내에서 주축이 평행하게 정렬되는 복수 개의 침상 결정체로 이루어진 제품을 포함한다. 이 제품은 일반적으로 제1 방향으로부터 입사되는 광선에 대한 투과성이 있고, 제2 방향으로부터 입사되는 광선에 대하여는 투과성이 없다. 상기 제품은 통상적으로 투과성 기질과, 이 기질을 통해 정렬되고 침상 결정체의 종축들이 일반적으로 서로 평행하게 되도록 배향된 복수 개의 불투명한 침상 결정체를 포함한다. 상기 제품은 고체 또는 점탄성 중합체 기질 판재(sheet)와 이 판재의 표면에 수직하게 배향되는 침상 결정체를 포함하는 광제어 필름일 수 있다. 상기 광제어 필름은 침상 결정체의 종축에 대하여 임의의 각도로 위치하는 1개 또는 그 이상의 광원으로부터의 눈부심을 제어하는 데 특히 유용하다. 본 발명의 상기 필름의 작용은 외부 자계 존재 또는 정렬된 침상 결정체에 의해 투과되는 광선의 편광을 필요로 하지 않는다. 그러므로, 본 발명의 필름의 유용성과 제어하여야 할 반사광 또는 정보를 전송하는 임의의 투과광의 일부 편광과는 아무런 관계가 없다. 초기에 침상 결정체를 평행하게 정렬시키는 데에는 외부 자계를 사용할 수 있지만, 지지 기질의 고화(固化) 후에 침상 결정체의 정렬을 유지하는 데에는 외부 자계를 필요로 하지 않는다.

본 발명의 또 하나의 실시예에서는 필름 표면에 대하여 제1각도로 정렬된 제1영역의 평행한 침상 결정체와 필름 표면에 대하여 제2각도로 정렬된 제2영역의 평행한 침상 결정체를 가진 광제어 필름이 포함한다. 발광 디스플레이 화면으로부터 방사되어 필름의 제1영역으로 입사되는 광선은 제1영역의 침상 결정체의 축에 평행한 방향으로 제1영역을 통하여 투과된다. 발광 디스플레이 화면으로부터 방사되어 필름의 제2영역으로 침상 결정체의 축에 평행한 방향으로 제2영역을 통하여 투과된다. 이러한 광제어 필름은 제1영역의 침상 결정체의 축과 평행한 위치에 있는 제1관측자가 텔레비젼 화면 또는 컴퓨터 모니터의 제1영역만 볼 수 있고 제2영역은 볼 수 없도록 하고, 제2영역의 침상 결정체의 축과 평행한 위치에 있는 제2관측자가 상기 화면의 제2영역만 보고 제1영역은 볼 수 없도록 하는 데 유용하다. 또한, 이러한 광제어 필름은 양쪽의 관측자에 대한 눈부심을 감소시킨다.

그밖에, 본 발명에는 제1방향으로부터 상기 제품에 입사되는 광선에 대하여 일반적으로 투과성이 있고, 제2방향으로부터 상기 제품에 입사되는 광선에 대하여 투과성이 없는 영역이 있는 광제어 필름을 제조하는 방법이 포함된다. 이 방법은 소정 형상의 주형(mold)에 불투명한 침상 결정체와 고화 가능한 액체로 된 혼합물을 제공하는 단계와, 상기 영역의 침상 결정체를 서로 평행한 정렬로 배향시키는 단계와, 상기 액체를 고화시켜서 상기 배향된 정렬로 상기 영역의 침상 결정체를 고정시키는 단계로 구성된다.

