KR101550371B1 - 외부 자극에 의해 반짝이는 스마트 윈도우 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 외부 자극에 의해 반짝이는 스마트 윈도우에 관한 것으로, 외부의 자극이 가해졌을 때 기계 발광(Mechanoluminescence) 현상에 의해 발광하는 압광 물질이 구비된 외부 자극에 의해 반짝이는 스마트 윈도우에 관한 것이다.

Description

외부 자극에 의해 반짝이는 스마트 윈도우{Smart windows which respond to external stimulus}
본 발명은 외부 자극에 의해 반짝이는 스마트 윈도우에 관한 것으로, 외부의 자극이 가해졌을 때 기계 발광(Mechanoluminescence) 현상에 의해 발광하는 압광 물질이 구비된 외부 자극에 의해 반짝이는 스마트 윈도우에 관한 것이다.
일반적으로, 스마트 윈도우(smart windows)는 켜고 끌 수 있는 창을 형성한 것으로, 전압이 걸리면 빛의 투과성을 변화시켜서 통과하는 빛 또는 열의 양이 제어되는 창을 뜻한다. 즉, 스마트 윈도우는 전압에 의해서 투명, 불투명 또는 반투명 상태로 변화될 수 있게 구비되며 투과도 가변유리, 조광유리 또는 스마트 글래스(smart glass)로도 불리운다.
또한, 스마트 윈도우는 실내 공간의 칸막이로 활용되거나 건축물의 개구부에 배치된 채광창으로 활용될 수 있고, 고속도로 표지판, 게시판, 점수판, 시계 또는 광고스크린으로도 활용될 수 있으며, 자동차, 버스, 항공기, 선박 또는 기차의 창(windows) 또는 선루프로도 활용가능하다.
또한, 종래의 스마트 윈도우는 대개 고분자 분산 액정(polymer dispersed liquid crystal, PDLC)를 이용하여 제조되고 있는데, 한 쌍의 유리 기판의 사이에 고분자 분산 액정을 주입하여 고분자 매트릭스 내의 미세한 액정(liquid crystal, LC)이 분산되어 있는 구조를 갖는다.
또한, 스마트 윈도우는 전압이 없으면 액정의 방향이 불규칙해지고 불투명 또는 반투명한 상태를 이루게 되며, 전압이 인가되면 액정의 방향이 가지런하게 변화하여 투명한 상태를 이루게 된다. 여기서, 고분자 분산 액정을 이용하면 텍스트, 사진 또는 동영상 등의 정보를 표시할 수 있는 디스플레이 장치로도 활용할 수 있어서, 적용가능한 산업분야가 넓다 할 수 있다.
한편, 종래의 스마트 윈도우는 전압이 공급되어야만 투명, 불투명 또는 반투명 상태로 변화되는 것이어서 전압이 인가되지 않는 상태에서는 시각적이거나 기능적인 변화를 구현할 수 없는 문제점이 있었다.
또한, 종래의 스마트 윈도우를 유연한 소재로 구성하여 구부리거나 접힐 수 있게 하는 연구 및 개발도 이루어지고 있기 때문에 보다 다양한 산업분야에 적용될 수 있게 되었으나, 이러한 경우에도 스마트 윈도우에 전압이 공급될 때에만 투명, 불투명 또는 반투명 상태가 변화되는 점은 동일하다.
즉, 스마트 윈도우에 전압이 인가되지 않는 상태에서도 빛을 발광하거나 반짝이는 등의 시각적인 기능을 더 부가하여, 사용자의 스마트 윈도우에 대한 관심 및 사용 욕구를 증대시킬 필요가 있는 것이다.
최근에는, 기계 발광(Mechanoluminescence) 현상을 이용한 나노 형광체가 연구 및 개발되고 있는데, 상기 기계 발광 현상은 외부의 자극이 가해졌을 때 빛을 발하는 현상을 뜻하며, 상기 외부의 자극은 바람, 비 및 눈 등의 환경적인 자극, 해충, 곤충 또는 동물의 접촉에 의한 자극 및 인간의 신체 접촉에 의한 자극을 포함하며, 기계적 스트레스라고도 할 수 있다.
다만, 상기 기계 발광 현상을 이용한 나노 형광체에 대한 연구 및 개발은 이루어지고 있으나 이를 적용한 어플리케이션에 대해서는 가시적인 성과가 제시되지 않았고, 특히, 스마트 윈도우 관련분야에서는 이를 적용시킨 사례는 전혀 제시되지 못한 문제점이 있었다.
