KR20120011532A - 윈도우 필터 시트 및 이를 이용한 윈도우 조립체 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시예들은 윈도우 필터 시트 및 윈도우 조립체에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 필터 시트는, 서로 대향하고, 적어도 일부가 투명한 제 1 및 제 2 기판들; 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판 사이에 하나 이상의 캐비티를 포함하는 광 변환 층; 상기 캐비티 내에 채워진 유전성 유체; 상기 유전성 유체 내에 분산되고, 상기 캐비티 내에서 상기 제 1 및 제 2 기판을 통과하는 투과 광의 세기를 조절하도록 변위하는 전기 영동 입자들; 및 상기 전기 영동 입자들을 구동하기 위한 복수의 제어 전극들을 포함한다

Description

윈도우 필터 시트 및 이를 이용한 윈도우 조립체{Window filter sheet and window assembly using the same}

본 발명은 전기적 구동에 의해 광 쉐이딩이 가능한 윈도우 필터 시트 및 이를 이용한 윈도우 조립체에 관한 것이다.

태양 광과 같은 외부 광을 차단하거나 사생활 보호 등을 위해 각종 건축물의 윈도우 또는 자동차의 윈도우 등에 사용되는 윈도우 필터의 예로는, 일반적으로 염료 또는 안료를 분산시킨 고분자막이 대표적이다. 상기 고분자막은 한번 시공한 후에는 가변적으로 차광 효과를 조절할 수 없는 문제점이 있다.

통상적으로 차광 효과를 필요에 따라 조절하기 위하여, 윈도우 필터는 회전봉과 같은 권취 부재에 결합되어, 외부 광을 차단할 필요가 있는 경우에는 펼쳐서 윈도우를 덮도록 하고, 빛을 차단할 필요가 없는 경우에는 다시 상기 권취 부재에 감아 윈도우를 노출시키는 것이 일반적이다. 그러나, 상기 권취 부재를 이용하는 방법은 이를 위해 복잡한 기구적 장치를 필요로 할 뿐만 아니라, 차단될 광의 투과율 변화를 능동적으로 조절할 수 없는 근본적인 한계를 갖는다.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 전기적 구동에 의해 윈도우를 통과하는 광의 투과율을 조절하는 것이 가능하고, 시공이 용이한 윈도우 필터를 제공하는 것이다.

또한, 본 말명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 전술한 이점을 갖는 윈도우 필터를 이용한 윈도우 조립체에 관한 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 필터 시트는, 서로 대향하고, 적어도 일부가 투명한 제 1 및 제 2 기판들; 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판 사이에 하나 이상의 캐비티를 포함하는 광 변환 층; 상기 캐비티 내에 채워진 유전성 유체; 상기 유전성 유체 내에 분산되고, 상기 캐비티 내에서 상기 제 1 및 제 2 기판을 통과하는 투과 광의 세기를 조절하도록 변위하는 전기 영동 입자들; 및 상기 전기 영동 입자들을 구동하기 위한 복수의 제어 전극들을 포함한다.

상기 캐비티는 복수의 셀들을 포함하는 어레이 구조를 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 복수의 셀들은 격벽, 마이크로 캡슐, 마이크로 컵 구조를 포함할 수 있다.

상기 전기 영동 입자들은 흡광성 및 반사성 중 적어도 어느 하나를 가질 수 있다. 상기 전기 영동 입자들의 비중은 상기 유전성 유체의 밀도와 동일할 수 있다.

일부 실시예에서, 상기 제어 전극들은 광 투과 면적이 서로 다른 제 1 제어 전극 및 제 2 제어 전극을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제어 전극들은 상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판 중 어느 하나의 기판 측에 수평 방향으로 나란히 배치되는 제 1 제어 전극 및 제 2 제어 전극을 포함할 수도 있다.