본 발명의 양호한 실시예는, 제1도의 참조 부호 10으로 개략적으로 도시된 바와 같이, 필름 표면(18)에 수직인 축(16)에 대하여 평행하게 정렬된 복수 개의 불투과성 침상 결정체 또는 위스커(14)를 포함하는 두께가 0.050인치(1.25mm)인 투명한 폴리에스테르 필름 또는 기질(12)이다. 침상 결정체는 일반적으로 바늘과 같은 형상의 입자들(또는, 더 작은 입자들의 모임)을 의미하며, 종축, 즉 주축의 길이는 입자 직경의 최소한 5배 정도 크기이다. 정렬된 침상 결정체(14)는 필름(12) 전체에 걸쳐 불규칙적으로 분포되는 데, 철로 형성되는 것이 좋다. 통상적인 침상 결정체(14)의 크기는 길이가 약 500㎛이고 직경이 약 0.2㎛이다. 침상 결정체(14)는 필름(10)이 필름 표면(18)에 수직인 방향으로 그 필름에 입사하는 모든 광선(20)을 충분히 투과시키지만, 약 45°[수직선에서부터 필름 표면(18)까지의 측정 각도] 이상의 각도(22)로 상기 필름에 입사하는 광선을 투과시키지 않거나 또는 불투명하도록 조밀하게 존재한다. 광제어 필름(10)은 텔레비전 화면, 컴퓨터 모니터 또는 다른 발광 디스플레이 장치로부터의 대부분의 눈부심을 제거하는 데 유용하다.

양호한 실시예에 있어서, 자기적(磁器的)으로 정렬 가능한 침상 결정체 또는 위스커는 고화 가능한 액체 수지와 함께 잘 섞여 있다. 상기 수지 내에서의 침상 결정체의 바람직한 균일한 혼합물을 얻는 한 가지 방법은 분쇄기에 유리 볼(glass ball)을 가하여 24시간 동안 볼 분쇄기(ball mill)에서 분쇄하는 것이다. 이 방법은 그 혼합물에 공기가 섞여 들어가기 쉽다. 상기 혼합물은 공기를 분리하기에 충분한 시간 동안 정치(靜置)시키면 혼합물이 공기로부터 분리될 수 있다. 분리에 요하는 시간은 수지 점도와 상관 관계에 있으며, 점도가 낮은 수지일수록 더 짧은 시간을 요한다. 점도가 수 천 cps인 수지는 1시간 정도의 장시간이 필요하다. 이어서, 거품층을 상부로부터 제거하여 내버린다. 다음에, 나머지 소망하는 혼합물은 가라앉은 유리 볼로부터 경사(傾瀉) 처리된다.

침상 결정체를 수지에 균질하게 혼합한 후에, 중합제(重合劑)를 가하여 역시 수지-침상 결정체 현탁액에 균질하게 혼합시킬 수 있다. 중합제를 가한 후에, 그 혼합물을 주형 표면 위에 붓는다. 제2도에서 참조 부호 30으로 도시한 바와 같이, 탈형제로 미리 처리한 유리판(32)을 사용하여 간단한 주형을 형성할 수 있다. 단 시간의 경과 후, 혼합물 내에 혼입된 공기는 기포로 발생한다. 이들 기포는 수지 혼합물의 표면에 부풀어올라서 터져 버리고, 침상 결정체, 수지 및 중합체로 이루어진 혼합물이 남게 된다. 예컨대, 두께가 약 0.50인치(1.25mm)인 재료 등과 같은 스페이서(spacer) 또는 쐐기(shim)를 가하고 제2유리판(36)으로 덮음으로써 주형이 완성된다. 스페이서(34)는 제1 및 제2유리판(32,36)의 분리를 제어하는데, 이에 의해 형성될 광선광제어 필름(10)의 두께가 결정된다.

그 다음에, 그 주형 내의 혼합물에 자계를 인가하여 자속선이 유리판과 수직을 이루도록 한다. 자장의 세기는 침상 결정체를 정렬시키기에 충분히 강해야 한다. 바람직하게는, 전자석(38)을 사용하여 아직 경화되지 않은 수지 내에 침상 결정체를 정렬시키는 자장을 제공한다. 침상 결정체(14)는 그 종축이 자장의 자속선에 평행하도록 정렬되는 경향이 있다. 침상 결정체가 정렬된 후에, 표면(18)과 수직적인 위치에 정렬된 침상 결정체(14)를 고정 또는 유지하기에 충분한 점도로 수지의 점도가 증가할 때까지(중합의 결과로서) 자장이 지속된다. 통상적으로, 침상 결정체(14)를 일정 위치에 고정하는 데 필요한 시간을 감소시키기 위해 다른 수지 재료 및 광선방법을 사용할 수 있지만, 경화는 몇 시간에 걸쳐서 일어난다.

