KR100894455B1

KR100894455B1 - 투과율 가변형 투명 기재 구조물 및 이의 제조 방법

Info

Publication number: KR100894455B1
Application number: KR1020070021129A
Authority: KR
Inventors: 손창민
Original assignee: 손창민
Priority date: 2007-03-02
Filing date: 2007-03-02
Publication date: 2009-04-22
Also published as: KR20080080862A

Abstract

본 발명은 투과율 가변형 투명 기재 구조물에 관한 것으로서, 본 발명에서는 온도에 따라 투과를 가변시키는 투과율 가변형 투명 기재 구조물로서, 서로 일정 거리 이격된 위치에 대향되도록 구비되는 제 1 및 제 2 투명 기재와, 제 1 투명 기재 및 상기 제 2 투명 기재의 상호 마주보는 면상의 거리를 일정하게 유지하면서 상기 마주보는 면의 테두리를 밀봉하는 밀봉재와, 제 1 및 제 2 투명 기재의 상호 마주보는 면과 밀봉재로 이루어지는 공간에 충진되는 가변형 매체를 포함하고, 가변형 매체는, 폴리N-비닐 카프로락탐, 폴리 N-이소프로필 아크릴 아마이드 그리고 폴리메틸비닐에테르 중에서 선택된 적어도 하나의 수용성 열감응 고분자 물질과, 광경화형 친수성 모노머와, 용매와, 커플링제와, 광개시제 및 수축방지제로 이루어지는 조성물을 광 경화하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 투과율 가변형 투명 기재 구조물이 제시된다.

투명 기재 구조물; 투사 스크린; 프로젝터용 스크린

Description

투과율 가변형 투명 기재 구조물 및 이의 제조 방법{TRANSMISSION SWITCHING TRANPARENT STRUCTURE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

도 1은 본 발명의 가변형 매체, 한 쌍의 기재들 및 스페이서 또는 실란트로 구성되는 밀봉재로 이루어지는 투과율 가변형 투명 기재 구조물의 측면 단면도의 일부를 보여주는 도면.
도 2는 본 발명의 가변형 매체, 한 쌍의 기재들, 발열층 및 스페이서 또는 실란트로 구성되는 밀봉재로 이루어지는 투과율 가변형 투명 기재 구조물의 측면 단면도의 일부를 보여주는 도면.
도 3은 본 발명의 가변형 매체, 돌출된 투명패턴을 형성한 투명기재, 평활한 투명기재 및 스페이서와 실란트로 구성되는 밀봉재로 이루어지는 접합 가변형 투명 기재 구조물의 측면 단면도의 일부를 보여주는 도면.
도 4는 본 발명의 다수의 기포가 형성된 가변형 매체, 한 쌍의 기재들 및 스페이서 또는 실란트로 구성되는 밀봉재로 이루어지는 투과율 가변형 투명 기재 구조물의 측면 단면도의 일부를 보여주는 도면.
도 5는 본 발명의 가변형 매체, 오목한 투명패턴을 형성한 투명기재, 평활한 투명기재 및 스페이서 와 실란트로 구성되는 밀봉재로 이루어지는 접합 가변형 투명 기재 구조물의 측면 단면도의 일부를 보여주는 도면.
*<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 투명기재 1 20: 투명기재 2
30: 밀봉재 40: 가변형 매체
50: 볼록 문양 50a: 기포
60: 오목 문양 70: 투명발열층
80: 보호층 140: 발광장치
150: 반사판

본 발명은 투과율 가변형 투명 기재 구조물 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 홀로그래픽(holographic) 스크린 뿐만 아니라 또는 후방 투사 스크린(양방향 투사 스크린) 및 창문으로 사용할 수 있는 다기능의 투과율 가변형 투명 기재 구조물 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
기존의 전방 투사 스크린은 스크린의 전면에서 투사된 화상을 시청하도록 설계된다. 통상 백색의 천, 필름 및 아크릴과 같은 기재를 이용하며, 스크린의 특성을 향상시키기 위해 상기의 기재표면을 여러 가지 방법으로 가공한다. 가공 방법으로는 기재 표면을 미세하게 흠집을 내거나, 유리 비드(beads)와 같은 미세한 입자들을 코팅 또는 알루미늄 코팅 등을 하기도 한다. 후방 투사 스크린은 스크린의 후방에 투사된 화상을 시청공간으로 투과하도록 설계된다. 간단한 후방 투사 스크린은 투명 필름이나 투명 아크릴의 표면을 여러 가지 방법으로 가공하는데, 전방투사 스크린에서처럼 유리 비드와 같은 미세입자를 코팅하거나, 수많은 미세 광학렌즈, 즉 프레스넬(fresnel) 및 렌티큘라(lenticular) 렌즈를 형성시켜 스크린의 특성을 향상시킨다. 홀로그래픽 스크린은 일반적으로 투과성 기재의 표면에 부조 홀로그램을 형성시키거나, 투과성 기재 내에 포토폴리머나 중크롬산염화 젤라틴, 할로겐화 은과 같은 것으로 체적홀로그램을 형성하도록 하는 것과 같은 적절한 방법으로 설계된다.
종래의 전방 투사 스크린이나 후방 투사 스크린은 항상 불투명 백색기판이기 때문에 응용범위가 매우 한정되어 있다. 예를 들면, 매장의 쇼 윈도우나 유리창문 쪽에 설치 시에는 내부 또는 외부의 시야를 방해하므로 적용이 곤란할 것이다. 그리고 후방 투사 스크린으로서 가장 좋은 성능을 보인다는 광학 렌즈형 스크린, 즉 프레스넬(fresnel) 및 렌티큘라(lenticular) 렌즈형 스크린은 제조공정이 복잡하고 미세한 인쇄기술, 압출기술 및 코팅기술을 필요로 한다. 홀로그래픽 스크린은 내부 및 외부의 시야를 방해하지 않고 영상을 구현할 수 있는 장점은 있지만, 원할 때 시야를 차단할 수 있는 기능이 없으며, 또한 제조공정의 까다로움에 기인하여 가격이 매우 고가이다.

