KR102101150B1 - 스마트 윈도우의 제조 방법 - Google Patents

스마트 윈도우의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 스마트 윈도우의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명의 스마트 윈도우의 제조 방법에 따르면 적합한 실런트의 선정 및 공정의 최적화를 통해, 씰 라인의 균일도, 예를 들어, 두께 편차, 선폭 편차 및 직진도를 개선하여, 제품 품질 및 생산성이 향상된 스마트 윈도우를 제조할 수 있다.

Description

스마트 윈도우의 제조 방법{Method of manufacturing a smart window}
본 출원은 스마트 윈도우의 제조 방법에 관한 것이다.
스마트 윈도우는 빛의 투과율을 조절할 수 있는 윈도우로서, 스마트 블라인드, 전자 커튼, 투과도 가변 유리 또는 조광 유리 등으로도 불린다. 플라스틱 필름을 사용하는 스마트 윈도우의 경우 액정 주입 및 ODF (One Drop Filling) 등의 공정을 통해 제품을 구현할 수 있다.
이때 액정을 활성 영역 (active area) 내로 한정하기 위해 실런트를 사용한다. 실런트의 특성 및 공정 조건에 따라 액정 넘침에 의한 실런트 오염 등의 불량이 발생할 수 있다. 실런트 특성 및 공정 조건이 적합하지 않을 경우 씰 라인의 단선, 두께 및 폭의 불균일이 발생하여 제품의 품질 및 생산성의 저하를 초래한다.
한국 공개특허공보 제2012-0092247호
본 출원의 과제는 상기 문제점을 해결하기 위한 것이며, 본 출원에서는 적합한 실런트의 선정 및 공정 최적화를 통해 씰 라인의 균일도, 예를 들어, 두께 편차, 선폭 편차 및 직진도를 개선하여, 제품 품질 및 생산성이 향상된 스마트 윈도우의 제조 방법을 제공한다.
본 출원은 스마트 윈도우의 제조 방법에 관한 것이다. 본 출원은 예를 들어 도 1의 구조의 스마트 윈도우의 제조 방법일 수 있다. 도 1에 나타낸 바와 같이 스마트 윈도우(100)는 대향 배치된 제 1 전극 필름(10) 및 제 2 전극 필름(40) 사이에 광 변조층(30)이 존재하는 구조를 가질 수 있다. 상기 광 변조층(30)은 씰 라인(20)으로 구분된 내부 영역 내에 존재하며, 상기 제 1 전극 필름(10)과 제 2 전극 필름(40)은 상기 씰 라인(20)을 매개로 합착되어 있을 수 있다. 이하, 씰 라인으로 구분된 내부 영역 내에 광 변조층이 존재하는 경우 활성 영역으로 호칭할 수 있다.
본 출원의 스마트 윈도우의 제조 방법에 따르면, 상기 씰 라인(20)은 내부 씰 라인(20A)과 외부 씰 라인(20B)을 포함하여 이중으로 형성될 수 있다. 상기 광 변조층은 내부 씰 라인(20A)으로 구분된 내부 영역 내에 존재할 수 있다. 즉, 내부 씰 라인이 외부 씰 라인에 비해 광 변조층에 근접하여 존재할 수 있다.
본 출원의 스마트 윈도우의 제조 방법은 제 1 전극 필름 상에 제 1 노즐을 이용하여 제 1 실런트를 드로잉하여 내부 씰 라인을 형성하는 단계 및 상기 내부 씰 라인의 외측에 제 2 노즐을 이용하여 제 2 실런트를 드로잉하여 외부 씰 라인을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 이하, 제 1 실런트를 내부 실런트로, 제 2 실런트를 외부 실런트로 각각 호칭할 수 있다.
본 출원에 따르면 상기 내부 실런트 및 외부 실런트로서 적합한 실런트의 선정 및 내부 씰 라인 및 외부 씰 라인의 형성 단계에서 공정 최적화를 통해 씰 라인의 균일도, 예를 들어, 두께 편차, 선폭 편차 및 직진도를 개선할 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 내부 실런트의 점도는 외부 실런트의 점도에 비해서 높을 수 있다. 내부 씰 라인의 점도가 높을 경우 퍼짐성이 낮아 제 1 전극 필름과 제 2 전극 필름의 합착 시 균일한 씰 라인을 형성할 수 있다. 반면 내부 씰 라인의 점도가 낮을 경우 퍼짐성이 커져 씰 라인의 균일도가 저해될 수 있다. 외부 씰 라인의 점도가 낮을 경우 퍼짐성이 좋으므로 씰 라인 영역과 활성 영역의 높이의 차이를 감소시키는 데 유리할 수 있다.
상기 내부 실런트의 점도는 예를 들어 100,000 mPas 내지 300,000 mPas 범위 내일 수 있다. 상기 내부 실런트의 점도는 구체적으로, 110,000 mPas 이상, 120,000 mPas 이상, 130,000 mPas 이상, 140,000 mPas 이상, 150,000 mPas 이상, 160,000 mPas 이상, 170,000 mPas 이상, 180,000 mPas 이상, 190,000 mPas 이상 또는 200,000 mPas 이상일 수 있고, 300,000 mPas 이하, 290,000 mPas 이하, 280,000 mPas 이하, 270,000 mPas 이하, 260,000 mPas 이하, 250,000 mPas 이하, 240,000 mPas 이하, 230,000 mPas 이하, 220,000 mPas 이하 또는 210,000 mPas 이하일 수 있다. 본 출원의 일 실시예에 의하면 내부 실런트의 점도는 예를 들어 190,000 mPas 내지 210,000 mPas 범위 내일 수 있다.