그러나, 액체 수지의 점도는 침상 결정체와 혼합 및 정렬할 수 있을 정도로 충분히 낮아야 한다. 고화시, 기질 재료는 일반적으로 광투과성 및 가요성이 있어야 한다.

적당한 에틸렌계 불포화 수지의 일례로는 광범위하게 사용되는 폴리에스테르성형(molding)/주조(casting) 수지 재료(예를 들면, 미국, 캘리포니아, 더블린에 소재하는 켐코 레진 크래프트사(Chemco Resin Craft)로부터 수득 가능한 상표명 켐코 클리어 캐스팅 레진 앤드 켐코 리퀴드 하드너(Chemco Clear Casting Resin and Chemco Liquid Hardner))가 있다.

전술한 액체, 즉 에틸렌계 불포화 수지 용액을 열경화성 고체 또는 본 발명의 가교된 점탄성 기질로 변환시키는 중합 반응을 개시하는 데 적당한 방법은 본 기술 분야에 공지된 아소비스이소부티로니트릴(AIBN), 라우릴 과산화물, 3급 부틸히드로과산화물, 메틸 에틸 케톤(MEK) 과산화물 및 벤조일 과산화물과 같은 가열 활성 자유 래디칼 중합 개시제를 포함한다. 또한, 이러한 에틸렌계 불포화 수지는 자외선, X선, 감마선 및 고에너지 전자빔과 같은 다양한 광원의 활성 복사선(actinic radiation)를 이용하여 복사선 가교 결합시킬 수 있다.

기타 적절한 수지계로서는 에폭시 수지(미국, 일리노이즈, 레이크 블루프, 와우케건 로드 41에 소재하는 부엘러 리미티드사(Buehler Ltd.)에 의해 시판되는 부엘러 에폭스-믹스(Buehler Epo-Mix), No.20-8133-001 상표명으로 시판) 및 비스말레이미드 수지(미국, 뉴욕, 하소온, 스카이라인 드라이브 3에 소재하는 플라스틱스 앤드 어디티브스 디비젼(Plastics and Additives Division)의 시바-가이기(Ciba-Geigy)에 의해 시판되는 시비-가이기 마트리드미드(Ciba-Geigy Matridmid) 5292 상표명으로 시판)가 있다.

열가소성 수지는 역시 잠재적으로 이용 가능한 기질 재료이다. 열가소성 수지를 이용시, 우선 그 열가소성 수지를 용융시킨다. 그 다음에, 그 용융물 내에 침상 결정체를 현탁시키면, 그 용융물은 침상 결정체를 정렬시키는 자장 등의 힘에 영향을 받기 쉽다. 마지막으로, 상기 열가소성 수지를 냉각하여 고체로 되게 하면, 이에 따라 고체 기질 내의 정렬 위치에 침상 결정체가 고정된다. 잠정적으로 이용 가능한 적절한 열가소성의 일레로서는 폴리에틸렌(예를 들면, 미국, 테네시, 킹스포트에 소재한 이스트만 케미컬 프로덕츠사(Eastman Chemical Products)에 의한 에폴렌(Epolene) N-15 상표명으로 시판)이 있다.