다른 실시예에서, 상기 제어 전극들은 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판 측에 각각 배치되는 제 1 제어 전극 및 제 2 제어 전극을 포함할 수도 있다. 이 경우, 상기 제 1 제어 전극과 상기 제 2 제어 전극은 오프셋되어 서로 다른 광 경로 상에 배치될 수도 있다. 또한, 상기 제어 전극들은 상기 제 1 제어 전극 또는 상기 제 2 제어 전극 중 어느 하나의 전극과 해당 기판 측에 수평 방향으로 나란히 배치되는 제 3 제어 전극을 더 포함할 수도 있다. 또한, 상기 제 1 제어 전극과 상기 제 2 제어 전극은 서로 중첩되도록 배치되고, 상기 제 1 제어 전극의 면적과 상기 제 2 제어 전극의 면적은 서로 다를 수 있다.

상기 윈도우 필터 시트는 상기 제어 전극들 중 적어도 어느 하나의 제어 전극을 가리도록, 제 1 기판 또는 제 2 기판 측에 배치되는 광 차단 패턴을 더 포함할 수도 있다. 상기 광 차단 패턴은 반사성을 가질 수도 있다.

상기 제어 전극들은 투명한 제 1 제어 전극 및 불투명한 제 2 제어 전극을 포함할 수 있다. 또한, 상기 캐비티는 입자 저장 영역 및 광 활성 영역을 포함할 수 있다.

일부 실시예에서, 상기 기판들 중 적어도 하나는 수분 방지층, 자외선 차단층, 대전 방치층, 방현층 및 내스크래치층 중 어느 하나 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 또한, 상기 윈도우 필터 시트는, 상기 기판들 중 적어도 어느 하나의 기판의 표면 상에 배치되는 접착층, 및 상기 접착층 상에 배치되는 이형 필름을 더 포함할 수도 있다.

또한, 상기 윈도우 필터 시트는, 상기 윈도우 필터 시트 내의 상기 제어 전극들에 구동 신호를 인가하는 구동 신호 발생기 및 상기 구동 신호 발생기를 제어하는 연산부를 포함하는 제어부를 더 포함하여 능동형 필터를 제공한다. 또한, 상기 윈도우 필터 시트는 상기 연산부에 외부 광의 세기를 측정하여 전기적 신호를 전송하는 광센서를 더 포함할 수도 있다. 상기 윈도우 필터 시트에서, 상기 기판들 중 적어도 어느 하나는 윈도우 자체일 수도 있다.

상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 조립체는, 전술한 특징들 중 적어도 어느 하나를 갖는 윈도우 필터 시트, 및 상기 윈도우 필터 시트의 상기 제 1 및 상기 제 2 기판들 중 어느 하나에 접착층을 통하여 결합되는 윈도우를 포함할 수 있다. 또한, 상기 윈도우 조립체는 페어 글래스 구조를 가질 수도 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 윈도우 필터 시트는 복수의 제어 전극들에 의해 구동되는 전기 영동 입자들에 의해 윈도우로 전달되는 투과 광의 세기를 조절할 수 있다. 그에 따라, 권취 부재와 같은 부피가 크고 복잡한 기구적 장치 없이도 투과 광의 세기를 쉽게 조절할 수 있을 뿐만 아니라, 광센서와 결합하여 차단될 광의 투과율을 능동적으로 조절할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예들에 따른 윈도우 조립체는 상기 윈도우 필터 시트에 의해 시공이 용이할 뿐만 아니라 외부 광을 차단하거나 특정 광을 선택적으로 투과시키는 기능을 제공함으로써, 각종 건축물의 창호 및/또는 외장, 자동차의 윈도우, 농작물 재배용 온실, 농작물 재배용 가림막 등에 응용될 수 있다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 필터 시트의 구조와 구동 방법을 설명하기 위한 단면도이고, 도 1c 및 도 1d는 다양한 실시예에 다른 제어 전극들의 패턴들이며, 도 1e 및 도 1f는 제어 전극들을 구동하기 위한 배선 레이아웃을 개략적으로 도시하는 평면도이다.
도 2a 및 도 2b는 각각 본 발명의 다른 실시예에 따른 윈도우 필터 시트들의 구조와 구동 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 3a 및 도 3b는 복수의 캐비티들을 갖는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 윈도우 필터 시트들의 구조와 구동 방법을 설명하기 위한 단면도이며, 도 3c 내지 도 3e는 격벽들의 패턴을 상부 기판 측에서 본 평면도들이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 윈도우 필터 시트들의 구조와 구동 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 윈도우 필터 시트들의 구조와 구동 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 윈도우 필터 시트들의 구조와 구동 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 윈도우 필터 시트들의 구조와 구동 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 실시예에 따른 윈도우 필터 시트를 포함하는 윈도우 조립체들을 개략적으로 도시하는 단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.