상기 외부 실런트의 점도는 예를 들어 60,000 mPas 이하일 수 있다. 상기 외부 실란트의 점도의 하한은 예를 들어 15,000 mPas 이상일 수 있다. 상기 외부 실런트의 점도는 구체적으로 59,000 mPas 이하, 58,000 mPas 이하, 57,000 mPas 이하, 56,000 mPas 이하, 55,000 mPas 이하, 54,000 mPas 이하, 53,000 mPas 이하 또는 52,000 mPas 이하일 수 있고, 20,000 mPas 이상, 25,000 mPas 이상, 30,000 mPas 이상, 35,000 mPas 이상, 40,000 mPas 이상, 45,000 mPas 이상, 50,000 mPas 이상일 수 있다. 본 출원의 일 실시예에 의하면, 상기 외부 실런트의 점도는 예를 들어 51,000 mPas 내지 53,000 mPas 범위 내일 수 있다. 외부 실란트의 점도가 지나치게 높은 경우 퍼짐성이 낮아 합착 후 씰 라인의 두께 불균일이 더 커질 수 있으므로, 외부 실런트의 점도는 상기 범위가 바람직하다.
상기 실런트의 점도는 당 업계에 공지된 방식에 의해 조절될 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 실런트의 점도는 점도 조절제를 통해 조절될 수 있다. 점도 조절제로는 점도 증가제 또는 점도 감소제가 있으며, 구현하고자 하는 실런트의 점도에 따라 점도 조절제를 적정량 첨가할 수 있다. 상기 점도 조절제로는 당 업계에 공지된 점도 조절제를 사용할 수 있으며, 예를 들어, 실리카, 탄산칼륨, 탈크, 산화알루미늄, 알루미나, 황토 또는 유리분말 등을 사용할 수 있다.
상기 점도 조절제의 함량은 실런트의 점도를 고려하여 적절히 조절될 수 있다. 상기 점도 조절제는 예를 들어, 실런트의 베이스 수지 100 중량부 대비 1 중량부 내지 30 중량부, 1 중량부 내지 20 중량부 또는 1 중량부 내지 15 중량부의 비율로 포함될 수 있다. 본 출원의 일 실시예에 의하면, 상기 제 1 실런트는 점도 조절제를 베이스 수지 100 중량부 대비 10 내지 15 중량부의 비율로 포함할 수 있고, 상기 제 2 실런트는 점도 조절제를 베이스 수지 100 중량부 대비 1 중량부 내지 5 중량부의 비율로 포함할 수 있다.
상기 실런트는 베이스 수지로서 경화성 수지를 포함할 수 있다. 상기 베이스 수지로는 당 업계에 실런트에 사용될 수 있는 것으로 공지된 자외선 경화성 수지 또는 열 경화성 수지를 사용할 수 있다. 상기 자외선 경화성 수지는 자외선 경화성 단량체의 중합체일 수 있다. 상기 열 경화성 수지는 열 경화성 단량체의 중합체일 수 있다. 상기 실런트의 베이스 수지로는, 예를 들어, 아크릴레이트계 수지, 에폭시계 수지, 우레탄계 수지, 페놀계 수지 또는 상기 수지의 혼합물을 사용할 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 베이스 수지는 아크릴레이트계 수지일 수 있고, 상기 아크릴레이트계 수지는 아크릴 단량체의 중합체일 수 있다. 상기 아크릴 단량체는 예를 들어 다관능성 아크릴레이트일 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 실런트는 베이스 수지에, 단량체 성분을 더 포함할 수 있다. 상기 단량체 성분은 예를 들어 일관능성 아크릴레이트일 수 있다. 본 명세서에서 일관능성 아크릴레이트는 아크릴기를 1개 갖는 화합물을 의미할 수 있고, 다관능성 아크릴레이트는 아크릴기를 2개 이상 갖는 화합물을 의미할 수 있다. 상기 경화성 수지는 자외선의 조사 및/또는 가열에 의해 경화될 수 있다. 상기 자외선 조사 조건 또는 가열 조건은 본 출원의 목적을 손상시키지 않는 범위 내에서 적절히 수행될 수 있다. 상기 실런트는 필요한 경우 개시제, 예를 들어 광 개시제 또는 열 개시제를 더 포함할 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 제 1 실런트는 제 1 노즐을 장착한 디스펜서에 의해 제 1 전극 필름 상에 드로잉 할 수 있다. 상기 제 2 실런트는 제 2 노즐을 장착한 디스펜서에 의해 제 1 전극 필름 상에 내부 씰 라인의 외측에 드로잉 할 수 있다.
상기 디스펜서로는 Screw master를 사용할 수 있다. 도 2는 상기 디스펜서(200)의 구조를 예시적으로 나타낸다. 상기 디스펜서는 실런트를 토출하기 위한 노즐이 구비되어 있으며, 상기 노즐은 니들(50)을 포함할 수 있다. 본 출원에서는 제 1 및 제 2 실런트의 공정 조건을 최적화하여 본 출원의 목적을 달성시킬 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 제 1 노즐의 내부 실런트의 토출량은 제 2 노즐의 외부 실런트의 토출량에 비해 적을 수 있다. 제 1 노즐의 내부 실런트의 토출량이 제 2 노즐의 외부 실런트의 토출량에 비해 많을 경우 제 1 전극 필름에 제 2 전극 필름을 합착하여 실런트를 눌러 줄 때 퍼지는 영역이 넓어지고 이에 따라 퍼지는 영역의 편차도 커지게 되어 씰 라인의 직진성이 감소할 수 있다. 반대로 제 1 노즐의 내부 실런트의 토출량이 제 2 노즐의 외부 실런트의 토출량에 비해 적을 경우 제 1 전극 필름에 제 2 전극 필름을 합착 시 실런트 퍼짐 영역이 줄어 상대적으로 퍼지는 영역의 편차도 작아지게 되어 씰 라인의 직진성을 개선할 수 있다.