침상 결정체에 적절한 여러 가지 재료가 있을 수 있다. 침상 결정체는 직경이 2㎛ 이하, 바람직하게는 1㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 0.2㎛ 이하이다. 그밖에, 종횡비, 즉 소직경에 대한 종축의 길이의 비는 최소한 5 이상, 양호하게는 10 이상이고, 더욱 양호하게는 50 이상이 되어야 한다. 일반적으로, 더욱 예민한 변이(입사광을 투과시킬 수 있는 각도와 입사광을 투과시키지 못하는 각도 사이에서)는 정렬된 침상 결정체의 보다 높은 종횡비와 일치한다.

그 밖에, 현탁액의 조성 및 점도는 침상 결정체가 고체 또는 점탄성 기질의 형성시에 외부 전자계 또는 유동계(流動界)에 의해 유동체 혼합물 내에 정렬될 수 있을 정도이어야 한다. 적절한 침상 결정체는 철, 코발트 및 크롬(IV) 디옥시드와 같은 강유전체와, 감마철 옥시드, 자철석 및 바륨 페라이트와 같은 강자성체와, 상자성체 및 페로플루이딕 등으로서 기재되어 있지만 여기에 한정되는 것은 아니다.

양호한 침상 결정체는 종횡비가 높고 통상적으로 강자성체 금속의 소량의 카르보닐이 무산소실(無酸素室)에 공급되는 공정에서 형성된다. 카르보닐 입자들은 상승 온도 구배로 처리시 분해된다. 분해된 입자들로부터의 이탈 금속 원자는 종횡비가 100,000:1과 같이 높은 필라멘트 또는 침상 결정체를 형성하도록 균일 자장을 자속선을 따라 응집한다. 이러한 공정은 미국 특허 제3,441,408호, 제3,510,829호, 제3,955,962호 및 제4,273,807호에 기재되어 있다.

혼합물 내에서의 침상 결정체의 분산은 볼 분쇄기를 사용하는 것 이외의 다른 수단에 의해 가능하다. 예를 들어, 미국, 코넥티컷, 뉴하트포드에 소재한 워링 프로덕츠 디비젼의 다이나믹스 코포레이션(Waring Products Division, Dynamics Corp.)에 의해 워링 블렌더스(Waring Blenders)란 상표명으로 시판되고 있는 고전단 기계 믹서가 사용될 수 있다. 별법으로서는, 미국, 코넥티컷, 댄베리에 소재하는 브렌슨 소닉 파워 컴패니(Branson Sonic Power Company)에 의해 브렌슨 소니파이어(Branson Sonifier)란 상표명으로 시판되는 고출력 초음파 분산기가 사용될 수도 있다.

필름의 두께는 광범위한 범위 내로 달라질 수 있다. 그러나, 1밀(25㎛) 보다 얇은 필름은 처리 과정에서 손상되기 쉽다. 더구나, 침상 결정체의 길이는 약 0.1밀(2.5㎛)의 필름 두께에 관하여 보다 낮은 제한치를 제공한다. 필름의 최대 두께는 큰 간극을 지나는 자장 정렬을 균일하게 발생시키는 능력에 의해 주로 제한된다. 일반적으로, 발광 스크린 표면에서의 눈부심을 제어하려면 필름 두께가 증가함에 따라 보호각이 점점 작아지기 때문에 필름의 최대 두께의 실제 제한치는 수밀리미터 정도이다. 또, 필름이 두꺼워질수록 투과되는 입사량이 적어지는 경향이 있다. 그러나, 보호각(cutoff angle)이 매우 작은 두꺼운 필름은 다른 응용 분야에서는 유용하다. 보호각이란 침상 결정체의 종축에 평행한 선과 불투명한 필름에서의 관측선 사이의 각을 의미한다.

두껍거나 얇은 필름 및 사용되는 침상 결정체의 크기는 표면에 수직인 광투과성 및 다른 각도에서의 불투과성을 제공하는 데 필요한 침상 결정체의 조밀도를 결정한다. 일반적으로, 충전량(充塡量)이 높은 철 침상 결정체(즉, 길이 약 500㎛ × 직경 약 0.2㎛의 침상 결정체의 약 0.3 내지 0.7 중량%)를 포함하는 폴리에스테르로 된 두께가 약 0.050인치(1.25mm)인 얇은 필름은 내부에 가요성이며 광투과성이 양호하고 보호각이 약 45°이기 때문에, 상기 침상 결정체가 필름 표면에 수직하게 정렬될 때 바람직하다.