이에 본 발명은 비교적 저가의 원료, 간단한 구조 및 단순 제조 설비를 이용하여, 접합유리 구조로 평상시에는 투명한 상태를 유지하다가 광 투과율을 자유롭게 변환시켜 홀로그래픽 투사 스크린이나 후면 투사 스크린 또는 창문으로 사용할 수 있는 투과율 가변형 투명 기재 구조물 및 이의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 상기 목적은 온도에 따라 투과를 가변시키는 투과율 가변형 투명 기재 구조물로서, 서로 일정 거리 이격된 위치에 대향되도록 구비되는 제 1 및 제 2 투명 기재와, 상기 제 1 투명 기재 및 상기 제 2 투명 기재의 상호 마주보는 면상의 거리를 일정하게 유지하면서 상기 마주보는 면의 테두리를 밀봉하는 밀봉재와, 상기 제 1 및 제 2 투명 기재의 상호 마주보는 면과 밀봉재로 이루어지는 공간에 충진되는 가변형 매체를 포함하고, 상기 가변형 매체는, 폴리N-비닐 카프로락탐, 폴리 N-이소프로필 아크릴 아마이드 그리고 폴리메틸비닐에테르 중에서 선택된 적어도 하나의 수용성 열감응 고분자 물질과, 광경화형 친수성 모노머와, 용매와, 커플링제와, 광개시제 및 수축방지제로 이루어지는 조성물을 광 경화하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 투과율 가변형 투명 기재 구조물에 의해서 달성된다.
본 발명의 상기 목적은 온도에 따라 투과를 가변시키는 투과율 가변형 투명 기재 구조물을 제조하는 방법으로서, 제 1 투명 기재 및 제 2 투명 기재를 서로 일정거리 이격된 채로 마주보도록 배치시키는 제 1 단계와, 상기 제 1 투명 기재 및 상기 제 2 투명 기재의 상호 마주보는 면상의 거리를 일정하게 유지하면서 상기 마주보는 면의 테두리를 밀봉하는 제 2 단계와, 상기 제 1 및 제 2 투명 기재의 상호 마주보는 면 사이에 형성되는 공간에 가변형 매체를 충진시킨 후 주입구를 밀봉시키는 제 3 단계 및 가변형 매체에 광을 조사하여 경화시키는 제 4 단계를 포함하며, 상기 가변형 매체는, 폴리N-비닐 카프로락탐, 폴리 N-이소프로필 아크릴 아마이드 그리고 폴리메틸비닐에테르 중에서 선택된 적어도 하나의 수용성 열감응 고분자 물질과, 광경화형 친수성 모노머와, 용매와, 커플링제와, 광개시제 및 수축방지제로 이루어지는 조성물을 광 경화하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 투과율 가변형 투명 기재 구조물 제조 방법에 의해서 달성 가능하다.