1. 한국공개특허, 10-2014-0125907호, 기계적 발광 복합필름 및 이의 제조방법. 2. 한국등록특허, 10-1501525호, 색 조절이 가능한 기계적 발광 복합필름 및 이의 색 조절방법. 3. 일본공개특허, 특개2009-260237호, 화합물 반도체 발광소자 및 그 제조 방법, 화합물 반도체 발광소자용 도전형 투광성 전극, 램프, 전자기기 및 기계 장치.
본 발명자들은 스마트 윈도우에 전압을 인가하지 않은 상태에서도 시각적인 기능을 가질 수 있게 하고자 연구 노력한 결과, 외부 자극에 의해 반짝이는 스마트 윈도우의 기술적 구성을 개발하게 되어 본 발명을 완성하게 되었다.
따라서, 본 발명의 목적은 외부의 다양한 자극에 대해 발광하는 시각적 효과를 갖는 외부 자극에 의해 반짝이는 스마트 윈도우를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 스마트 윈도우로서, 상기 스마트 윈도우에 외부의 자극이 가해지거나 상기 외부의 자극에 의해 구부러지거나 움직임이 발생하였을 때 빛을 발광하여 반짝이게 하는 발광 수단;이 구비된 것을 특징으로 하는 스마트 윈도우를 제공한다.
또한, 본 발명은 스마트 윈도우에 구비되는 복합체 필름 제조방법으로서, 폴리다이메틸실록세인 및 경화제를 혼합하여 폴리다이메틸실록세인 혼합물을 형성하는 단계; 상기 폴리다이메틸실록세인 혼합물에서 기포를 제거하는 단계; 글씨 및 그림 형상이 양각된 몰드에 상기 폴리다이메틸실록세인 혼합물을 코팅하는 단계; 상기 몰드에서 코팅된 폴리다이메틸실록세인 혼합물을 열처리하는 단계; 상기 몰드의 형상에 따라 음각 패턴이 패터닝된 폴리다이메틸실록세인 혼합물을 상기 몰드와 분리하는 단계; 및 상기 패터닝된 폴리다이메틸실록세인 혼합물의 음각 패턴에 나노 형광체 및 폴리다이메틸실록세인이 혼합된 나노 형광체 혼합물을 인입한 후 열처리하는 단계;를 포함하는 스마트 윈도우용 복합체 필름 제조방법을 제공한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 발광 수단은 나노 입자로 이루어진 나노 형광체로 구성된다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 나노 형광체는 ZnS:Cu, ZnS:Mn, SrAl2O4:Eu, SrAl2O4:Ce, ZrO2:Ti, Ca2Al2SiO7:Ce, SrAl2O4:Er, SrMgAl10O17:Eu, ZrO2:Ti 및 ZnMnTe 중에서 선택된 어느 하나이다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 스마트 윈도우의 바깥 면에는 합성 수지로 이루어지고, 외부에서 물 또는 습기가 침투하지 않게 하는 방수 수단;이 구비된다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 방수 수단을 상기 발광 수단과 일체로 형성한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 스마트 윈도우는, 한 쌍의 기판; 상기 한 쌍의 기판 안쪽 면에 각각 구비되는 한 쌍의 전극; 및 상기 한 쌍의 전극 사이에 구비되며, 외부에서 인가되는 전압을 ‘on’ 또는 ‘off’하였을 때 빛의 투과성이 변화시키는 고분자 분산 액정;을 포함하고, 상기 발광 수단을 상기 고분자 분산 액정에 혼합하여 구성한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 스마트 윈도우는, 한 쌍의 기판; 상기 한 쌍의 기판 안쪽 면에 각각 구비되는 한 쌍의 전극; 및 상기 한 쌍의 전극 사이에 구비되며, 외부에서 인가되는 전압을 ‘on’ 또는 ‘off’하였을 때 빛의 투과성이 변화시키는 고분자 분산 액정;을 포함하고, 상기 발광 수단을 특정 전극과 상기 고분자 분산 액정의 사이에 구비한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 스마트 윈도우는, 한 쌍의 기판; 상기 한 쌍의 기판 안쪽 면에 각각 구비되는 한 쌍의 전극; 및 상기 한 쌍의 전극 사이에 구비되며, 외부에서 인가되는 전압을 ‘on’ 또는 ‘off’하였을 때 빛의 투과성이 변화시키는 고분자 분산 액정;을 포함하고, 상기 발광 수단은 상기 한 쌍의 기판 중 적어도 하나의 기판 바깥면에 구비된 복합체 필름이다.