또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.

본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.

본 명세서에서 제 1, 제 2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역 또는 부분을 다른 영역 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제 1 부재, 부품, 영역 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제 2 부재, 부품, 영역 또는 부분을 지칭할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 부재들의 크기와 형상은 설명의 편의와 명확성을 위하여 과장될 수 있으며, 실제 구현시, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 된다.

윈도우 필터 시트들의 구조 및 구동

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 필터 시트(100)의 구조와 구동 방법을 설명하기 위한 단면도이고, 도 1c 및 도 1d는 다양한 실시예에 다른 제어 전극들(33, 34)의 패턴들이며, 도 1e 및 도 1f는 제어 전극들(33, 34)을 구동하기 위한 배선 레이아웃을 개략적으로 도시하는 평면도이다.

도 1a을 참조하면, 윈도우 필터 시트(100)는 서로 대향하는 2 개의 적어도 일부 또는 전부가 투명한 기판들(10, 20)을 포함한다. 기판들(10, 20) 중 시공될 윈도우(W)의 표면 측의 제 1 기판(10, 도면에서는 하부 기판임) 상에는 접착층(11) 및 접착층(11) 상에 이형 필름(12)이 제공될 수 있다. 윈도우 필터 시트(100)를 윈도우(W)에 시공하기 위하여는, 이형 필름(12)을 제거하고 노출된 접착층(11)을 윈도우(W)에 부착함으로써 윈도우 필터 시트(100)가 윈도우(W)에 결합될 수 있다. 결합된 구조는 도 1b에 도시한 바와 같다.

하부 기판(10)에 대향하는 제 2 기판(20, 도면에서는 상부 기판임)은 외부 광(IL) 측에 배치된다. 이 경우, 상부 기판(20)은 윈도우 필터 시트(100)를 외부 환경으로부터 보호하기 위한 보호 기판으로 기능할 수 있다.

기판들(10, 20)은 유리 기판일 수 있지만, 무게를 감소시키고 가요성을 제공하기 위하여, 수지계 재료로 형성될 수 있다. 상기 수지계 재료는, 예를 들면, 각종 셀룰로오스계 수지; 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate; PET) 및 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate; PEN)과 같은 폴리에스테르 수지; 폴리에틸렌 수지; 염화 폴리비닐 수지; 폴리카보네이트(PC); 폴리에테리 술폰(PES); 폴리에테르 에테르케톤(PEEK); 및 황화 폴리페닐렌(PPS) 중 어느 하나 또는 이들의 조합일 수 있다. 이들 재료들은 예시적일 뿐, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.

기판들(10, 20) 사이에는 캐비티(V)를 포함하는 광 변환 층(30)이 제공될 수 있다. 기판들(10, 20)사이의 가장자리부는 적합한 밀봉 부재(미도시)에 의해 패쇄되어 캐비티(V)를 형성한다. 캐비티(V)의 높이는 수 ㎛ 내지 수 mm 범위 내에서 적절히 설계될 수 있다. 광 변환 층(30)은 윈도우 필터 시트(100)로 입사되는 외부 광(IL)의 투과율을 조절하여, 윈도우(W)를 통과하는 투과 광(TL1, TL2)의 세기를 조절하며, 이는 후술하는 개시사항으로부터 명확히 이해될 것이다.