본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 투과율 가변형 투명 기재 구조물(transmission-switching tranparent structure)의 일 실시예로서, 도시된 바와 같이 중간의 가변형 매체(40)(switching medium)가 적어도 한 부분이 투명하여 내부가 보이는 한 쌍의 제 1 투명 기재(10) 및 제 2 투명 기재(20)들로 에워 싸이고, 투명 기재(10 및 20)들의 간격을 유지시키고 밀봉시켜주는 스페이서(spacer) 및/또는 실란트(sealant)를 채용하는 밀봉재(30)로 이루어진 셀(cell) 내에 채워져 밀봉된 가변형 투명 기재 구조물의 측면을 보여준다. 본 발명의 가변형 매체(40)가 채워진 한 쌍의 투명 기재들(10 및 20) 사이의 간격은 특별한 제한이 없고, 대략 0.1 ~ 10 mm 사이가 될 수 있으나 약 0.1 ~ 3mm 의 두께 정도면 바람직 할 것이다. 본 발명에 사용되는 투명 기재들(10 및 20)은 유리, 플라스틱이 사용 될 수 있으나 투명하여야 하며, 한쪽 면의 투명 기재는 한 겹 이상의 다층으로 할 수도 있다. 즉, 여러 겹의 투명 기재를 중첩하여 이용하거나, 투과율 가변 투명 기재 구조물의 셀을 구성하는 투명 기재의 외부 표면에 눈부심 방지 코팅(non-glare coating), 반사방지 코팅(anti-reflection coating), 대전방지 코팅(anti-static coating) 및 특정 파장을 선택적으로 흡수하는 선택적 흡수 코팅(selective absorption coating)과 같은 기능성 코팅을 할 수 있다. 사용될 수 있는 유리의 종류에는 일반 투명 유리, 반투명 유리, 에칭 유리, 채색 유리, 강화 유리, 접합 유리, 망입유리, 열선 흡수 유리, 열선 반사 유리, 자외선 흡수 유리, 금속코팅 유리 등 제한이 없으며, 플라스틱은 투명한 아크릴 수지판(acrylic resin), 폴리 카보네이트 수지판(poly carbonate) 뿐만 아니라 일반 펫트 필름(PET film), 열선 차단 필름, 자외선 차단 필름, 금속 코팅 필름(metal coated film) 또는 사란필름(Saran film made by Dow Product), 에이클라 필름(Aclar film made by Allied Product)과 같은 특수 필름 등 제한이 없이 사용될 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 일 실시예의 투과율 가변형 투명 기재 구조물의 절단면도로서, 도 1의 실시예와의 차이점은 하나의 투명 기재 상에 투명발열층(70)과 투명발열층(70)을 보호하는 보호층(80)를 더 구비하는 것이다. 투명발열층(70)은 로이코팅(Low-E coating), ITO(Indium Tin Oxide) 코팅, 불소도핑 주석코팅(F doped Tin coating), 금코팅(Au coating), 은코팅(silver coating) 및 동코팅(copper coating) 같은 투명 전기 전도성의 코팅에 제한이 없으며 이러한 투명 전도성 코팅층에 교류 또는 직류 전기를 가하게 되면 발열을 하게 된다. 투명발열층(70)을 보호하는 보호층(80)은 선택적으로 삭제할 수 있다.
본 발명에 사용되는 스페이서 및/또는 실란트를 사용하는 밀봉재(30)은 가변형 매체가 기판 사이에 일정한 두께를 유지하도록 하면서 외부 환경과 차단하는 역할을 한다. 스페이서는 일정한 두께의 양면테이프가 사용되며, 실란트는 일반 복층 유리 또는 접합 유리 제조시 사용되는 폴리비닐 부티랄(polyvinyl butyral), 에폭시 수지(epoxy resin), 아크릴 수지(acrylic resin), 이소부틸렌(isobutylene), 실리콘(silicon) 또는 폴리 설파이드(polysulfide) 등이 사용되거나 저온 용융 유리 페이스트인 프릿트(frit)가 사용될 수 있다. 이러한 실란트는 수분 경화성, 열 경화성, 광 경화성 등 각기 다른 특성을 갖는 종류가 있어, 본 발명의 투과율 가변형 투명 기재 구조물의 제조 공정의 필요에 따라 선택되어 사용될 수 있다. 투명발열층(70)은 투명 전기 전도성 코팅층에 균일하게 전기가 흘러서 발열을 할 수 있도록 코팅층의 양 말단에 은(silver)으로 모선(bus bar)를 형성시킨 후, 도선(lead wire)를 연결하여 직류(DC current) 혹은 교류(AC current)를 공급하는 것, 투명 기재(10 및 20)의 내부 또는 외부 표면에 도전성 은 또는 도전성 카본으로 일정한 폭과 길이의 패턴을 형성시켜 도선을 연결하여 직류 혹은 교류를 공급하는 것 또는 별도의 필름 즉 PET 필름상에 발열할 수 있는 도전성 은 또는 도전성 카본으로 패턴을 형성시킨 시트를 접착제를 이용하여 투명 기재(10 및 20)의 외부에 접착하는 방법 등 다양한 방법을 선택하여 사용한다. 도전성 은 또는 도전성 카본 또는 미세 텅스텐 와이어로 패턴을 형성하여 발열을 일으키는 일반적인 예로는 자동차 뒷 유리창, 앞 유리창 또는 사이드 미러의 김서림 방지 열선의 패턴형성법이 응용될 수 있을 것이다. 본 발명은 도 1과 도 2의 기본 구조를 바탕으로 적용 분야나 필요에 따라 여러 가지 다른 구조를 갖는 투과율 가변형 스크린 또는 창문의 제조가 가능하다.