본 발명은 다음과 같은 우수한 효과를 가진다.
먼저, 본 발명의 일실시예에 따른 외부 자극에 의해 반짝이는 스마트 윈도우에 의하면, 스마트 윈도우의 고분자 분산 액정에 나노 형광체를 혼합하거나 스마트 윈도우의 내부 또는 외부에 나노 형광체로 이루어진 발광수단을 구비함에 따라, 스마트 윈도우 본연의 기능을 그대로 유지하면서 외부의 자극에 가해졌을 때 발광하여 반짝이게 되는 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 스마트 윈도우를 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 제 2실시예에 따른 스마트 윈도우를 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 제 3실시예에 따른 스마트 윈도우를 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 복합체 필름의 제조방법을 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 복합체 필름의 제조방법을 나타내는 도면.
본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있는데 이 경우에는 단순한 용어의 명칭이 아닌 발명의 상세한 설명 부분에 기재되거나 사용된 의미를 고려하여 그 의미가 파악되어야 할 것이다.
이하, 첨부된 도면에 도시된 바람직한 실시예를 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 상세하게 설명한다.
그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
본 발명의 일실시예에 따른 스마트 윈도우는, 전압의 인가되었을 때 투명, 반투명한 상태로 변화하도록 구비되면서 전압이 인가되지 않은 경우에도 반짝이면서 발광하게 한 것으로, 발광 수단 및 방수 수단 중에서 적어도 하나를 포함한다.
또한, 상기 스마트 윈도우는 한 쌍의 기판의 사이에 고분자 분산 액정(polymer dispersed liquid crystal, PDLC)을 주입하여 고분자 매트릭스 내의 미세한 액정(liquid crystal, LC)이 분산된 구조를 갖게 한 것일 수 있으며, 상기 고분자 분산 액정으로 전압이 인가되었을 때 상기 액정의 방향이 가지런하게 변화하여 투명한 상태를 이루도록 구비한 것일 수 있다.
또한, 상기 외부의 자극은 상기 스마트 윈도우에 접촉하거나 상기 스마트 윈도우를 구부리거나 이외의 움직임을 뜻하며, 사용자의 신체 접촉에 의한 자극 뿐만 아니라 바람, 비 및 눈 등에 의한 자극과 해충, 곤충 또는 동물의 접촉에 의한 자극을 포함하는 포괄적인 범주의 기계적 스트레스를 뜻한다.
상기 발광 수단은 상기 외부의 자극에 의해 발광하도록 구비된 것으로, 나노 입자로 이루어진 나노 형광체로 구비되며, 상기 외부의 자극이 여기원이 되어 발광하는 기계 발광 현상에 의해 발광하며, 발광 강도는 대개 인가되는 외부의 자극의 크기에 비례하게 된다.
또한, 상기 발광 수단은 특정 두께의 층을 형성하거나, 점 또는 선을 형성하면서 상기 스마트 윈도우의 특정 위치에 구성될 수 있으며, 상기 스마트 윈도우에 상기 외부의 자극에 의해 가해지거나 상기 외부의 자극에 의해 구부러지거나 움직임이 발생하였을 때 빛을 발광하여 반짝이게 된다.
또한, 상기 발광 수단을 형성하는 나노 형광체는 ZnS:Cu, ZnS:Mn, SrAl2O4:Eu, SrAl2O4:Ce, ZrO2:Ti, Ca2Al2SiO7:Ce, SrAl2O4:Er, SrMgAl10O17:Eu, ZrO2:Ti 및 ZnMnTe 중에서 선택된 어느 하나일 수 있으며, 바람직하게는 전이 금속 이온이 첨가된 ZnS와, 희토류 원소가 첨가된 Mal2O4:Re를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 Mal2O4:Re에서 ‘M’은 알칼리 토금속을 뜻하며 ‘Re’는 희토류 원소를 뜻한다.
상기 방수 수단은 상기 스마트 윈도우의 외부에서 물 또는 습기가 침투하지 않게 하기 위한 것으로, 상기 스마트 윈도우의 바깥 면에 구비되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 방수 수단은 합성 수지로 하나의 층을 형성하도록 구비할 수 있으며, 상기 합성 수지는 폴리다이메틸실록세인(polydimethylsiloxane, PDMS) 또는 폴리메틸메타크릴레이트 (poly(methyl methacrylate), PMMA)으로 구비하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 방수 수단은 상기 합성 수지를 상기 스마트 윈도우의 표면에 도포하여 형성하거나, 상기 합성 수지로 이루어진 필름을 부착하여 형성할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 스마트 윈도우는 외부의 자극에 의해 반짝이므로, 조류 및 해충의 접근을 방지하거나 퇴치를 위해 비닐하우스 등에서 사용될 수도 있으며, 텐트 및 타프를 포함하는 아웃도어(Outdoor) 용품에 적용될 수 있다.