상기 제 1 노즐의 내부 실런트의 토출량은 예를 들어 70 rpm 내지 180 rpm 범위 내일 수 있다. 제 1 노즐의 내부 실런트의 토출량은 구체적으로 70 rpm 이상, 80 rpm 이상, 90 rpm 이상, 100 rpm, 120 rpm 이상, 130 rpm 이상, 140 rpm 이상 또는 150 rpm 이상일 수 있고, 180 rpm 이하, 170 rpm 이하, 160 rpm 이하, 150 rpm 이하, 140 rpm 이하, 130rpm 이하, 120rpm 이하 또는 110rpm 이하일 수 있다. 본 출원의 일 실시예에 의하면 제 1 노즐의 내부 실런트의 토출량은 예를 들어 145 rpm 내지 155 rpm 범위 내이거나 또는 95 rpm 내지 105 rpm 범위 내일 수 있다.
상기 제 2 노즐의 외부 실런트의 토출량은 예를 들어 200 rpm 내지 500 rpm 범위 내일 수 있다. 제 2 노즐의 외부 실런트의 토출량은 구체적으로, 200 rpm 이상, 210 rpm 이상, 220 rpm 이상, 230 rpm 이상, 240 rpm 이상, 250 rpm 이상, 260 rpm 이상, 270 rpm 이상, 280 rpm 이상, 290 rpm 이상일 수 있고, 500 rpm 이하, 490 rpm 이하, 480 rpm 이하, 470 rpm 이하, 460 rpm 이하, 450 rpm 이하, 440 rpm 이하, 430 rpm 이하, 420 rpm 이하, 410 rpm 이하 또는 400 rpm 이하일 수 있다. 본 출원의 일 실시예에 의하면 제 2 노즐의 내부 실런트의 토출량은 예를 들어 290 rpm 내지 310 rpm 범위 내이거나 또는 390 rpm 내지 410 rpm 범위 내일 수 있다.
상기 단위 rpm(revolution per minute)은 회전하면서 일을 하는 장치가 1분 동안 몇 번의 회전을 하는지 나타내는 단위를 의미한다. 제 1 및 제 2 노즐의 토출량이 상기 범위 내인 경우 씰 라인의 직진성 개선 측면에서 유리할 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 제 1 노즐의 내부 직경은 제 2 노즐의 내부 직경에 비해 작을 수 있다. 도 3은 노즐의 내부 직경(I)을 예시적으로 나타내는 모식도이다. 노즐의 내부 직경은 디스펜서로부터 실런트가 토출될 때 실런트의 토출량에 영향을 미칠 수 있다. 노즐의 내부 직경이 적합하지 않은 경우 실런트의 토출량 제어가 어렵거나 실런트 누액이 발생할 수 있다. 하나의 예시에서, 토출량이 적을수록 내부 직경이 작은 것이 유리하고 토출량이 많을수록 내부 직경이 큰 것이 유리할 수 있다. 토출량이 많을 경우 노즐의 내부 직경이 작으면 노즐이 막혀서 토출이 안되어 실런트 끊김이 발생하거나 반대로 토출량이 적은데 노즐의 내부 직경이 큰 경우 실런트 누액이 발생할 수 있다. 따라서, 토출량이 적은 제 1 노즐의 내부 직경이 토출량이 많은 제 2 노즐의 내부 직경에 비해 작은 것이 토출성 및 작업성 측면에서 유리할 수 있다.
상기 제 1 노즐의 내부 직경은 예를 들어 0.05mm 내지 0.15mm 범위 내일 수 있다. 상기 제 1 노즐의 내부 직경은 구체적으로, 0.05 mm 이상, 0.06 mm 이상, 0.07 mm 이상, 0.08 mm 이상 또는 0.09 mm 이상일 수 있고, 0.15mm 이하, 0.14mm 이하, 0.13mm 이하, 0.12mm 이하 또는 0.11mm 이하일 수 있다. 본 출원의 일 실시예에 의하면, 상기 제 1 노즐의 내부 직경은 예를 들어 0.09 mm 내지 0.11mm 범위 내일 수 있다. 상기 제 2 노즐의 내부 직경은 예를 들어 0.21mm 내지 0.52mm 범위 내일 수 있다. 상기 제 2 노즐의 내부 직경은 구체적으로, 0.21mm 이상, 0.22mm 이상, 0.23mm 이상, 0.24mm 이상, 0.25mm 이상 또는 0.26mm 이상일 수 있고, 0.52mm 이하, 0.50mm 이하, 0.45mm 이하, 0.40mm 이하, 0.35mm 이하, 0.30mm 이하, 0.27mm 이하 또는 0.26mm 이하일 수 있다. 본 출원의 일 실시예에 의하면, 상기 제 2 노즐의 내부 직경은 예를 들어 0.25 mm 내지 0.27mm 범위 내일 수 있다. 제 1 노즐과 제 2 노즐의 내부 직경이 상기 범위 내인 경우 실런트의 작업성 및 토출성 측면에서 유리할 수 있다.
하나의 예시에서, 내부 실런트 및 외부 실런트는 드로잉 속도는 각각 1000 mm/min 내지 3000 mm/min 범위 내일 수 있다. 내부 실런트 및 외부 실런트의 드로잉 속도는 구체적으로, 1000 mm/min 이상, 1100 mm/min 이상, 1200 mm/min 이상, 1300 mm/min 이상, 1400 mm/min 이상, 1500 mm/min 이상, 1600 mm/min 이상, 1700 mm/min 이상, 1800 mm/min 이상, 1900 mm/min 이상 또는 2000 mm/min 이상일 수 있고, 3000 mm/min 이하, 2900 mm/min 이하, 2800 mm/min 이하, 2700 mm/min 이하, 2600 mm/min 이하, 2500 mm/min 이하, 2400 mm/min 이하, 2300 mm/min 이하, 2200 mm/min 이하 또는 2100 mm/min 이하일 수 있다. 본 출원의 일 실시예에 의하면, 내부 실런트 및 외부 실런트의 드로잉 속도는 예를 들어 1900 mm/min 내지 2100 mm/min 범위 내일 수 있다.