상기 가변형 매체(switchable medium)(40)는 선택된 적어도 하나의 수용성 열 감응 고분자 물질(water-soluble thermo-responsive polymeric material), 선택된 적어도 하나의 광 경화형 친수성 모노머(light curable hydrophilic monomer), 커플링제(coupling agent), 용매, 광 개시제(photoinitiator) 및 수축방지제(anti-shrinking agent)로 이루어지는 조성물을 광 경화(light cure)로 얻을 수 있는 매체로서, 이 매체는 상온에서 투명하다가 외부 에너지 즉, 열 에너지를 받으면 광 투과율이 변하게 되는 것이다.
가변형 매체에 사용되는 용매는 순수(purified water) 또는 유기용제(organic solvent) 또는 그의 혼합물(its mixture) 중 선택되어 사용된다. 용매는 가변형 매체의 전체중량에 대해서 30내지 49중량%가 적당하다. 30% 이하가 사용될 경우 수용성 열 감응 고분자의 열 감응 특성이 저하되고, 49% 이상이 사용될 경우, 친수성 모노머의 물에 대한 분산성에 영향을 주어 투명성을 저하시키고, 가변형 매체가 묽은 젤 특성을 나타내게 되어 대면적의 투과율 가변형 투명 기재 구조물 제조 시 수직으로 세울 경우 하부에 수압이 커지게 되어 응력이 발생하여 상부와 하부의 두께가 달라지게 되고, 가변형 매체와 투명 기재와의 접착력이 저하되어 가변형 매체가 투명 기재와 분리된 수화 젤(hydro-gel) 특성이 강하게 된다. 즉 투명 기재가 가변형 매체에 균일하고 충분한 접착력을 제공하지 못하므로 상부보다 하부가 더 두껍게 되거나, 박리가 발생하여 상품으로서의 가치를 상실하므로, 본 발명의 특성 중 하나인 접합유리 구조를 가질 수 없게 될 것이다.
본 발명에 유용한 수용성 열감응 고분자 물질들은 물에 용해되어 투명한 용액이 되어야 하며, 열에 민감하여 일정한 온도에서 침전 또는 젤이 되어 투명도가 변하는 임계용액온도(critical solution temperature,CST)를 갖는 어떠한 고분자 물질이면 사용 가능하다. 이러한 수용성 열감응 고분자의 특정 예들은 폴리N-비닐 카프로락탐, 폴리 N-이소프로필 아크릴 아마이드 그리고 폴리메틸비닐에테르 등이 있다. 수용성 열감응 고분자 물질은 가변형 매체 전체 중량을 기준으로 5내지 30 중량 %가 사용될 수 있다. 5중량 %이하가 사용되면 열 감응 특성, 즉 투과율 변화가 부족하게 되고, 30% 이상이 사용되면 상 분리 현상이 촉진되어 불균질한 매체가 되어 사용할 수 없다. 이들 수용성 열 감응 고분자 물질의 투명 수용액은 온도가 상승함에 따라 응집, 침전하여 불투명 상태로 변하고, 마침내는 투명한 상층 및 불투명한 하층의 2개 층으로 상 분리가 일어난다. 이러한 침전은 온도 상승이나 어떤 이온들에 의해 열 감응 물질 수용액의 수화반응에 간섭을 일으키는 것에 기인하는 것으로 알려진다. 그러나 상 분리된 용액은 비교적 안정하고 가역적인 매체를 필요로 하는 투과율 가변형 투명 기재 구조물에 단독으로 사용되기에는 실용화에 걸림돌이다.
그리하여, 본 발명자는 이러한 상 분리 현상을 극복하기 위한 해결책을 찾는다. 비교적 안정하며 가역적인 가변형 매체를 달성하기 위하여, 적어도 하나 이상의 수용성 열 감응 고분자 물질을 적어도 하나 이상의 광 경화형 친수성 모노머와, 커플링제, 용매, 광 개시제 및 수축 방지제를 균일하게 혼합하여 중합 반응을 일으키도록 자외선 또는 전자빔을 조사함으로써, 본래의 열 감응 고분자 물질의 특성과 전혀 다른 성질, 즉 변경된 임계용액온도를 나타내면서 상 분리(phase separation) 현상이 일어나지 않는 고분자 물질, 즉 가변형 매체를 얻을 수 있게 되었다. 만약 커플링제나 수축방지제 없이 열감응 고분자 물질, 친수성 모노머, 용매 및 광개시제만을 사용했을 경우에는 자외선 및 전자빔에 의해 경화되었을지라도 미반응의 모노머들이 매체 내에 잔존하기 때문에 수개월이 경과하면서 점차 경화된 매체의 열화가 비교적 빠르게 진행되어 투명 기재와의 약한 접착력으로 박리가 발생하고, 매체의 수명이 짧게 되거나, 결국엔 전체면적에 고르지 못한 불균질 열감응 특성을 보이거나 상분리 현상을 보이므로 상품으로서의 가치를 잃게 된다.
가변형 매체에 사용되는 광 경화형 친수성 모노머는 상기의 수용성 열감응 고분자 물질의 투명 수용액에 영향을 주지 않도록 물에 쉽게 분산하여 투명한 상태를 유지해야 하기 때문에 친수성이 바람직하며, 가능한 물에 분산성이 높은 모노머가 유리하다. 또한 모노머는 다관능성이 아닌 1관능성이 바람직하며, 다관능성, 즉 2관능성 이상의 모노머를 사용할 경우, 광 경화 반응이 진행될 때 과도한 수축이 발생하거나 부분적인 수축이 발생하여, 가변형 투명 기재 구조물의 기판과의 접착력에 악영향을 준다. 즉 2관능성의 모노머들은 개시제에 의해 고분자화 될 때 서로 교차결합(cross-linking)함으로써 본래의 혼합 조성물의 부피보다 작아지는 부피 감소 비율이 높아짐으로써, 투과율 가변형 투명 기재 구조물의 투명 기재(10 및 20)들과 스페이서 및/또는 실란트로 구성되는 밀봉재(30)로 이루어진 셀 내에서의 매체가 고분자 반응이 일어나면서 수축이 크게 되어 수축응력이 발생하여 매체가 셀의 기판과 분리되는 박리현상이 일어나서 가변형 스크린으로서 제품 품질이 떨어지므로 가능한 사용하지 않는 것이 바람직하며, 사용하더라도 아주 미량을 사용해야 할 것이다. 