또한, 상기 스마트 윈도우는 외부의 자극에 의해 반짝이는 기능과 스마트 윈도우의 기능을 동시에 갖는 것으로서, 두 가지 기능이 동시에 구현될 수도 있고 구동 채널에 따라 적어도 하나의 기능만 동작하도록 구현될 수도 있다.
도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 스마트 윈도우를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제 1실시예에 따른 스마트 윈도우는, 전압의 인가될 때 투명하게 변화하면서 별도의 전압이 없더라도 외부의 다양한 자극에 대해 발광하는 시각적 효과를 구현하기 위한 것으로, 기판(110), 전극(120), 고분자 분산 액정(130) 및 발광 수단(140)을 포함한다.
상기 기판(110)은 한 쌍으로 구비되는 것으로, 후술할 고분자 분산 액정(130) 및 전극(120)을 보호하여 부식 및 손상을 방지하도록 구비된다.
또한, 상기 기판(110)은 물리적으로 단단한 소재인 유리(glass)로 구비하는 것이 바람직하나 스마트 윈도우의 설치 용도에 따라서 플렉시블한 소재의 필름(film)으로 구비될 수도 있다.
또한, 상기 기판(110)은 폴리에테르 술폰(polyether sulfone, PES), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 폴리아릴레이트(polyarylate, PAR), 폴리에테르이미드(polyether lmide, PEI), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate, PEN), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide, PPS), 폴리아미드(polyamide, PI), 폴리카보네이트(polycarbonate, PC), 트리아세틸 셀룰로오스(tri-acetyl-cellulose, TAC) 및 CAP 중에서 선택된 어느 하나로 형성할 수 있다.
상기 전극(120)은 상기 기판(110)의 안쪽 면에 각각 구비되는 것으로, 상기 기판(110)과 같이 한 쌍으로 이루어지며 외부에서 인가되는 전압을 후술할 고분자 분산 액정(130)으로 공급하도록 구비된다. 또한, 상기 전극(120)은 투명한 투명 전극으로 구비된다.
또한, 상기 전극(120)은 ITO(Indium Tin Oxide)로 구비할 수 있으며, 이외에도 전도성을 갖는 다양한 금속 또는 금속산화물로 구비할 수 있다. 여기서, 상기 금속은 Ag, Au, Ni, Cu, Pd, Pt, Al 및 Mo를 포함하며, 상기 금속산화물은 ZnInSnO(ZITO), NiInZnO(NIZO), TiInZnO(TIZO), TiInSnO(TITO), MoInSnO(MITO), MoInZnO(MIZO) 및 NiO를 포함한다.
한편, 상기 전극(120)의 경우 단일 금속 또는 단일 금속산화물로만 형성할 수도 있으나, 상기 스마트 윈도우의 구동 전압을 낮출 수 있도록 복수 개의 층을 갖는 다층 투명 전극으로 구비하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 다층 투명 전극은 금속산화물, 금속 및 금속산화물의 순서로 적층하거나, 금속, 금속산화물 및 금속의 순서로 적층하거나, 금속, 금속 및 금속의 순서로 적층하거나, 금속산화물, 금속산화물 및 금속산화물의 순서로 적층하여 형성할 수 있다.
상기 고분자 분산 액정(130)은 상기 한 쌍의 기판(110) 사이에서 소정 두께의 층을 형성하며, 외부에서 인가되는 전압을 ‘on’ 또는 ‘off’하였을 때 빛의 투과성이 변화시키도록 구비된다.
즉, 상기 고분자 분산 액정(130)은 상기 전극(120)을 통해서 인가되는 전압에 의해 투명, 반투명 또는 불투명한 상태의 변화가 이루어지며, 대개 전압이 인가될 시 투명 또는 반투명한 상태로 변화한다.
상기 발광 수단(140)은 상기 스마트 윈도우에 외부의 자극이 가해졌을 때 발광하도록 구비되는 것으로, 나노 입자로 이루어진 나노 형광체로 구비되며 상기 고분자 분산 액정(130)에 혼합되게 된다.