캐비티(V) 내에는 유전성 유체(31)가 채워진다. 유전성 유체(31)는 고저항을 가지면서 점성이 낮은 유체이다. 유전성 유체(31)는 단일한 유체이거나 2 이상의 유체가 혼합된 것일 수 있다. 유전성 유체(31)는, 비수용액 또는 비극성 액체일 수 있다. 예를 들면, 유전성 유체(41)는, decahydronaphthalene(DECALIN), 5-ethylidene-2-norbornene, 지방산 에스테르 및 파라핀유와 같은 탄화수소 함유 용액, 톨루엔(toluene), 크실렌(xylene), phenylxylylylethane, dodecylbenzene 및 alkylnaphtalene과 같은 방향족 탄화 수소 함유 용액, perfluorodecalin, perfluorotoluene, perfluoroxylene, dichlorobenzotrifluoride, 3,4,5-trichlorobenzotrifluoride, chloropentafluro-benzene, dichlorononane, pentachlorobenzene 및 4염화 에틸렌(tetrachloroethylene)과 같은 할로겐화 용액일 수 있다. 유전성 유체(31) 내에는 전하 조절제(charge-controlling agent), 양이온성 또는 음이온성 계면 활성제, 금속 비누, 수지 재료, 금속계 결합제(coupling agent) 및 안정화제(stabilizing agent)와 같은 다양한 기능성 첨가물이 가첨될 수 있다. 또한, 유전성 유체(31)는 투명하거나, 분산된 염료 및/또는 안료에 의해 착색될 수 있다.

유전성 유체(31) 내에는 전기 영동 입자들(32)이 분산된다. 전기 영동 입자들(32)은 양성 또는 음성의 전하를 가지며, 안료(pigments), 염색된 입자들(dyed particles), 또는 이들 중 적어도 어느 하나와 폴리머의 복합체로 이루어 질 수 있다. 예를 들면, 안료와 폴리머의 상기 복합체는, 폴리머 입자 상에 안료가 코팅된 것이거나, 안료와 폴리머를 적당한 조성비로 혼합하여 얻어진 조성물일 수 있다. 그러나, 이는 예시적일 뿐 본 발명이 이에 의해 제한되는 것은 아니다.

전기 영동 입자들(32)은 반사성을 가져, 입사하는 광(IL)을 반사시킴으로써 투과 광(TL2)의 세기를 감소시킬 수 있다. 또는, 전기 영동 입자들(32)은 흡광성을 가짐으로써 입사하는 광을(IL)을 흡수하여 투과 광(TL2)의 세기를 감소시킬 수도 있다. 전기 영동 입자들(32)의 전술한 반사성과 흡수성은 입사 광(IL)의 가시 광선 대역 중 적어도 일부 및/또는 자외선 영역의 광에 대해 작용하도록 적절히 설계될 수 있으며, 변환되는 광(IL, TL1, TL2)의 특정 파장 대역에 본 발명의 실시예가 제한되는 것은 아니다. 또한, 전기 영동 입자들(32)은 광 투과율을 조절하기 위해 흡광성과 반사성을 모두 가질 수 있으며, 투과율을 고려하여 상기 흡광성과 반사성의 정도는 적절히 설계될 수 있다.

전술한 반사성 또는 흡광성을 갖는 전기 영동 입자들(32)을 제공하기 위해, 입자들(32)의 색상은 백색; 흑색; 적색 또는 녹색과 같은 다른 유채색; 금속 광택; 반투명성; 또는 이들의 조합을 가질 수 있다. 예를 들면, 백색 입자를 제공하기 위하여, 전기 영동 입자들(32)은, 타이타늄 산화물(titanium oxide), 안티몬 산화물(antimony trioxide), 아연 황화물(zinc sulfide), 아연 산화물(zinc oxide), 바륨 황화물(barium sulfate), 바륨 티탄 산화물(barium titania), 카올린(kaolun), 실리콘 산화물(silica), 산화 칼슘(calcium oxide), 탄산칼슘(CaCO₃), 또는 이들의 혼합 조성물과 같은 안료 입자들을 포함할 수 있다. 상기 흑색 입자를 제공하기 위하여는, 전기 영동 입자들(32)은, 아닐린 블랙(aniline black), 카본 블랙(carbon black), 타이타늄 블랙(titanium black)과 같은 입자를 포함할 수도 있다. 또한, 유채색 입자를 제공하기 위하여, 전기 영동 입자들(32)은, 소정 색상을 갖는 염료 및 안료와 바인더 수지의 복합체로 형성될 수도 있다. 또한, 금속 광택을 갖는 입재를 제공하기 위하여, 전기 영동 입자들(32)은 실버 나노 파티클, 백금 나노 파티클 및 알루미늄 나노 파티클과 같은 금속 입자들을 포함할 수 있다. 또한, 반투명 입자를 제공하기 위하여, 전기 영동 입자들(32)은 투광성을 감소시키기 위한 적합한 화합물을 포함하는 수지 입자를 포함할 수도 있다.