광 경화형 친수성 모노머들은 물에 분산성이 있으면서 음이온인 라디칼에 의해 고분자 반응이 진행되는 어떠한 친수성 모노머(hydrophilic monomer)들이라도 사용 가능하며, 그의 특정예들은 불포화 카르복시산의 하이드록시알킬 에스테르, 즉 아크릴산(acrylic acid), 메타크릴산(methacrylic acid), 하이드록시에틸아크릴레이트(hydroxyethyl acrylate), 하이드록시에틸메타크릴레이트(hydroxyethyl methacrylate), 비스하이드록시에틸메타크릴레이트 포스페이트(bis(hydroxyethylmethacrylate) phosphate)), 하이드록시프로필 아크릴레이트(hydroxypropyl acrylate), 하이드록시프로필메타크릴레이트(hydroxypropyl methacrylate), 아크릴아마이드(acrylamide), 2(2-에톡시에톡시) 에틸 아크릴레이트 2(2-ethoxyethoxy) ethyl acrylate, 하이드록시메틸아크릴아마이드(hydroxymethylacrylamide), 디메틸아크릴아마이드(dimethyl acrylamide) 등이 있으며, 적어도 한가지 이상을 선택하여 사용할 수 있다.
광 경화형 친수성 모노머는 가변형 매체의 전체 중량을 기준으로 31 내지 50중량 %가 적당하다. 31중량 %이하로 사용될 경우 기판과의 접착력이 떨어지며, 50중량% 이상이 사용될 경우는 수용성 열 감응 고분자의 열 감응 특성을 떨어뜨린다. 즉, 31% 이하로 사용될 경우는 매체가 일종의 묽은 젤 특성을 나타내어 대면적의 투과율 가변형 투명 기재 구조물에 적용하여 수직으로 세우면 상부보다 하부에 수압이 커지게 되어 응력이 발생하게 되므로 기판의 상부와 하부의 두께가 달라지고 접착력에도 악영향을 주게 되고, 장시간의 열에너지를 공급 받으면 상 분리 현상이 일어나는 경향이 증가된다. 즉 투명 기재가 가변형 매체에 균일하고 충분한 접착력을 제공하지 못하므로 본 발명의 특성 중 하나인 안전 접합유리 구조를 가질 수 없게 되고, 안정되지 못한 가변특성을 나타내게 될 것이다.
가변형 매체에 사용되는 커플링제는 가변형 매체 내에서 균일 분산되어 가수분해 반응 및 중/축합 반응에 의해 상호간에 삼차원 그물구조로 연결되면서 열감응 고분자 물질과 광 경화형 친수성 모노머를 일정 부분 고정시켜 주는 역할도 하고, 동시에 투명 기재가 유리일 경우에는 유리의 실라놀(silanol)과도 축합반응을 일으켜 화학적 결합으로 접착력을 증진시키는 것으로 믿어진다. 또한 커플링제는 어느 정도 가변형 매체의 열감응 특성에도 영향을 미치는 것으로 생각된다. 그의 특정 예들은 대부분의 실란 커플링제를 사용할 수 있으며, 바람직한 예들로서는 3-글리시독시프로필 디메틸 에톡시실란(3-glycidoxypropyl dimethyl ethoxysilane), 3-글리시독시프로필 메틸 디에톡시실란(3-glycidoxypropyl methyl diethoxysilane), 3글리시독시프로필 트리 메톡시실란(3-glycidoxypropyl trimethoxysilane), 아미노에틸아미노프로필트리메톡시실란(aminoethylaminopropyl trimethoxysilane), 3-메타크릴록시프로필 트리케톡시실란(3-methacryloxypropyl trimethoxysilane) 등 대부분의 실란 커플링제를 제한 없이 사용할 수 있으며, 적어도 한가지 이상을 선택하여 사용할 수 있다. 이러한 커플링제에 포함된 메톡시(methoxy) 또는 에톡시(ethoxy) 작용기들도 투과율 가변형 투명 기재 구조물의 투명 기재와의 접착력을 향상시키는 기능도 있다.
커플링제는 가변형 매체 전체 중량을 기준으로 일반적으로 대략 0.1 ~ 10 중량%, 바람직하게는 0.5 ~ 7 중량%가 된다. 0.1 중량 % 이하일 경우에는 접착력에 크게 영향을 주지 못하며, 10 중량% 이상일 경우에는 광조절 매체의 투명도를 저하 시키거나 조성물의 포트라이프(pot life)를 감소시킬 수 있다.
본 발명에 적당한 광 개시제(photo initiator)는 빛에 의해 라디칼을 형성하여 광 경화형 친수성 모노머와 작용하여 중합반응을 일으킬 수 있는 어떠한 광 개시제라도 사용 가능하며, 이러한 광 개시제의 특정 예들은 벤조페논(benzophenone), 에틸4-(디메틸아미노) 벤조에이트(ethyl4-(dimethylamino)benzoate), 벤질디메틸케탈(benzyl dimethyl ketal), 1-(4-(2-히드록시에톡시)-페닐)-2-히드록시-2-메틸-1-프로판-1-원(1-(4-(2-hydroxyethoxy)-phenyl)-2-hydroxy-2-methyl-1-propane-1-one), 2-히드록시-2-메틸-1-페닐-프로판-1-원 (2-hydroxy-2-methyl-1-phenyl-propane-1-one), 트리메틸 벤조일 디페닐 포스핀 옥사이드(2,4,6-Trimethyl benzoyl diphenyl phosphine oxide), 비스아크릴포스파인 옥사이드(bisacylphosphine oxide) 등이 있으며 빛에 의해 라디칼을 형성하여 친수성 모노머의 경화를 일으키는 대부분의 광개시제를 사용할 수 있으며 적어도 1종 이상을 사용할 수 있다.　 광 개시제는 고분자화 될 수 있는 각각의 광 경화형 친수성 모노머에 대해서 일반적으로 대략 0.1 ~ 10 중량%, 바람직하게는 0.2 ~ 7 중량%가 된다.