또한, 상기 나노 형광체는 ZnS:Cu, ZnS:Mn, SrAl2O4:Eu, SrAl2O4:Ce, ZrO2:Ti, Ca2Al2SiO7:Ce, SrAl2O4:Er, SrMgAl10O17:Eu, ZrO2:Ti 및 ZnMnTe 중에서 선택된 어느 하나일 수 있다. 또한, 상기 발광 수단(140)은 상기 스마트 윈도우에 상기 외부의 자극이 가해졌을 때에 빛을 발하여 반짝이는 효과를 구현하게 된다.
한편, 본 발명의 제 1실시예에 따른 스마트 윈도우의 바깥 면에 외부로부터 물 또는 습기가 침투하지 않게 하는 방수 수단이 구비될 수도 있다.
도 2는 본 발명의 제 2실시예에 따른 스마트 윈도우를 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제 2실시예에 따른 스마트 윈도우는, 전압의 인가될 때 투명하게 변화하면서 별도의 전압이 없더라도 외부의 다양한 자극에 대해 발광하는 시각적 효과를 구현하기 위한 것으로, 기판(210), 전극(220), 고분자 분산 액정(230) 및 발광 수단(240)을 포함한다.
여기서, 상기 기판(210), 상기 전극(220) 및 상기 고분자 분산 액정(230)은 실질적으로 본 발명의 제 1실시예에 따른 기판(110), 전극(120) 및 고분자 분산 액정(130)과 동일한 것일 수 있다.
다만, 상기 발광 수단(240)은 상기 스마트 윈도우에 외부의 자극이 가해졌을 때 발광하도록 구비되고 나노 입자로 이루어진 나노 형광체인 점에서는 동일하나, 특정 전극(220)과 상기 고분자 분산 액정(230)의 사이에 배치되는 점에서 차이가 있다.
또한, 상기 발광 수단(240)은 상기 나노 형광체로 하나의 층을 형성하도록 구비되며, 특정 전극(220)과 상기 고분자 분산 액정(230) 간의 전기적인 연결을 방해하지 않도록 전도성이 우수한 소재로 선택하여 구비하는 것이 바람직하다.
또는, 상기 발광 수단(240)을 평면 형태를 층을 형성할 수도 있으나 상기 전기적인 연결이 가능하도록 소정 형태의 홀을 갖게 구비할 수도 있다. 한편, 본 발명의 제 2실시예에 따른 스마트 윈도우의 바깥 면에 외부로부터 물 또는 습기가 침투하지 않게 하는 방수 수단을 더 구비할 수도 있다.
도 3은 본 발명의 제 3실시예에 따른 스마트 윈도우를 나타내는 도면이며, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 복합체 필름의 제조방법을 나타내는 도면이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 제 3실시예에 따른 스마트 윈도우는, 전압의 인가될 때 투명하게 변화하면서 별도의 전압이 없더라도 외부의 다양한 자극에 대해 발광하는 시각적 효과를 구현하기 위한 것으로, 기판(310), 전극(320), 고분자 분산 액정(330), 발광 수단(340) 및 방수 수단(350)을 포함한다.
여기서, 상기 기판(310), 상기 전극(320) 및 상기 고분자 분산 액정(330)은 실질적으로 본 발명의 제 1실시예에 따른 기판(110), 전극(120) 및 고분자 분산 액정(130)과 동일한 것일 수 있다.
상기 발광 수단(340)은 상기 스마트 윈도우에 외부의 자극이 가해졌을 때 발광하도록 구비되고 나노 입자로 이루어진 나노 형광체인 점에서는 동일하나, 상기 기판(310)의 바깥면에 구비되는 점에서 차이가 있다. 여기서, 상기 기판(310)은 한 쌍으로 구비되게 되므로, 상기 발광 수단(340)은 상기 한 쌍의 기판(310)의 바깥 면에 모두 구비되거나, 하나의 기판(310) 바깥 면에만 구비될 수도 있다.
상기 방수 수단(350)은 상기 스마트 윈도우의 바깥 면에 구비되어 물 또는 습기가 침투하지 않도록 방지하기 위한 것으로, 합성 수지로 이루어진 층을 형성하도록 구비되며 상기 발광 수단(340)과 일체로 형성되게 된다. 또한, 상기 합성 수지는 폴리다이메틸실록세인(polydimethylsiloxane, PDMS) 또는 폴리메틸메타크릴레이트 (poly(methyl methacrylate), PMMA)으로 구비될 수 있다.