전술한 입자들의 재료 및 컬러와 같은 특성들은 예시적이며 본 발명이 이에 의해 제한되는 것은 아니다. 또한, 이들 입자들의 특징은 단독으로 또는 조합되어 사용될 수 있다. 예를 들면, 당업자라면, 흑색 및 백색 입자들과 적합한 바인더 수지를 혼합하여 회색 입자를 제공할 수도 있음을 이해할 수 있을 것이다. 또한, 동일한 캐비티(V) 내에 전기 영동 이동도 및 차광성이 다른 2 종류의 입자들이 분산될 수도 있다.

전기 영동 입자들(32)의 전하는 입자들 내부 및/또는 표면에 분포된 전하 조절제 및/또는 마찰 대전에 의해 달성될 수 있으며, 적합한 전기 이동도를 갖도록 그 전하량이 설계될 수 있다. 또한, 바람직하게는, 전기 영동 입자들(32)의 비중은 주위의 유전성 유체(31)의 밀도와 동일하도록 설계될 수 있다. 입자들(32)의 비중과 유전성 유체(31)의 밀도가 동일한 경우, 입자들(32)은 유전성 유체(31) 내에서 중력에 무관하게 이동하거나 고정될 수 있다. 이것은, 후술하는 제어 전극들(33, 34)에 의한 전계에 의해 입자들(32)이 이동된 후에, 제어 전극들(33, 34)에 인가된 전압을 제거하더라도 입자들(32)의 분포 상태가 유지될 수 있음을 의미한다. 그에 따라, 본 발명의 실시예에 따르면, 광 투과율을 자유롭게 조절하면서도, 소정의 광 투과율을 유지하기 위한 전력 소모가 없거나 거의 없는 윈도우 필터 시트를 제공할 수 있다. 이러한 본 발명의 이점은 후술하는 설명으로부터 더욱 분명해 질 것이다.

유전성 유체(31) 내에 분산된 전기 영동 입자들(31)을 구동하기 위해, 윈도우 필터 시트(100)는 캐비티(V) 내에 전계를 인가할 수 있는 적어도 하나 이상의 제어 전극들(33, 34)을 포함한다. 도 1에 도시된 실시예에서는 하나의 캐비티(V) 내에 4 개의 제어 전극들(33, 34)을 개시하고 있지만, 제어 전극들(33, 34)의 개수는 하나 또는 2 이상의 복수일 수 있다.

이들 제어 전극들(33, 34)은, 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 동일 평면 상에 위치하는 인-플레인 구조를 가질 수 있다. 즉, 도 1a에 도시된 바와 같이, 제어 전극들(33, 34)은, 하부 기판(10) 상에 수평 방향으로 나란히 배치될 수 있다. 그러나, 이는 예시적이며, 예를 들어, 제 1 제어 전극(33)의 상부 표면 높이(h1)가 더 크거나, 제 2 제어 전극(34)의 상부 표면 높이(h2)가 더 클 수 있다. 제어 전극들(33, 34)의 패턴은, 도 1c에 도시된 바와 같이, 서로 독립적으로 이격된 패턴일 수도 있으며, 도 1d에 도시된 바와 같이 어느 하나의 제어 전극(34)이 다른 제어 전극(33)을 둘러싸는, 예를 들면, 동일한 중심을 갖도록 이격된 패턴일 수도 있다. 또한, 예시된 바와 같이, 제어 전극들(33, 34)은 사각형, 삼각형, 또는 원형 패턴일 수 있다. 이들 패턴들은 연속적인 것으로 도시되어 있지만, 배선을 위하여 일부가 불연속된 패턴을 가질 수도 있다.