상기 드로잉 속도는 제 1 전극 필름은 고정된 상태에서, 상기 디스펜서의 드로잉 속도를 의미할 수 있다. 도 2의 S는 디스펜서의 드로잉 진행 방향을 의미한다. 하나의 예시에서, 상기 내부 실런트와 외부 실런트의 드로잉 속도는 동일하거나 상이할 수 있다. 디스펜서의 드로잉 속도가 지나치게 높을 경우 드로잉 형상의 왜곡 및 실런트의 끊김 현상이 발생할 수 있고, 디스펜서의 드로잉 속도가 지나치게 낮을 경우 생산성 저하 및 토출량이 과다 증가할 수 있다. 내부 및 외부 실런트의 드로잉 속도가 상기 범위 내인 본 출원의 공정 조건에서 씰 라인의 균일도, 예를 들어, 두께 편차, 선폭 편차 및 직진도를 개선하는데 유리할 수 있다.
하나의 예시에서, 내부 실런트를 드로잉하는 단계에서, 즉 내부 씰 라인을 형성하는 단계에서, 제 1 노즐의 니들과 제 1 전극 필름 간의 거리는 120㎛ 내지 230㎛ 범위 내일 수 있다. 제 1 노즐의 니들과 제 1 전극 필름 간의 거리는 구체적으로 120㎛ 이상, 130㎛ 이상, 140㎛ 이상, 145㎛ 이상 또는 150㎛ 이상일 수 있고, 230㎛ 이하, 215㎛ 이하, 205㎛ 이하, 200㎛ 이하, 180㎛ 이하, 170㎛ 이하, 160㎛ 이하, 155㎛ 이하, 150㎛ 이하일 수 있다. 본 출원의 일 실시예에 의하면 제 1 노즐의 니들과 제 1 전극 필름 간의 거리는 예를 들어 145㎛ 내지 155㎛ 범위 내이거나 또는 195㎛ 내지 205㎛ 범위 내일 수 있다.
하나의 예시에서, 외부 실런트를 드로잉하는 단계에서, 즉 외부 씰 라인을 형성하는 단계에서, 제 2 노즐의 니들과 제 1 전극 필름 간의 거리는 150㎛ 내지 330㎛ 범위 내일 수 있다. 제 2 노즐의 니들과 제 1 전극 필름 간의 거리는 150㎛ 이상, 160㎛ 이상, 170㎛ 이상, 180㎛ 이상, 190㎛ 이상, 195㎛ 이상, 200㎛ 이상, 220㎛ 이상, 240㎛ 이상, 260㎛ 이상, 280㎛ 이상 또는 300㎛ 이상일 수 있고, 330㎛ 이하, 315㎛ 이하, 300㎛ 이하, 275㎛ 이하, 250㎛ 이하, 240㎛ 이하, 230㎛ 이하, 220㎛ 이하, 210㎛ 이하 또는 205㎛ 이하일 수 있다. 본 출원의 일 실시예에 의하면 제 2 노즐의 니들과 제 1 전극 필름 간의 거리는 예를 들어 195㎛ 내지 205㎛ 범위 내이거나 또는 295㎛ 내지 305㎛ 범위 내일 수 있다.
하나의 예시에서, 제 1 노즐의 니들과 제 1 전극 필름 간의 거리는 제 2 노즐의 니들과 제 2 전극 필름 간의 거리에 비해 짧을 수 있다. 내부 실런트의 경우 토출량이 작기 때문에 토출되는 실런트가 제 1 전극 필름에 접촉할 수 있도록 거리가 상대적으로 가까운 것이 유리할 수 있다. 그렇지 않을 경우 토출량이 작기 때문에 토출된 실런트가 제 1 전극 필름에 전사되지 않는 불량이 발생할 수 있다. 반대로 외부 실런트의 경우 토출량이 많기 때문에 토출된 실런트가 전극 필름에 접촉할 수 있어야 한다. 제 2 노즐의 니들과 제 1 전극 필름 간의 거리가 지나치게 가까울 경우 전극 필름 및 스테이지 단차 등에 의해 니들이 필름에 접촉되어 전극 필름이 손상되거나 니들에 손상이 발생할 수 있다.
본 출원의 스마트 윈도우의 제조 방법에 의하면 씰 라인의 균일도, 예를 들어, 두께 편차, 선폭 편차 및 직진도를 개선하여 제품 품질 및 생산성이 향상된 스마트 윈도우를 제조할 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 씰 라인 영역의 높이(H1)와 활성 영역의 높이(H2)의 차이(H1-H2)는 5㎛ 미만일 수 있다. 상기 높이의 차이는 작을수록 씰 라인이 균일한 두께로 형성됨을 의미할 수 있다. 상기 제조 방법은 외부 씰 라인을 형성하는 단계 후에, 내부 씰 라인으로 구분된 영역 내에 광 변조층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 광 변조층은 후술하는 제 1 전극 필름과 제 2 전극 필름의 합착 전에 수행되거나 또는 합착 후에 수행될 수도 있다. 하나의 예시에서, 상기 광 변조 층의 형성 단계가 합착 전에 수행되는 경우 내부 씰 라인으로 구분된 영역 내에 광 변조 물질을 예를 들어 ODF (One Drop Filling) 공정으로 도포하여 광 변조 층을 형성할 수 있다. 다른 하나의 예시에서, 상기 광 변조 층의 형성 단계가 합착 후에 수행되는 경우 내부 및 외부 씰 라인의 일부 영역을 통해, 내부 씰 라인으로 구분된 영역 내로 광 변조 물질을 주입하는 공정을 통해 상기 광 변조층을 형성할 수 있다.