발광 화면 표면의 눈부심 제어 필름으로서 사용될 때, 상기 필름은 반사되는 눈부심을 그 표면으로부터 더 제거하도록 관측자와 가장 근접한 표면의 윤기를 제거하는 다듬질(mat finish)을 하는데 도움이 될 수 있다.

또 하나의 실시예에 있어서, 판재의 고화시에 침상 결정체를 정렬시키는 데 사용되는 자장은 그 판재와 수직하지 않은 각도로 정렬된다. 광선 및 제거 후에 생성된 광제어 필름은 그 각도(또는, 그 각도로부터 보호각 범위 내의 각도)에서 표면에 입사되는 광선은 투과시키고, 그 보호각을 초과하는 각도로 입사되는 광선은 투과시키지 않는다.

또 다른 실시예에서는, 제3도에서 참조 부호 110으로 도시한 바와 같이, 판재(112)의 고화시에 성형된 판재의 제1부분, 즉 영역(112A)은 제1배향 방향, 즉 배향각이 있는 제1자장(112A)하에 있게 되고 성형된 판재의 제2부분, 즉 영역(112B)은 제1배향각과는 다른 제2배향 방향, 즉 배향각이 있는 제2자장(112B)하에 있게 된다. 생성된 광제어 필름(110)은 2개의 상이한 영역을 포함하는 데, 제1영역(112A)은 제1방향에서 보호각 내의 각도로 입사되는 광선만을 투과시키고, 제2영역(112B)은 제2방향에서 보호각 내의 각도로 입사되는 광선만을 투과시킨다. 이러한 판재, 즉 필름(110)은 발광 화면 디스플레이 정보가 관찰될 수 있는 방향으로 제어하는 데 유용하다. 이 실시예는 서로 평행하게 자리잡은 2명의 관측자가 발광 디스플레이 화면상의 일부분의 정보를 볼 수 있고, 다른 사람에게는 보이는 정보를 볼 수 없게 하는 데 유용하다. 이러한 배치는 교사 또는 시험관이 동일 화면을 공유하는 학생에 관한 정보를 남몰래 혼자서 관측하거나 가르치는 상황에서 특히 유용하다. 또한, 2명의 학생은 다른 학생들의 화면 부분에 의해 혼란되지 않고 동일 스크린을 공유할 수 있다. 또한, 그 필름에는 단일 정렬 영역 만이 있거나 또는 복수 개의 정렬 영역이 있을 수 있다. 필름의 정렬되지 않은 영역은 일반적으로 어떤 방향으로부터 입사하는 광선도 투과시키지 않는다.

별법으로서는, 나머지 영역과는 상이한 방향에서 표면에 입사되는 광선을 각각 투과시키는 2개의 다른 영역이 있는 광제어 필름은, 제4도에서 참조 부호 210으로 도시한 바와 같이, 어떤 각도의 광을 투과시키는 판재로부터 부분들을 절단하고 그 중 한 부분을 회전시키고, 이어서 그 2부분을 결합함으로써 형성될 수 있다. 상기 부분들(212A, 212B)은 참조 부호 215에서 결합된다. 부분(212A)은 각 A로 입사하는 광선(220A)은 투과시키고, 부분(212A)에 대해 보호각 이외의 각으로 입사하는 광선(220B)과 같은 다른 광선은 투과시키지 않는다. 이와 유사하게, 부분(212B)은 광선(220B)은 투과시키고 광선(220A)은 투과시키지 않는다.