즉, 상기 방수 수단(350)을 형성하는 합성 수지에 상기 나노 형광체가 혼합되어 방수의 기능과 기계 발광의 기능을 동시에 갖는 복합체 필름으로 구비할 수 있으며, 접착제를 이용하여 상기 스마트 윈도우에 접착시킬 수 있다.
한편, 상기 복합체 필름을 특정 문자, 숫자 또는 그림의 형상을 갖게 구비하여 외부의 자극에 의해 발광할 때 상기 특정 문자, 상기 숫자 또는 상기 그림의 형태로 반짝이도록 구비할 수도 있다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 복합체 필름은, 먼저, 나노 형광체와 합성 수지를 준비하게 되는데, 이때 상기 나노 형광체는 ZnS:Cu로 구비하였고 상기 합성 수지는 폴리다이메틸실록세인 및 경화제(curing agent)를 준비하였다. 또한, 상기 나노 형광체 및 상기 폴리다이메틸실록세인은 7:3의 중량비로 준비하였다(S1100).
다음, 상기 나노 형광체, 상기 폴리다이메틸실록세인 및 상기 경화제를 혼합한다(S1200).
다음, 혼합된 나노 형광체, 폴리다이메틸실록세인 및 경화제에 열처리를 하여 복합체 필름으로 제조하게 되는데, 이때에는 습식코팅을 한 후 열처리를 실시하거나, 특정 형태의 고정틀에서 열처리를 실시하면 상기 복합체 필름이 제조된다(S1300).
여기서, 상기 습식 코팅의 경우에는 상기 혼합된 나노 형광체, 폴리다이메틸실록세인 및 경화제를 스핀 코팅(spin coating), 스프레이 코팅(spray coating) 또는 딥 코팅(dip coating) 등의 습식 코팅 방식을 이용하여, 회전 속도(rpm), 코팅 시간, 코팅 두께 등을 조절하여 필름 형태로 코팅한 후 열처리하게 된다.
또한, 상기 습식 코팅 시 회전 속도는 50rpm 내지 200rpm 사이의 특정 회전 속도로 이루어지며, 상기 코팅 시간을 수십 내지 수백 초의 사이에서 적용할 수 있다. 또한, 상기 습식 코팅 이후의 열처리는 핫 플레이트(hot plate) 또는 오븐을 이용하여 60℃ 내지 100℃ 사이의 특정 온도를 가하며 10분 내지 60분 사이의 특정 시간동안을 열처리하게 되면 상기 복합체 필름을 제조할 수 있다.
또한, 상기 습식 코팅은 유연 기판에서 이루어지게 되며, 상기 유연 기판은 폴리에테르 술폰(polyether sulfone, PES), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 폴리아릴레이트(polyarylate, PAR), 폴리에테르이미드(polyether lmide, PEI), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate, PEN), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide, PPS), 폴리아미드(polyamide, PI), 폴리카보네이트(polycarbonate, PC), 트리아세틸 셀룰로오스(tri-acetyl-cellulose, TAC) 또는 CAP 소재로 이루어진 기판일 수 있다.
한편, 상기 특정 고정틀을 사용하는 경우에는 유리, 쿼츠(quartz), 실리콘(Si) 또는 금속으로 이루어진 고정틀에서 60℃ 내지 100℃ 사이의 특정 온도 및 10분 내지 60분 사이의 특정 시간 동안 열처리하여 상기 복합체 필름을 제조할 수 있다.
여기서, 상기 특정 고정틀을 이용할 때에는 70℃의 온도에서 30분간 열처리를 실시하는 것이 바람직하며, 열처리를 한 후 상기 특정 고정틀에서 경화된 나노 형광체, 폴리다이메틸실록세인 및 경화제의 혼합물을 꺼내게 되면 상기 복합체 필름으로 제조되게 된다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 복합체 필름의 제조방법을 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 복합체 필름의 제조방법은 원하는 형상으로 글씨 및 그림 등을 패터닝하여 패터닝된 형상에서만 빛이 반짝이게 할 수 있으며, 먼저, 폴리다이메틸실록세인 및 경화제(curing agent)을 일정 비율로 혼합하여 폴리다이메틸실록세인 혼합물로 형성하게 된다(S2100).
이때, 상기 폴리다이메틸실록세인 및 경화제(curing agent)의 비율을 10:1 중량비가 되게 하는 것이 바람직하며, 혼합할 때에는 상기 경화제가 폴리다이메틸실록세인에 균일하게 분포되도록 자석바(magnetic bar)를 이용하여 회전하여 저어주는 방식으로 혼합하는 것이 바람직하다.