상기에서 광 변조층으로는 광의 변조, 예를 들면, 광의 투과 또는 차단이나 색의 변환이 가능한 것으로 알려진 공지의 층을 적용할 수 있다. 예를 들면, 상기 광 변조층은, 전압, 예를 들면 수직 전계나 수평 전계의 온오프(on-off)에 의하여 확산 모드와 투과 모드 사이에서 스위칭되는 액정층이거나, 투과 모드와 차단 모드 사이에서 스위칭되는 액정층이거나, 투과 모드와 칼라 모드에서 스위칭되는 액정층 또는 서로 다른 색의 칼라 모드 사이를 스위칭하는 액정층일 수 있다.
상기와 같은 작용을 수행할 수 있는 광 변조층, 예를 들면, 액정층은 다양하게 공지되어 있다. 하나의 예시적인 광 변조층으로는 통상적인 액정 디스플레이에 사용되는 액정층이 사용이 가능하다. 상기 액정층은 액정을 포함하거나 또는 액정과 이색성 염료의 혼합물을 포함할 수 있다.
다른 예시에서, 광 변조층은 다양한 형태의 고분자 분산형 액정층(Polymer Dispersed Liquid Crystal Layer), 화소 고립형 액정층(Pixcel-isolated Liquid Crystal Layer), 부유 입자 층(Suspended Particle Layer)의 또는 전기변색 층 (Electrochromic layer)일 수도 있다.
본 출원에서 고분자 분산형 액정층(PDLC layer)은 소위 PILC층(pixel isolated liquid crystal layer), PDLC층(polymer dispersed liquid crystal layer), PNLC(Polymer network liquid crystal layer) 또는 PSLC층(Polymer stablized liquid crystal layer) 등을 포함하는 상위 개념이다.
상기 제조 방법은 상기 외부 씰 라인을 형성하는 단계 후에 제 1 전극 필름에 제 2 전극 필름을 합착하는 단계를 더 포함할 수 있다. 전술한 바와 같이 상기 제 1 전극 필름과 제 2 전극 필름의 합착은 광 변조층의 형성 전에 수행되거나 또는 형성 후에 수행될 수 있다. 본 출원의 일 실시예에 따르면, 광 변조층이 형성된 후에 합착 단계가 수행될 수 있다.
제 1 전극 필름과 제 2 전극 필름을 합착한 후에 공지의 실런트 경화 방식, 예를 들면, 열의 인가 및/또는 자외선의 조사 등의 방식으로 실런트를 경화시켜서 스마트 윈도우를 제조할 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 제 1 전극 필름과 제 2 전극 필름을 합착하는 과정에서 내부 실런트와 외부 실런트는 퍼짐에 의해 서로 밀접할 수 있다. 즉, 외부 씰 라인을 드로잉하는 과정에서 외부 실런트는 내부 씰 라인과 일정 간격을 두고 드로잉되지만, 제 1 전극 필름과 제 2 전극 필름을 합착하는 과정에서 내부 씰 라인과 외부 씰 라인이 서로 밀접하여 일체의 실런트를 구성하는 것으로 보일 수 있다. 상기 제 1 전극 필름 및 제 2 전극 필름은 각각 플라스틱 필름 및 상기 플라스틱 필름 상에 형성된 전도성 층을 포함할 수 있다.
상기 플라스틱 필름으로는 PC(polycarbonate) 필름, PEN(polyethylene naphthalate) 필름, PET(polyethyleneterephthalate) 필름 등의 폴리에스테르 필름, PMMA(poly(methyl methacrylate)) 필름 등의 아크릴 필름, TAC(triacetyl cellulose) 등의 셀룰로오스 고분자 필름, PE(polyethylene) 필름, PP(polypropylene) 필름, COP(cycloolefin polymer) 필름 등의 올레핀 필름, 폴리벤즈이미다졸 필름, 폴리벤즈옥사졸 필름, 폴리벤즈아졸 필름, 폴리벤즈티아졸 필름 또는 폴리이미드 필름 등이 예시될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 필름의 두께 등도 일반적인 스마트 윈도우로의 적용 재료의 수준을 고려하여 선택될 수 있다.
상기 전도성 층으로는 예를 들면, 전도성 고분자, 전도성 금속, 전도성 나노와이어 또는 ITO(Indium Tin Oxide) 등의 금속 산화물 등을 증착하여 형성한 것을 사용할 수 있다. 이외에도 투명 전극을 형성할 수 있는 다양한 소재 및 형성 방법이 공지되어 있고, 이를 제한없이 적용할 수 있다.
또한, 상기 제 1 전극 필름 및 제 2 전극 필름 상에는 각각 액정 배향막, 배리어층 또는 하드 코팅층 등의 기능성층이 추가로 형성될 수도 있다.
본 출원은 스마트 윈도우에 관한 것이다. 예시적인 스마트 윈도우는 상기 제조 방법에 따라 제조될 수 있다. 예시적인 스마트 윈도우는 씰 라인의 균일도, 예를 들어, 두께 편차, 선폭의 편차, 직진도가 우수할 수 있다.