본 발명에 수축방지제를 사용하는데, 수축방지제는 광경화 모노머의 중합반응 시에 필연적으로 발생하는 상당한 부피감소를 줄여주어 부피감소에 따른 광조절 매체와 투명 기재와의 박리현상을 억제해주며, 수축방지제를 제외한 나머지를 구성하는 조성물들이 수축방지제의 수많은 미세 구멍 사이에 함침되어 수축방지제의 광 투과성을 증진시켜주면서도 안정화 되므로 가변형 매체의 내구성을 증가시켜주며, 열감응 고분자의 지나친 상분리 경향을 감소시켜 주기도 하고, 열감응 특성에 긍정적 역할을 한다. 또한 수축방지제의 표면의 실리콘 및 실리콘 산화물과, 커플링제의 가수분해 반응으로 생긴 실라놀과의 축합반응으로 생긴 화학적 결합으로, 가변형 매체내에 고르게 분산된 수축방지제의 미립자들이 커플링제 끼리의 삼차원 구조의 연결 망 사이사이에서 연결되어 고정되므로 더욱 안정된 가변형 매체를 얻을 수 있게 해준다. 본 발명에 적당한 수축방지제는 중량대비 매우 큰 표면적을 갖는 다공질이면서 투명성을 크게 저하시키지 않는 초 미립자, 즉 대표적인 것으로 에어로실(aerosil)이 사용될 수 있다. 가변형 매체가 열에너지를 공급 받아 투과율이 변하고 다시 열에너지가 제거되어 원래의 투과율로 돌아오는 기능을 반복적으로 할 때 부피의 수축과 팽창을 반복됨으로써 응력이 발생하는데, 가변형 매체에 포함된 수축방지제가 이러한 수축과 팽창 시 발생하는 하는 응력을 감소시켜 가변형 매체와 투명 기재들(10 및 20)과의 박리 되는 경향을 감소시키는 역할을 한다. 또한 수축방지제는 본 발명의 투명 기재 구조물을 투사 스크린으로 사용할 경우 투사 스크린의 특성 중 하나인 빛의 확산성(diffusion)을 증가시켜 주기도 한다. 더불어 투과율 가변형 투명 기재 구조물을 장식성 창문유리로 사용할 경우에 수축방지제를 첨가하면서 발생하는 기포, 즉 수축방지제의 다공성에 기인하여 조성물 제조 초기에 수 많은 기포들이 발생하는데, 발생된 기포는 장시간 방치하거나 진공 탈포를 시켜 제거하여 사용하지만, 기포가 형성된 채로 투과율 가변형 투명 기재 구조물을 제조할 수 있어 색다른 효과를 갖는 기능도 부여할 수 있게 된다. 본 발명의 수축방지제는 열 감응 고분자 물질, 광 경화형 친수성 모노머, 용매, 커플링제 및 광 개시제로 이루어진 물질의 총 부피를 기준으로 1 내지 200 부피% 가 적당할 것이다. 본 발명에 사용되는 수축방지제는 1 부피 % 이하가 사용될 경우 수축방지 특성에 크게 영향을 주지 못하고, 200 부피 % 이상이 사용될 경우 지나친 점도 증가로 제조 공정에 불편함을 끼친다.
본 발명의 투과율 가변형 투명 기재 구조물에는 추가적으로 여러 가지 첨가제(additives)가 사용될 수 있는데, 물 또는 모노머에 균일하게 분산될 수 있는 어떠한 안료 또는 염료와 같은 색소는 칼라 효과를 주거나 외부광을 흡수하여 콘트라스트를 향상시킬 목적으로 첨가할 수 있고, 또한 모노머의 특성 열화를 감소시키기 위해 산화방지제 또는/그리고 자외선 흡수제가 추가적으로 사용될 수 있으며 이들은 물 또는 모노머에 분산성이 있어야 하고 그의 첨가량은 가변형 매체에 대해서 0.01 ~ 5 중량 %가 적당할 것이다.
그리고 가변형 매체가 물을 함유할 경우, 영상의 온도뿐만 아니라 영하의 온도에서 사용될 경우 동결되므로 이를 방지하는 유기용제를 첨가할 수 있다. 유기용제로는 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올, 부탄올, 2-부탄올, 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜로 구성되는 그룹 중 적어도 하나의 선택된 알코올이 사용되어 본 발명의 가변형 매체의 알코올 수(alcoholic water)로 사용될 수 있다. 이러한 유기물질은 동결방지 뿐만 아니라 가변형 매체의 열에 대한 감응온도를 높이거나 낮추기도 하며, 이에 따라 일부 가변형 매체의 분산성 또는 안정성을 향상시키는 역할도 한다. 유기용제의 첨가량은 동결방지 또는 감응온도 상승 또는 분산성 향상 등 어떤 기능에 중점을 두는 지에 따라, 또는 가변형 매체의 농도, 상호 친화성 및 각각의 특성에 따라 다르지만 가변형 매체내의 물에 대해서 0.01 ~ 40 중량 %가 적당하며, 바람직하기로는 1~10 중량 %가 적당할 것이다.
본 발명의 투과율 가변형 투명 기재 구조물의 제조 공정은 다음과 같이 이루어질 수 있다. 한 쌍의 투명 기재(10 및 20)들과 스페이서와 실란트 같은 밀봉재(30)로 셀을 형성한다. 투명 기재들 중 적어도 어느 하나의 투명 기재에 투명발열층을 형성할 수 있다. 투명발열층이 코팅된 투명 기재는 양 투명 기재가 마주보는 면에 투명 전기 전도성 물질이 균일하게 코팅 형성되어, 투명발열층에 전기를 인가할 경우 발열할 수 있도록 투명발열층의 양 말단에 은(silver)으로 모선(bus bar)을 형성시켜 도선(lead wire)이 연결되어 있는 투명발열층(70)으로 이루어진다. 셀의 빈 공간 내에 본 발명의 가변형 매체 조성물을 주입시킨 후 주입구를 밀봉시킨다. 밀봉이 끝난 투명 기재 구조물을 자외선, 전자빔 혹은 가시광선에 일정 시간 노광시키면 셀 내에 있는 가변형 매체 조성물의 고분자 반응이 일어나게 되고, 반응이 완료된 투명 기재 구조물은 상온에서는 투명하다가 열에너지를 공급받으면 반투명 또는 거의 불투명한 상태로 변하는 가변형 매체(40)가 투명 기재들 사이에 접합된(laminated) 투과율 가변형 투명 기재 구조물이 된다. 열에너지가 공급되는 방법은 자연적으로 여름철의 기온이 가변형 매체의 반응 온도 이상으로 상승하면 투과율이 변하게 하거나, 태양 광선이 직접 도달하여 가변형 매체의 반응 온도 이상으로 상승하면 투과율이 변하게 하거나, 상기의 도선에 직류전기나 교류전기를 공급하여 전기 전도성 코팅 층이 또는 패턴된 열선이 발열함으로써 열에너지를 공급하여 투과율이 변하게 할 수도 있다. 이러한 공정으로 제조된 투과율 가변형 투명 기재 구조물에 투사기를 이용하여 영상을 투사하면, 투명도에 따라 홀로그래픽 투사 스크린 또는 후면 투사 스크린을 구현할 수 있는 것이다.