다음, 상기 폴리다이메틸실록세인 혼합물에서 기포(bubbles)를 제거하게 되는데, 이때에는 상기 폴리다이메틸실록세인 혼합물을 봉인된 데시케이터(dessicator)에 넣고, 진공 펌프를 이용하여 적어도 1시간 공기를 빼내는 과정을 통해서 기포를 제거할 수 있다(S2200).
다음, 특정 형상의 실리콘(Si) 또는 금속 혹은 다양한 경질 소재의 몰드(mold) 위에 상기 폴리다이메틸실록세인 혼합물을 코팅하게 되며, 상기 몰드는 글씨 및 그림 형상이 양각된 것일 수 있다(S2300).
이때에는, 스핀 코팅(spin coating) 공정을 이용하여 수십 um 내지 수백 um 두께가 되도록 코팅하는 것이 바람직하며, 회전 속도(rpm) 및 코팅 시간 등의 공정조건을 적절히 조절하여 안정적인 필름이 형성되게 하여야 한다.
다음, 특정 몰드에서 코팅된 폴리다이메틸실록세인 혼합물에 열처리를 하게 되는데, 상기 열처리는 핫플레이트(hot plate)에서 100℃ 내지 180℃ 사이의 특정 온도에서 5 내지 10분간 실시할 수 있다(S2400).
다음, 상기 특정 몰드에서 열처리된 폴리다이메틸실록세인 혼합물을 떼어내게 되면 상기 특정 몰드의 형상대로 패터닝된 폴리다이메틸실록세인 혼합물을 형성할 수 있으며, 이때에는 상기 열처리된 폴리다이메틸실록세인 혼합물을 냉각시킨 후 상기 특정 몰드에서 떼어낼 수 있다(S2500).
또한, 상기 패터닝된 폴리다이메틸실록세인 혼합물을 상기 특정 몰드에서 떼어낼 때에는 날카로운 샘플 홀더 또는 면도날 등을 이용할 수 있고, 바깥 부분부터 떼어내는 것이 안정적이다.
다음, 패터닝된 폴리다이메틸실록세인 혼합물에 나노 형광체 및 폴리다이메틸실록세인이 혼합된 나노 형광체 혼합물을 인입하여 복합체 필름으로 제조하게 된다(S2600).
이때, 상기 나노 형광체는 ZnS:Cu일 수 있으며 상기 나노 형광체와 상기 폴리다이메틸실록세인은 7:3의 중량비로 혼합된 것일 수 있고, 경화제(curing agent)를 더 첨가할 수도 있다.
또한, 상기 패터닝된 폴리다이메틸실록세인 혼합물에는 상기 특정 몰드의 형상에 따라 음각 패턴이 형성되게 되는데, 상기 나노 형광체 혼합물은 상기 음각된 패턴에 인입된다.
또한, 상기 나노 형광체 혼합물을 상기 패터닝된 폴리다이메틸실록세인 혼합물의 음각된 패턴에 인입한 후에는, 핫 플레이트(hot plate) 또는 오븐을 이용하여 열처리를 하여 복합체 필름으로 제조할 수 있으며, 제조된 복합체 필름은 상기 나노 형광체 혼합물이 존재하는 부분에서만 반짝이게 된다.
또한, 상기 열처리는 60℃ 내지 100℃ 사이의 특정 온도를 가하며 10분 내지 60분 사이의 특정 시간 동안 실시될 수 있다.