도 1은 스마트 윈도우를 예시적으로 나타낸다. 예시적인 스마트 윈도우(100)는 대향 배치된 제 1 전극 필름(10)과 제 2 전극 필름(40), 상기 제 1 전극 필름(10)과 제 2 전극 필름(40) 사이의 광 변조층(30) 및 상기 제 1 전극 필름(10)과 제 2 전극 필름(40)을 합착하고 있는 씰 라인(20)을 포함할 수 있다. 상기 광 변조층(30)은 상기 씰 라인(20)으로 구분된 내부 영역에 존재할 수 있다. 상기 씰 라인(20)은 내부 씰 라인(20A)과 외부 씰 라인(20B)를 포함할 수 있다. 상기 내부 씰 라인(20A)은 외부 씰 라인(20B)에 비해 광 변조층(30)에 근접하여 존재할 수 있다. 상기 내부 씰 라인(20A)의 점도는 외부 씰라인의 점도(20B)에 비해 높을 수 있다. 이외의 사항은 상기 스마트 윈도우의 제조 방법에서 기술한 내용이 동일하게 적용될 수 있다.
예시적인 스마트 윈도우는 균일한 두께의 씰 라인을 포함할 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 씰 라인 영역의 높이(H1)와 활성 영역의 높이(H2)의 차이(H1-H2)는 5㎛ 미만일 수 있다. 씰 라인으로 구분된 내부 영역 내에 광 변조층이 존재하는 경우 활성 영역으로 호칭할 수 있다. 상기 높이(H2)의 차이(H1-H2)는 구체적으로 4 ㎛ 이하, 3 ㎛ 이하 또는 2㎛ 이하일 수 있다. 상기 높이의 차이(H1-H2)는 작을수록 씰 라인이 균일한 두께로 형성됨을 의미하는 것으로 그 하한을 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어, 0㎛ 초과 또는 1㎛ 이상일 수 있다. 예시적인 스마트 윈도우는 적합한 실런트의 선정 및 공정 최적화를 통해 상기와 같이 균일한 두께의 씰 라인을 포함할 수 있다.
예시적인 스마트 윈도우는 균일한 선폭의 씰 라인을 포함할 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 씰 라인의 최대 폭(W1)과 최소 폭(W2)의 차이(W1- W2)는 2 mm 미만일 수 있다. 상기 폭의 차이(W1- W2)는 구체적으로, 1.5 mm 이하, 1 mm 이하 또는 0.5 mm 이하일 수 있다. 상기 폭의 차이(W1- W2)는 작을수록 씰 라인이 균일한 선폭으로 형성됨을 의미하는 것으로 그 하한을 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어, 0 mm 초과 또는 0.1 mm 이상일 수 있다. 예시적인 스마트 윈도우는 적합한 실런트의 선정 및 공정 최적화를 통해 상기와 같이 균일한 선폭의 씰 라인을 포함할 수 있다.
예시적인 스마트 윈도우는 연속성 내지 직진성이 우수한 씰 라인을 포함할 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 씰 라인은 끊김이 발생하는 영역이 2개 이하, 1개 이하이거나 또는 끊김이 발생하는 영역이 없을 수 있다. 상기 끊김이 발생하는 영역은 씰 라인의 폭을 기준으로 일부 영역에서 끊김이 발생하는 영역 또는 전체 영역에서 끊김이 발생하여 단선되는 영역을 의미할 수 있다. 예시적인 스마트 윈도우는 적합한 실런트의 선정 및 공정 최적화를 통해 상기와 같이 연속성 내지 직진성이 우수한 씰 라인을 포함할 수 있다.
본 출원은 스마트 윈도우의 용도에 관한 것이다. 예시적인 스마트 윈도우는 씰 라인의 균일도, 예를 들어, 두께 편차, 선폭의 편차, 직진도가 우수하므로 제품 품질 및 생산성이 향상될 수 있다. 이러한 스마트 윈도우는 투과도 조절이 필요한 다양한 건축용 또는 차량용 소재나, 증강 현실 체험용 또는 스포츠용 고글, 선글라스 또는 헬멧 등의 아이웨이(eyewear)를 포함하는 다양한 용도에 적용될 수 있다.
본 발명의 스마트 윈도우의 제조 방법에 따르면 적합한 실런트의 선정 및 공정 최적화함으로써, 씰 라인의 균일도, 예를 들어, 두께 편차, 선폭 편차 및 직진도를 개선하여, 제품 품질 및 생산성이 향상된 스마트 윈도우를 제조할 수 있다.
도 1은 스마트 윈도우 구조의 모식도이다.
도 2는 실런트 디스펜서의 모식도이다.
도 3은 니들의 내부 직경을 나타내는 모식도이다.
도 4는 비교예 1의 스마트 윈도우의 제조 방법의 모식도이다.
도 5는 실시예 1의 스마트 윈도우의 제조 방법의 모식도이다.
도 6은 실시예 1과 비교예 2의 실런트 폭 균일성을 보여주는 현미경 이미지이다.
이하 실시예를 통하여 본 출원을 구체적으로 설명하지만, 본 출원의 범위가 하기 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
비교예 1
도 4의 제조 방법에 따라 비교예 1의 스마트 윈도우를 제조하였다. 구체적으로, 일면에 ITO(Indium Tin Oxide)층이 형성된 PET 필름 2장을 각각 제 1 전극 필름 및 제 2 전극 필름으로 준비하였다. 제 1 전극 필름의 ITO층 상에 도 2의 디스펜서를 이용하여 점도 200,000 mPas 의 실런트를 활성 영역의 면적이 가로×세로 = 180mm×150mm (씰 라인의 외곽 사이즈 기준)가 되도록 드로잉하여 씰 라인을 형성하였다. 상기 실런트는 아크릴레이트 수지, HEA(hydroxyethyl acrylate), IBOA(Isobornyl acrylate), Igarcure 819 (개시제) 및 실리카(점도 조절제)를 70: 15: 15: 3: 12 의 중량 비율로 포함한다. 이때 노즐은 내부 직경이 0.25 mm인 니들을 적용하고 노즐의 니들과 제 1 전극 필름 간의 거리는 200㎛로 유지하며, 노즐의 회전을 400 rpm으로 조정하여 실런트의 토출량을 제어하였다. 상기 실런트의 디스펜서의 드로잉 속도는 2000 mm/min로 설정하였다. 다음으로 액정 및 염료의 혼합물을 제 1 전극 필름의 ITO 층 상의 활성 영역 내에 도포하였다. 다음으로 제 2 전극 필름을 상기 씰 라인이 형성된 제 1 전극 필름 상에 적층하고, 제 1 전극 필름과 제 2 전극 필름을 합착한 후, 실런트를 380nm 파장의 자외선을 3000mJ의 세기로 조사하여 경화시켜 스마트 윈도우를 제조하였다.