이들 제어 전극들(33, 34)은 중 적어도 어느 하나는 투명 전극일 수 있다. 도시된 실시예에서, 제어 전극들(33, 34)은 모두 입사되는 광(IL)에 대해 광 투과 영역을 제공할 수 있는 투명 전극일 수 있다. 상기 투명 전극은, 예를 들면, 인듐-주석-산화물(Indium-Tin-Oxide; ITO), 불화 주석 산화물(Fluorinated tin Oxide; FTO), 인듐 산화물(indium oxide; IO) 및 주석 산화물(tin oxide; SnO₂)과 같은 투명한 금속 산화물, 폴리아세틸렌(polyacetylene)과 같은 투명한 도전성 수지 또는 도전성 금속 미립자를 함유하는 도전성 수지 중 어느 하나 또는 이들의 조합으로 형성될 수 있으며, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.

제어 전극들(33, 34)은 액정 디스플레이 장치와 같이, 캐비티(V) 내에 적합한 전계를 인가할 수 있도록 도 1c에 도시된 수동 매트릭스 방식 또는 도 1d에 도시된 트랜지스터와 같은 스위칭 소자들(TR)을 포함하는 능동 매트릭스 방식에 적합한 패턴을 가질 수 있다. 도시된 배선 패턴들은 소정 개수의 행(m)과 열(n) 구조를 갖는 스트라이프 형태의 어레이 구조를 가지지만, 이러한 구조들은 예시적일 뿐 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들면, 제어 전극들(33, 34)은 세그먼트 방식의 전극 구성에 적합한 패턴을 가질 수도 있다.

제어 전극들(33, 34)의 패턴은 기판(10) 상에 전술한 도전성 물질층을 형성한 후 포토리소그래피 및 식각 공정을 통하여 형성되거나, 스크린 프린트, 드릴 비트, 임프린트(imprint), 소프트리소그래피(softlithography), 레이저 드릴링 공정 또는 잉크젯 프린팅 공정에 의해 형성되어 별도의 패터닝 공정이 생략될 수도 있다. 제어 전극들(33, 34)을 구동하기 위한 트랜지스터와 같은 구동 소자들은 하부 기판(10) 상에 형성될 수 있으며, 하부 기판(10) 상에 물리기상증착 또는 화학기상증착과 같은 공지의 박막 형성 공정을 수회 반복하여 형성될 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 바람직하게는, 상기 구동 소자는 하부 기판(10)과 무관하게 별도로 모듈화되어 제공될 수 있다. 이것은 외부 광에 포함된 자외선과 같은 오동작을 초래할 수 있는 요인으로부터 구동 소자를 보호하고, 입사되는 외부 광(IL)의 광도를 측정하는 센서와의 결합을 용이하게 하는 이점이 있다.

일 실시예에서, 제어 전극들(33, 34)은, 광 투과 율의 조절을 위해 서로 다른 광 투과 면적을 가질 수 있다. 예를 들면, 도 1a에 도시된 바와 같이, 제어 전극들(33, 34)은 투명 전극이며, 제 1 제어 전극(33)의 면적이 제 2 제어 전극(34)의 면적(또는 큰 면적)보다 작을 수 있다.

이하에서는, 도 1a 및 도 1b를 참조하여, 광 변환 층(30)의 동작에 대하여 개시한다. 설명의 편의를 위하여, 전기 영동 입자들(32)은 + 로 대전되어 있으며, 전기 영동 입자들(32)은 흡광성을 갖는 흑색 입자임을 가정한다.