요약하자면, 본 발명은 광투과성 기질 및 침상 결정체 영역으로 이루어진 광제어 필름으로 된 판재를 포함하며, 이 침상 결정체는 상기 기질 내에 평행하게 정렬되어 고정된다. 상기 영역은 상기 판재의 대다수 영역을 망라하거나 또는 동일 판재의 몇 개의 작은 영역 중 하나일 수도 있다. 상기 영역은 정렬된 침상 결정체에 대하여 평행하게 입사되는 광선이 그 판재를 통해 투과되고, 다른 각도로 입사되는 광선은 투과시키지 않는 유용한 특성을 갖는다. 이러한 특성은 눈부심을 감소시키는 데 효율적이며, 또 발광 디스플레이가 관측될 수 있는 관측각을 제한하는 데에도 효율적이다. 상기 영역에서 침상 결정체의 정렬각은 상기 기질을 광선 또는 중합 전에 정렬 자석의 배향에 의해 결정될 수 있다. 침상 결정체 배향이 상이한 별개의 영역이 생기도록 하기 위하여 배향이 상이한 다수의 정렬 자석을 사용할 수 있다. 상이하게 정렬된 침상 결정체로 된 별개의 영역이 있는 필름 판재는 가시 정보를 발광 화면의 선택 영역으로부터 여러 관측자들이 수신할 수 있도록 하고, 다른 영역으로부터는 차단하는 데 사용될 수 있다. 또한, 이러한 다수의 영역 화면은 눈부심을 감소시킨다.

[실시예 1]

플린트 유리제를 광구형(廣口型) ½ 파인트(half-pint) 콘테이너에 침상 결정체(미국 특허 제3,441,408호에 기술된 처리에 의해 생성된 직경 약 0.2㎛ 및 길이 약 500㎛의 철 입자) 0.194g을 미국, 캘리포니아, 더블린에 소재한 켐코 레진 크래프트사(Chemco Resin Craft)에 의해 시판되는 켐코 클리어 캐스팅 레진(Chemco Clear Casting Resin)과 함께 혼합시켰다. 직경이 약 15mm인 플린트 유리 볼 수 개를 가하여 그 혼합물을 24시간 동안 롤러형의 충격 분쇄기로 분쇄시킨다. 그 결과 얻은 거품형 혼합물은 정치 상태로 방치하였다가, 이어서 거품층을 그 혼합물로부터 경사처리하였다. 남아 있는 거품이 없는 혼합물을 회수하고 추가의 소정 시간 동안 분쇄시켰다. 그 결과 얻은 혼합물 15㎖를 플린트 유리 볼로부터 미국, 캘리포니아, 더블린에 소재하는 켐코 레진 크래프트사(Chemco Resin Craft)에 의해 시판되는 켐코 리퀴드 하드너(Chemco Liquid Hardner) 7 방울을 상기 회수된 혼합물에 가하였다. 이어서, 이 혼합물을 미국, 캘리포니아, 가데나에 소재하는 램 케미컬사(Ram Chemicals)에 의해 시판되는 수지형 탈형제인 모울드 릴리이스(Mold Release) 225로 처리한 유리판 위에 부었다. 상기 혼합물을 충분한 시간 동안 정치하여 혼입된 대부분의 기포가 표면에 발생하였다가 터지도록 하였다. 그 결과 얻은 혼합물에는 기포가 없게 되었다.

다음에, 0.050인치(1.25mm)의 엣지 쐐기를 사용하여 그 혼합물의 윤곽을 그리고, 탈형제로 처리한 제2유리판을 상기 혼합물 표면 위에 놓아 그 혼합물을 효율적으로 성형하여 판상으로 되도록 하였다.

침상 결정체 수지 및 경화제의 혼합물을 함유하는 주형은 자속선이 주형의 표면에 수직이 되도록 전자석의 간극에 배치된다. 상기 전자석은 반원형의 적층식 철심 주위에 300회 권시킨 것이었다. 상기 전자석에 26.5 암페어, 16.8 볼트의 전력이 인가된다. 이 전자석에는 2인치(5.08cm)의 간극이 포함되어 있었다. 수지 및 침상 결정체를 함유하는 주형은 수지가 경화되는 동안 자장 내에 있게 된다.