실시예 1
도 5의 제조 방법에 따라 실시예 1의 스마트 윈도우를 제조하였다. 구체적으로, 일면에 ITO(Indium Tin Oxide)층이 형성된 PET 필름을 2장을 각각 제 1 전극 필름 및 제 2 전극 필름으로 준비하였다. 제 1 전극 필름의 ITO층 상에 도 2의 디스펜서를 이용하여 점도 200,000 mPas 의 제 1 실런트를 활성 영역의 면적이 180mm(가로) x 150mm(세로) (외곽 사이즈 기준) 가 되도록 드로잉하여 내부 씰 라인을 형성하였다. 상기 제 1 실런트는 아크릴레이트 수지, HEA(hydroxyethyl acrylate), IBOA(Isobornyl acrylate), Igarcure 819 (개시제) 및 실리카(점도 조절제)를 70: 15: 15: 3: 12 의 중량 비율로 포함한다. 노즐은 내부 직경이 0.1 mm인 니들을 적용하고 노즐의 니들과 제 1 전극 필름 간의 거리는 150㎛으로 유지하며, 노즐의 회전을 150 rpm으로 조정하여 제 1 실런트의 토출량을 제어하였다. 다음으로 점도가 52,000 mPas인 제 2 실런트를 상기 내부 씰 라인의 외측에 드로잉하여 외부 씰 라인을 형성하였다. 상기 제 2 실런트는 아크릴레이트 수지, HEA(hydroxyethyl acrylate), IBOA(Isobornyl acrylate), Igarcure 819 (개시제) 및 실리카(점도 조절제)를 70: 15: 15: 3: 2 의 중량 비율로 포함한다. 이때 노즐은 내부 직경이 0.26 mm인 니들을 적용하고 노즐의 니들과 제 1 전극 필름 간의 거리는 200㎛으로 유지하며, 노즐의 회전을 300 rpm으로 조정하여 제 2 실런트의 토출량을 제어하였다. 제 1 및 제 2 실런트의 디스펜서의 드로잉 속도는 2000 mm/min로 설정하였다. 다음으로 액정을 ITO/PET 필름의 ITO 층 상의 씰라인으로 구분된 영역 내에 도포하였다. 다음으로 제 2 전극 필름을 상기 씰 라인이 형성된 제 1 전극 필름 상에 적층하고, 제 1 전극 필름과 제 2 전극 필름을 합착한 후, 실런트를 380nm 파장의 자외선을 3000mJ의 세기로 조사하여 경화시켜 스마트 윈도우를 제조하였다.
실시예 2 내지 4 및 비교예 2
씰 라인 형성 공정 조건을 하기 표 1과 같이 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시예 2 내지 4 및 비교예 2의 스마트 윈도우를 제조하였다.
위치 노즐 토출량(rpm) 디스펜서 드로잉 속도(mm/min) 노즐과 니들의 필름간 거리(㎛) 노즐 내부 직경(mm)
비교예 1 1종 400 2000 200 0.25
실시예 1 내부 150 2000 150 0.1
외부 300 2000 200 0.26
실시예 2 내부 100 2000 150 0.1
외부 400 2000 200 0.26
실시예 3 내부 150 2000 200 0.1
외부 300 2000 300 0.26
실시예 4 내부 150 2000 150 0.1
외부 300 2000 200 0.26
비교예 2 내부 300 2000 200 0.26
외부 150 2000 150 0.1
평가예 1. 씰 라인 높이 단차 평가
비교예 1 및 2와 실시예 1 내지 4에 대하여, tesa u hite(테사 뮤하이트) 측정기에 의해 씰 라인 영역의 높이(H2)와 활성 영역의 높이(H2)의 차이(H1-H2)를 평가하고 그 결과를 표 2에 기재하였다.
평가예 2. 씰 라인 연속성 평가
비교예 1 및 2와 실시예 1 내지 4에 대하여 스틸자 평가로 씰 라인 연속성을 평가하고 그 결과를 표 2에 기재하였다. 끊김이 없는 경우 3으로 하고 실런트 끊김이 있는 지점이 1개 이하는 2로 하고, 실런트 끊김이 있는 지점이 2개 이상인 경우 1로 평가했다.
평가예 3. 씰 라인 폭 균일성 평가
비교예 1 및 2와 실시예 1 내지 4에 대하여, 스틸자 평가로 씰 라인의 최대 폭(W1)과 최소 폭(W2)의 차이(W1- W2)를 평가하고 그 결과를 표 2에 기재하였다. 실런트 폭 편차가 0.5mm 이하인 경우 3으로 하고, 1mm 이하인 경우 2로 평가하고 2mm 이하인 경우 1로 평가했다.
상기 평가예 1 내지 3의 결과를 하기 표 2에 정리하였다. 종합 품질 수준은 모두 3점인 경우, ◎로 평가하고, 3점이 없고 2점 또는 1점인 경우 ○로 평가하고, 모두 1점인 경우 X로 평가 했다.