상기 투과율 가변형 투명 기재 구조물의 제조 공정을 기본으로 그 외 여러 가지 조합에 따른 투과율 가변형 투명 기재 구조물의 제조에도 다른 필요한 공정들을 부가 또는 삭제시켜 적용할 수 있다. 즉, 도 1과 도 2와 같은 구조를 갖는 투과율 가변형 투명 기재 구조물은 평상시에는 투명한 상태로 있다가 열에너지를 공급하여 투과율을 변화시킴으로써 후방에서 투사기로 영상을 비추어 홀로 그래픽 투사 스크린 기능을 하거나 후면 투사 스크린을 구현하는 투과율 가변형 스크린이 될 수 있고, 투과율 가변형 투명 기재 구조물을 형성하는 하나의 투명 기재에 투명발열층을 코팅하고, 나머지 하나의 투명 기재를 거울 유리로 형성할 경우 평상시에는 거울로 사용하다가 필요할 경우 투명발열층에 전기를 공급하여 발열시킴으로써 가변형 매체의 광 투과율을 떨어뜨림으로써 전방투사형 스크린으로 사용할 수 있을 것이다.
이와 같은 투과율 가변형 투명 기재 구조물은 스크린 이외의 용도로서 도 3 내지 도 5와 같이 제 1 또는 제 2 투명 기재의 한쪽 면에 원하는 볼록 문양(50), 기포(50a) 또는 오목 문양(60)을 투명하게 형성하여 미적인 면을 추가하면 평상 시에는 투명하게 보이다가 열에너지를 공급받아 투과율이 변하면 투명 문양, 기포 모양 또는 반투명 문양을 갖는 투과율 가변 유리로서 건축물의 창문 유리로서 사용할 수도 있다.
도 3에 도시된 바와 같이 제 2 투명 기재(20)의 내측면 상에 접착제(90)를 이용하여 볼록 문양(50)을 접착 형성하거나 또는 제 2 투명 기재(20) 자체의 내면 형상을 그라인딩하여 볼록 문양(50)이 형성되도록 할 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이 가변형 매체에 기포(50a)가 포함되는 투과율 가변형 투명 기재 구조물은 가변형 매체(a)에 다수의 기포를 포함한 채로 광경화 시킴으로써 가변형 매체 내에 다수 개의 버블 문양이 형성되도록 할 수 있다. 오목 문양(60)은 도 5에 도시한 바와 같이 제 2 투명 기재(20)의 내면을 그라인딩 등의 방법을 이용하여 형성할 수 있다.
또한 도 1, 도 2 및 도 3 내지 도 5의 구조로 된 투과율 가변형 투명 기재 구조물들의 외측 측면에 직경이 얇은 냉음극 형광 램프(CCFL)나, 발광 다이오우드(LED) 램프와 같은 발광장치(140)를 부착하여 광을 비추게 되면 색다른 효과를 얻을 수 있어 광고판 또는 인테리어 장식성을 부여할 수도 있으며, 광의 발광효과를 높이기 위하여 반사판(150)을 추가할 수 있을 것이다. 다음의 실시 예를 통해서 본 발명을 더욱 상세하게 설명하게 되며, 본 발명은 이들 실시 예로 국한되지 않는다.
실시 예 1)
수용성 열 감응 고분자 물질로 폴리 N-비닐 카프로락탐 10.1g, 광 경화형 친수성 모노머로 하이드록시에틸메타크릴레이트 23.2g, 커플링제로 3-글리시독시프로필 트리메톡시실란 2.2g, 광 개시제로 2-히드록시-2-메틸-1-페닐-프로판-1-원 0.75g, 순수 21.2g, 수축방지제로 에어로실 57cm³로 이루어지는 조성물을, 2 밀리미터 두께와 10 평방 센티미터의 소다회 유리판 2장으로 사이 간격 2 밀리미터의 셀로 만들어진 내부 공간에 주입시킨 후 밀봉하였다. 밀봉된 셀을 200W의 UV 형광등에 약 1시간 노광하여 투과율 가변형 투명 기재 구조물을 제조하였다. 실시예의 투과율 가변형 투명 기재 구조물은 35℃ 내지 38℃ 부근에서 광 투과율이 낮아지기 시작하여 후방에서 투사기를 비추었을 때 투명한 홀로그래픽 투사 영상을 얻을 수 있었고, 약 50℃ 부근에서 반투명한 투사 영상이 구현되었다. 투과율 가변형 투명 기재 구조물을 약 50℃에서 5시간 유지시킨 후 상온 20℃로 냉각시켰을 때 전혀 상 분리 현상이 보이지 않는 본래의 투명한 상태였다.
실시 예2)
상기 실시예 1 의 전체 조성물중 수용성 열감응 고분자 물질로 폴리메틸비닐에테르를 사용하고 나머지는 동일한 물질과 조성비를 사용한 조성물을, 2 밀리미터 두께와 10 평방 센티미터의 소다회 유리판 1장의 한쪽 표면에 브이커팅 장비로 격자무늬의 홈을 파내어 오목문양을 만들고, 투명전도성 코팅된 유리판의 양쪽 말단에 실버페이스트로 모선(bus bar)를 형성시킨 후 전선으로 연결시킨 기판, 스페이서 및 실란트로 사이간격 2 밀리미터의 셀로 만들어진 내부 공간에 주입 시킨 후 밀봉하였다. 밀봉된 셀을 200W의 UV 형광등에 약 1시간 노광하여 투과율 가변형 투명 기재 구조물을 제조하였다. 실시예의 투과율 가변형 투명 기재 구조물의 양 단에 연결한 전선에 일정한 전압(220V)를 인가하여 발열시키면 35℃ 내지 38℃ 부근에서 광 투과율이 낮아지기 시작하여 후방에서 투사기를 비추었을 때 투명한 홀로그래픽 투사 영상을 얻을 수 있었고, 약 50℃ 부근에서 반투명한 투사 영상이 구현되었다. 투과율 가변형 투명 기재 구조물을 약 50℃ 에서 5시간 유지시킨 후 상온 20℃로 냉각시켰을 때 전혀 상 분리 현상이 보이지 않는 본래의 투명한 상태를 유지하였다. 투명한 상태에서는 격자 문양이 아름답게 반짝이면서도, 반투명한 상태에서는 전체적으로 반투명하지만 격자 문양 부분은 더욱 투과율이 낮은 상태로 색다른 격자무늬 문양을 보여주어 장식성 창문 유리로서도 유용하게 사용될 수 있는 가능성이 보였다. 또한 투과율 가변형 투명 기재 구조물의 측면에 다양한 색상의 냉음극 형광 램프를 부착하여 광을 비추면 각각의 색상을 갖는 격자문양을 볼 수 있었다.