이어서, 상기 전자석에 전력 인가를 중지시켰다. 경화된 수지를 함유하는 주형을 상기 자석의 간극으로부터 제거하였다. 그 주형을 개방한 다음, 그 결과 얻은 가요성 필름(판재)을 꺼내어 그의 광투과 특성에 대하여 관찰하였다. 상기 필름(판재)이 LED 디스플레이와 관측자의 시야간의 선과 수직일 때, 적색 LED 계산기 디스플레이는 그 필름(판재)을 통해 쉽게 판독될 수 있었다. 그러나, 동일한 필름(판재)은 축에서 벗어난 45°보다 다소 작은 각도에서는 투과성이 없었다.

[실시예 2]

다음의 실시예는 침성 결정체 형상이 아닌 강자성체 입자를 이용하여 실행한 다른 결과를 나타내기 위한 것이었다. 일반적으로, 구형의 철 입자인 카르보닐 철분(鐵粉)(미국, GAF 코포레이숀에 의해 GAF Iron Powder SF, Mix No.712, Code No.11-63768 상표명으로 시판) 1.2458g을 폴리에스테르 수지(미국, 캘리포니아, 더블린에 소재하는 켐코 레진 크래프트(Chemco Resin Craft)에 의해 켐코 클리어 캐스팅 레진(Chemco Clear Casting Resin)이란 상표명으로 시판) 34.23g과 함께 혼합하여 3시간 동안 볼로 분쇄시켰다. 이 혼합물 15㎖를 비이커에 옮겨서 15분간 공기가 탈기되도록 하였다. 폴리에스테르 수지 중합제(미국, 캘리포니아, 더블린에 소재하는 켐코 레진 크래프트사(Chemco Resin Craft)에 의해 켐코 리퀴드 하드너(Chemco Liquid Hardner)란 상표명으로 시판) 8방울을 가하고 그 혼합물을 탈형제로 미리 처리한 2개의 유리판 사이에서 성형하여 쐐기를 박아 0.50인치(1.25mm)로 되게 하였다. 이 시료는 철 3.5중량%를 함유하였다.

상기 주형과, 철분, 수지 및 경화제를 함유하는 혼합물은 실시예 1와 유사한 형태로 자장 속에 배치하였다. 수지가 경화되고 난 후에, 상기 주형을 자장으로부터 제거하고 그 결과 얻은 판재를 그의 광제어 특성에 대하여 관찰하였다. 그 결과 얻은 시료는 외관이 과립형이며, 축 이외의 광투과가 매우 약하거나 또는 점차 차단되는 것으로 나타났다. 달리 말하자면, 실시예 1의 필름에서 관찰되는 투명성에서 불투명성으로의 급속한 변화와는 달리, 실시예 2의 필름은 관측각이 필름의 표면에 평행하게 수직 방향으로부터 진행될 때 투명성으로부터 불투명성으로의 점진적인 변화를 나타내었다.

[실시예 3]

침상 결정체(실시예 1의 방법에 의해 제공되는 철 입자들) 0.5482g 및 폴리에스테르 수지(미국, 캘리포니아, 더블린에 소재하는 켐코 레진 크래프트사(Chemco Resin Crafts)에 의해 켐코 클리어 캐스팅 레진(Chemco Clear Casting Resin)이란 상표명으로 시판) 68.65g으로 이루어진 현탁액을 20시간 동안 볼 분쇄하여 조제하였다. 현탁액 15㎖를 비이커로 옮겨 부어 15분간 탈기시켰다. 추가로, 폴리에스테르 수지 5㎖를 가하여 혼합하여 부피가 20㎖로 되게 하였다. 폴리에스테르 수지 중합제(미국, 캘리포니아, 더블린에 소재하는 켐코 레진 크래프트사(Chemco Resin Craft)에 의해 켐코 리퀴드 하드너(Chemco Liquid Handner)란 상표명으로 시판) 10방울을 혼합하고, 이 혼합물을 탈형제로 미리 처리한 2개의 유리판 사이에서 성형하여 0.050인치(1.25mm)로 되게 하였다. 이 시료는 철 0.6중량%를 함유하였다.