도 4 및 도 5의 S3는 각각 비교예 1 및 실시예 1의 씰 라인의 폭 균일성을 나타내는 모식도이다. 도 4에 나타낸 바와 같이 비교예 1은 씰 라인이 불균일하고, 액정 넘침에 의해 실런트 내부로 액정의 오염이 발생하는 반면, 도 5에 나타낸 바와 같이, 실시예 1은 씰 라인을 균일하게 형성할 수 있고, 실런트 내부로 액정의 오염도 발생하지 않는다.
도 6은 비교예 2 (좌측) 및 실시예 1(우측)의 스마트 윈도우의 씰 라인 이미지이다. 비교예 2는 외부 및 내부 씰 라인의 폭의 균일하지 않은 반면, 실시예 1은 외부 및 내부 씰 라인의 폭이 균일하여 직진성이 우수함을 확인할 수 있다.
활성 영역 대비 씰 라인의 높이 단차 씰 라인 연속성 씰 라인 폭 균일성 종합 품질 수준
비교예 1 3~5㎛ 1
(끊김 개수: 3개)		 1 ×
실시예 1 0~2㎛ 3 3 ◎
실시예 2 1~4㎛ 1
(끊김 개수: 2개)		 2 ○
실시예 3 0~3㎛ 2 2 ○
실시예 4 1~4㎛ 2 1 ○
비교예 2 5~10㎛ 1
(끊김 개수: 4개)		 1 ×
100: 스마트 윈도우 10: 제 1 전극 필름, 40: 제 2 전극 필름, 30: 광 변조층 20: 씰 라인, 20A: 내부 씰 라인, 20B: 외부 씰 라인, 200: 디스펜서, 50: 노즐의 니들, 60: 스크루 마스터(Screw master) 70: 에어 호스(Air hose), 80: 시린지(syringe), I: 니들의 내부 직경, S: 드로잉 진행 방향, D: 니들과 제 1 전극 필름 간의 거리

Claims (15)

  1. 제 1 전극 필름 상에 제 1 노즐을 이용하여 제 1 실런트를 드로잉하여 내부 씰 라인을 형성하는 단계 및 상기 내부 씰 라인의 외측에 제 2 노즐을 이용하여 제 2 실런트를 드로잉하여 외부 씰 라인을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 제 1 실런트의 점도는 제 2 실런트의 점도에 비해서 높고, 상기 제 1 노즐의 토출량은 제 2 노즐의 토출량에 비해 적으며, 제 1 노즐의 토출량은 100 rpm 내지 180 rpm 범위 내이고, 제 2 노즐의 토출량은 200 rpm 내지 400 rpm 범위 내이며, 제 1 노즐의 내부 직경은 제 2 노즐의 내부 직경에 비해 작은 스마트 윈도우의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 제 1 실런트의 점도는 200,000 mPas 내지 300,000 mPas 범위 내인 스마트 윈도우의 제조 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 제 2 실런트의 점도는 60,000 mPas 이하인 스마트 윈도우의 제조 방법.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서, 제 1 노즐의 내부 직경은 0.05mm 내지 0.15mm 범위 내인 스마트 윈도우의 제조 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 제 2 노즐의 내부 직경은 0.21mm 내지 0.52mm 범위 내인 스마트 윈도우의 제조 방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 제 1 실런트 및 제 2 실런트의 드로잉 속도는 각각 1000 mm/min 내지 3000 mm/min 범위 내인 스마트 윈도우의 제조 방법.
  9. 제 1 항에 있어서, 제 1 실런트를 드로잉하는 단계에서, 제 1 노즐의 니들과 제 1 전극 필름 간의 거리는 120㎛ 내지 180㎛ 범위 내인 스마트 윈도우의 제조 방법.
  10. 제 1 항에 있어서, 제 2 실런트를 드로잉하는 단계에서, 제 2 노즐의 니들과 제 1 전극 필름 간의 거리는 150㎛ 내지 250㎛ 범위 내인 스마트 윈도우의 제조 방법.
  11. 제 1 항에 있어서, 외부 씰 라인을 형성하는 단계 후에, 내부 씰 라인으로 구분된 내부 영역 내에 광 변조층을 형성하는 단계를 더 포함하는 스마트 윈도우의 제조 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 광 변조층은 액정 또는 액정 및 염료의 혼합물을 포함하는 스마트 윈도우의 제조 방법.
  13. 제 1 항에 있어서, 외부 씰 라인을 형성하는 단계 후에, 제 1 전극 필름에 제 2 전극 필름을 합착하는 단계를 더 포함하는 스마트 윈도우의 제조 방법.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 제 1 전극 필름 및 제 2 전극 필름은 각각 플라스틱 필름 및 상기 플라스틱 필름 상에 형성된 전도성 층을 포함하는 스마트 윈도우의 제조 방법.
  15. 대향 배치된 제 1 전극 필름과 제 2 전극 필름; 상기 제 1 전극 필름과 제 2 전극 필름 사이의 광 변조층 및 상기 제 1 전극 필름과 제 2 전극 필름을 합착하는 씰 라인을 포함하고, 상기 씰 라인은 내부 씰 라인과 외부 씰 라인을 포함하며, 내부 씰 라인과 외부 씰 라인이 서로 밀접하여 일체의 실런트를 구성하고, 상기 내부 씰라인의 점도는 외부 씰 라인의 점도에 비해 높고, 상기 씰 라인 영역의 높이(H1)와 상기 광 변조층이 존재하는 활성 영역의 높이(H2)의 차이(H1-H2)는 5㎛ 미만인 스마트 윈도우.
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