여기서, 상기 복합체 필름은 외부의 자극에 의해 반짝이므로, 조류 및 해충의 접근을 방지하거나 퇴치를 위해 비닐하우스 등에서 사용될 수도 있으며, 텐트 및 타프를 포함하는 아웃도어(Outdoor) 용품에 적용될 수도 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
110, 210, 310 : 기판
120, 220, 230 : 전극
130, 230, 330 : 고분자 분산 액정
140, 240, 340 : 발광 수단
350 : 방수 수단

Claims (15)

  1. 스마트 윈도우로서,
    한 쌍의 기판;
    상기 한 쌍의 기판 안쪽 면에 각각 구비되는 한 쌍의 전극;
    상기 한 쌍의 전극 사이에 구비되며, 외부에서 인가되는 전압을 ‘on’ 또는 ‘off’하였을 때 빛의 투과성이 변화시키는 고분자 분산 액정; 및
    상기 스마트 윈도우에 외부의 자극이 가해지거나 상기 외부의 자극에 의해 구부러지거나 움직임이 발생하였을 때 빛을 발광하여 반짝이게 하는 발광 수단;을 포함하고,
    상기 발광수단을 상기 고분자 분산 액정에 혼합하여 구성한 것을 특징으로 하는 스마트 윈도우.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 발광 수단은 나노 입자로 이루어진 나노 형광체로 구성된 것을 특징으로 하는 스마트 윈도우.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 나노 형광체는 ZnS:Cu, ZnS:Mn, SrAl2O4:Eu, SrAl2O4:Ce, ZrO2:Ti, Ca2Al2SiO7:Ce, SrAl2O4:Er, SrMgAl10O17:Eu, ZrO2:Ti 및 ZnMnTe 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 스마트 윈도우.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 스마트 윈도우의 바깥 면에는 합성 수지로 이루어지고, 외부에서 물 또는 습기가 침투하지 않게 하는 방수 수단;이 구비된 것을 특징으로 하는 스마트 윈도우.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 방수 수단을 상기 발광 수단과 일체로 형성한 것을 특징으로 하는 스마트 윈도우.
  6. 스마트 윈도우로서,
    한 쌍의 기판;
    상기 한 쌍의 기판 안쪽 면에 각각 구비되는 한 쌍의 전극;
    상기 한 쌍의 전극 사이에 구비되며, 외부에서 인가되는 전압을 ‘on’ 또는 ‘off’하였을 때 빛의 투과성이 변화시키는 고분자 분산 액정; 및
    상기 스마트 윈도우에 외부의 자극이 가해지거나 상기 외부의 자극에 의해 구부러지거나 움직임이 발생하였을 때 빛을 발광하여 반짝이게 하는 발광 수단;을 포함하고,
    상기 발광 수단을 특정 전극과 상기 고분자 분산 액정의 사이에 구비한 것을 특징으로 하는 스마트 윈도우.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 발광 수단은 나노 입자로 이루어진 나노 형광체로 구성된 것을 특징으로 하는 스마트 윈도우.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 나노 형광체는 ZnS:Cu, ZnS:Mn, SrAl2O4:Eu, SrAl2O4:Ce, ZrO2:Ti, Ca2Al2SiO7:Ce, SrAl2O4:Er, SrMgAl10O17:Eu, ZrO2:Ti 및 ZnMnTe 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 스마트 윈도우.
  9. 제 6항에 있어서,
    상기 스마트 윈도우의 바깥 면에는 합성 수지로 이루어지고, 외부에서 물 또는 습기가 침투하지 않게 하는 방수 수단;이 구비된 것을 특징으로 하는 스마트 윈도우.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 방수 수단을 상기 발광 수단과 일체로 형성한 것을 특징으로 하는 스마트 윈도우.
  11. 스마트 윈도우로서,
    한 쌍의 기판;
    상기 한 쌍의 기판 안쪽 면에 각각 구비되는 한 쌍의 전극;
    상기 한 쌍의 전극 사이에 구비되며, 외부에서 인가되는 전압을 ‘on’ 또는 ‘off’하였을 때 빛의 투과성이 변화시키는 고분자 분산 액정; 및
    상기 스마트 윈도우에 외부의 자극이 가해지거나 상기 외부의 자극에 의해 구부러지거나 움직임이 발생하였을 때 빛을 발광하여 반짝이게 하는 발광 수단;을 포함하고,
    상기 발광 수단은 상기 한 쌍의 기판 중 적어도 하나의 기판 바깥면에 구비된 복합체 필름인 것을 특징으로 하는 스마트 윈도우.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 발광 수단은 나노 입자로 이루어진 나노 형광체로 구성된 것을 특징으로 하는 스마트 윈도우.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 나노 형광체는 ZnS:Cu, ZnS:Mn, SrAl2O4:Eu, SrAl2O4:Ce, ZrO2:Ti, Ca2Al2SiO7:Ce, SrAl2O4:Er, SrMgAl10O17:Eu, ZrO2:Ti 및 ZnMnTe 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 스마트 윈도우.
  14. 제 11항에 있어서,
    상기 스마트 윈도우의 바깥 면에는 합성 수지로 이루어지고, 외부에서 물 또는 습기가 침투하지 않게 하는 방수 수단;이 구비된 것을 특징으로 하는 스마트 윈도우.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 방수 수단을 상기 발광 수단과 일체로 형성한 것을 특징으로 하는 스마트 윈도우.
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