실시예 1의 자장 내에서 경화 또는 고화되도록 한 후에, 주형을 자장으로부터 꺼내어 개방하였다. 그 결과 생성된 가요성 광제어 필름은 그 표면에 대하여 수직(즉, 정렬된 침상 결정체의 축을 따라)으로 측정시, 광학 밀도가 1.03이었다 이 시료는 외관이 과립형이 아니고 그 표면에 대하여 실질적으로 수직 이외의 각도로 필름에 입사되는 광선에 대하여 강한 불투과성을 나타내었다.

이상에서 본 발명은 양호한 실시예와 관련해서 설명되어 있지만, 당업자에게는 본 발명의 기술 사상 및 영역을 벗어나는 일이 없어 본 발명에 형태 및 세부 사항에 다수의 변경·수정을 가할 수 있다는 것이 자명하다.

Claims (10)

1. 광투과성 물질로 된 기질(基質)과, 이 기질 내에서 주축이 평행하게 정렬되는 복수 개의 침상 결정체를 포함하는 것을 특징으로 하는 다배향성 광제어 필름.
2. 제1항에 있어서, 상기 필름은 한 쌍의 편평한 주표면이 구비된 판재(sheet)이며, 상기 침상 결정체는 상기 표면에 수직인 주축을 따라 정렬되는 것인 다배향성 광제어 필름.
3. 제1항에 있어서, 상기 기질은 중합 재료인 것인 다배향성 광제어 필름.
4. 제1항에 있어서, 상기 침상 결정체는 철, 코발트, 감마 산화철, 자철석, 바륨 페라이트 및 크롬(IV) 디옥사이드로 구성된 군 중에서 선택되는 것인 다배향성 광제어 필름.
5. 제1항에 있어서, 상기 침상 결정체는 종횡비가 5 이상인 것인 다배향성 광제어 필름.
6. 제1항에 있어서, 상기 침상 결정체는 직경이 약 2㎛ 이하이고, 주축의 길이는 약 10㎛ 이상인 것인 다배향성 광제어 필름.
7. 제1항에 있어서, 상기 필름은 두께가 약 2㎛ 내지 약 3mm인 판재인 것인 다배향성 광제어 필름.
8. 제1방향으로부터 제1영역에 입사되는 광은 투과시키고 제2방향으로부터 상기 제1영역에 입사되는 광은 투과시키지 않는 적어도 제1영역을 갖는 청구항 제1항 기재의 다배향성 광제어 필름의 제조 방법에 있어서, 소정 형상의 주형 내에 불투명한 침상 결정체와 고화 가능한 액체로 이루어진 혼합물을 제공하는 단계와, 상기 성형된 혼합물 내에서 상기 제1영역의 침상 결정체를 서로 평행하게 정렬되도록 배향시키는 단계와, 상기 배향된 정렬 상태로 상기 제1영역의 침상 결정체를 고정시키기 위해 상기 고화 가능한 액체를 고화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다배향성 광제어 필름의 제조 방법.
9. 제8항에 있어서, 상기 침상 결정체는 자성체로 형성되어, 상기 배향 단계는 상기 침상 결정체의 배향시키는 데 충분히 강한 자장에 상기 침상 결정체를 노출시키는 단계를 더 포함하는 것인 다배향성 광제어 필름의 제조 방법.
10. 제8항에 있어서, 제2영역의 침상 결정체를 서로 평행하게 정렬되도록 배향시키는 단계와, 상기 배향된 배열 상태로 상기 제2영역의 침상 결정체를 고정시키기 위해 상기 고화 가능한 액체를 고화시키는 단계를 더 포함하는 것인 다배향성 광제어 필름의 제조 방법.

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