본 발명에 따른 투명 기재 구조물은 홀로그래픽 효과를 얻는 스크린이나 투사 영상 스크린뿐만 아니라, 건물 창, 수송기관의 창, 유리 문, 온실, 사무실 칸막이, 샤워 부스(shower stall), 욕조 칸막이(bath tub enclosure) 등과 같은 광 조절과 미적 인테리어 제품 등 다양한 용도에 적용될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시례가 특정 용어들을 사용하여 기술되어 왔지만, 그러한 기술은 오로지 설명을 하기 위한 것이며, 다음의 청구범위의 기술적 사상 및 범위로부터 이탈되지 않고서 여러 가지 변경 및 변화가 가해질 수 있는 것으로 이해되어져야 한다.

Claims

온도에 따라 투과를 가변시키는 투과율 가변형 투명 기재 구조물로서,

서로 일정 거리 이격된 위치에 대향되도록 구비되는 제 1 및 제 2 투명 기재;

상기 제 1 투명 기재 및 상기 제 2 투명 기재의 상호 마주보는 면상의 거리를 일정하게 유지하면서 상기 마주보는 면의 테두리를 밀봉하는 밀봉재;

상기 제 1 및 제 2 투명 기재의 상호 마주보는 면과 밀봉재로 이루어지는 공간에 충진되는 가변형 매체를 포함하고,

상기 가변형 매체는,

폴리N-비닐 카프로락탐, 폴리 N-이소프로필 아크릴 아마이드 그리고 폴리메틸비닐에테르 중에서 선택된 적어도 하나의 수용성 열감응 고분자 물질과,

광경화형 친수성 모노머와,

용매와,

커플링제와,

광개시제 및

수축방지제로 이루어지는 조성물을 광 경화하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 투과율 가변형 투명 기재 구조물.
제 1항에 있어서,

상기 가변형 매체에는,

상기 수용성 열 감응 고분자 물질이 상기 조성물의 전체 중량기준으로 5 내지 30 중량 % 포함되고, 상기 광 경화형 친수성 모노머는 상기 조성물의 전체 중량기준으로 31 내지 50 중량 % 포함되고, 상기 용매는 상기 조성물의 전체 중량기준으로 30 내지 49 중량 % 포함되고, 상기 커플링제는 상기 조성물의 전체 중량기준으로 0.1 내지 10 중량 % 포함되고, 상기 광 개시제는 상기 광 경화형 친수성 모노머의 전체 중량기준으로 0.1 내지 10 중량 % 포함되며, 상기 수축방지제는 상기 열 감응 고분자 물질, 상기 광 경화형 친수성 모노머, 상기 용매, 상기 커플링제 및 상기 광 개시제로 이루어진 물질의 총 부피를 기준으로 1 내지 200 부피% 포함되는 것을 특징으로 하는 투과율 가변형 투명 기재 구조물.
제 1항에 있어서,

상기 가변형 매체는 가변형 매체 전체 중량기준으로 0.01 내지 5 중량 %의 첨가제(additives)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 투과율 가변형 투명 기재 구조물.
제 1항에 있어서,

상기 제 2 투명 기재의 면상에는 투명발열층이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 투과율 가변형 투명 기재 구조물.
제 1항에 있어서,

상기 제 1 투명 기재 또는 제 2 투명 기재는 내부 또는 외부 표면에 투명한 오목 문양 및 투명한 볼록 문양 중에서 선택된 하나의 문양이 형성되는 것을 특징으로 하는 투과율 가변형 투명 기재 구조물.
제 1항에 있어서,

상기 가변형 매체는 다수의 기포를 포함한 채로 광경화 되어 버블 문양이 포함되는 것을 특징으로 하는 투과율 가변형 투명 기재 구조물.
제 1항에 있어서,

상기 제 1 투명 기재 및 상기 제 2 투명 기재의 결합체의 외측면에는 발광장치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 투과율 가변형 투명 기재 구조물.
온도에 따라 투과를 가변시키는 투과율 가변형 투명 기재 구조물을 제조하는 방법으로서,

제 1 투명 기재 및 제 2 투명 기재를 서로 일정거리 이격된 채로 마주보도록 배치시키는 제 1 단계;

상기 제 1 투명 기재 및 상기 제 2 투명 기재의 상호 마주보는 면상의 거리를 일정하게 유지하면서 상기 마주보는 면의 테두리를 밀봉하는 제 2 단계;

상기 제 1 및 제 2 투명 기재의 상호 마주보는 면 사이에 형성되는 공간에 가변형 매체를 충진시킨 후 주입구를 밀봉시키는 제 3 단계; 및

가변형 매체에 광을 조사하여 경화시키는 제 4 단계를 포함하며,

상기 가변형 매체는,

폴리N-비닐 카프로락탐, 폴리 N-이소프로필 아크릴 아마이드 그리고 폴리메틸비닐에테르 중에서 선택된 적어도 하나의 수용성 열감응 고분자 물질과,

광경화형 친수성 모노머와,

용매와,

커플링제와,

광개시제 및

수축방지제로 이루어지는 조성물을 광 경화하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 투과율 가변형 투명 기재 구조물 제조 방법.
제 8항에 있어서,

상기 가변형 매체에는,

상기 수용성 열 감응 고분자 물질이 상기 조성물의 전체 중량기준으로 5 내지 30 중량 % 포함되고, 상기 광 경화형 친수성 모노머는 상기 조성물의 전체 중량기준으로 31 내지 50 중량 % 포함되고, 상기 용매는 상기 조성물의 전체 중량기준으로 30 내지 49 중량 % 포함되고, 상기 커플링제는 상기 조성물의 전체 중량기준으로 0.1 내지 10 중량 % 포함되고, 상기 광 개시제는 상기 광 경화형 친수성 모노머의 전체 중량기준으로 0.1 내지 10 중량 % 포함되며, 상기 수축방지제는 상기 열 감응 고분자 물질, 상기 광 경화형 친수성 모노머, 상기 용매, 상기 커플링제 및 상기 광 개시제로 이루어진 물질의 총 부피를 기준으로 1 내지 200 부피% 포함되는 것을 특징으로 하는 투과율 가변형 투명 기재 구조물 제조 방법.
제 8항에 있어서,

상기 가변형 매체는 가변형 매체의 전체 중량기준으로 0.01내지 5 중량 %의 첨가제(additives)를 추가적으로 더 포함하는 투과율 가변형 투명 기재 구조물 제조 방법.
제 8항에 있어서,

상기 제 1 단계 이전 단계로서, 제 2 투명 기재의 내부 또는 외부 표면에 투명발열층을 코팅하는 제 6 단계를 더 포함하는 투과율 가변형 투명 기재 구조물 제조 방법.
제 8항에 있어서,

상기 제 1 투명 기재 또는 제 2 투명 기재는 내부 또는 외부 표면에 투명한 오목 문양 및 투명한 볼록 문양 중에서 선택된 하나의 문양이 형성되는 것을 특징으로 하는 투과율 가변형 투명 기재 구조물 제조 방법.
제 8항에 있어서,

상기 가변형 매체는 다수의 기포를 포함한 채로 광경화 되어 버블 문양이 포함되는 것을 특징으로 하는 투과율 가변형 투명 기재 구조물 제조 방법.