도 1a에 도시된 바와 같이, 제어 전극들 중 작은 면적을 갖는 제 1 제어 전극들(33)에 음의 전위(예, -20 V)가 인가되고, 큰 면적을 갖는 제 2 제어 전극들(34)에 상대적으로 양의 전위(예, 0 V)가 인가되면, 전기 영동 입자들(32)은 작은 면적을 갖는 제 1 제어 전극들(33) 상에 모이게 된다. 또 다른 측면에서, 제어 전극들(33, 34)이 도 1d에 도시된 바와 같은 동심원 패턴을 가진다면, 입자들(32)은 가장자리에 있는 제 1 제어 전극(3)으로 이동할 것이다. 그에 따라, 상부 기판(20)을 통하여 입사되는 광(IL)의 일부는 광 변환 층(30)을 지나면서 제 1 제어 전극들(33) 상의 전기 영동 입자들(32)에 의해 차단된다. 그러나, 제 1 제어 전극들(33)이 차지하는 영역이 아닌 다른 영역, 예를 들면, 제 2 제 2 전극들(34)이 차지하는 영역을 지나는 입사 광(IL)은 그대로 광 변환 층(30)을 통과하여, 윈도우(W)에 전달될 것이다.

이와 반대로, 도 1b에 도시된 바와 같이, 제 1 제어 전극들(33)에 상대적으로 양의 전위(예, 0 V)가 인가되고, 제 2 제어 전극들(34)에 상대적으로 음의 전위(예, -20 V)가 인가되면, 전기 영동 입자들(32)은 제 1 전극들(33)을 떠나 화살표(d)로 나타낸 바와 같이, 제 2 제어 전극들(33) 상으로 이동하여, 제 2 제어 전극들(33) 상에 분포하게 된다. 도 1d에 나타낸 바와 같이, 제어 전극들이 동심원 패턴을 갖는다면, 입자들(32)은 가장자리로부터 중앙으로 분포하게 될 것이다. 그에 따라, 상부 기판(20)을 통하여 입사되는 광(IL)의 일부는 제 2 제어 전극들(34) 상의 전기 영동 입자들(32)에 의해 차단되고, 제 2 제어 전극들(34)이 차지하는 영역이 아닌 다른 영역, 예를 들면, 제 1 제어 전극들(33)을 통과하는 입사 광(IL)만이 그대로 광 변환 층(30)을 통하여 윈도우(W)에 전달될 것이다. 이와 같이, 전기 영동 입자들(32)은 서로 다른 광 투과 경로를 갖는 제어 전극들(33, 34)에 인가되는 전위에 따라 기판에 대해 수평 방향으로 이동하여, 입사 광(IL)을 차단함으로써 광 변화 층(30)을 통과하는 광의 투과율을 조절할 수 있다.

도 1a와 도 1b를 비교하면, 투과 광(TL2)의 세기는 투과 광(TL1)의 세기보다 작다. 외부 광(IL)이 센 경우, 더 큰 광 투과 면적을 제공하는 제 2 제어 전극들(34) 상에 전기 영동 입자들(32)을 분포시킴으로써, 투과 광(TL2)의 크기를 더욱 감소시킬 수 있다.

도 2a 및 도 2b는 각각 본 발명의 다른 실시예에 따른 윈도우 필터 시트들(200A, 200B)의 구조와 구동 방법을 설명하기 위한 단면도이다. 이들 도면에서, 도 1a 및 도 1b에 도시된 구성 부재들과 동일한 참조 부호를 갖는 구성 부재들에 관하여는 모순되지 않는 한 전술한 개시 사항을 참조할 수 있다.

윈도우 필터 시트들(200A, 200B)은, 도 1a 및 도 1b에 도시된 윈도우 필터 시트(100)와 달리 기판(10, 20)이 복수의 층(21, 22, 13)을 포함할 수 있다. 이들 복수의 층들은, 수분 방지층, 자외선 차단층, 대전 방치층, 방현층 및 내스크래치층과 같은 부가층 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 예를 들면, 최외각의 층(22, 13)은 대전 방지층 및/또는 내스크래치층일 수 있으며, 중간층(21)은 수분 방지층 및/또는 자외선 차단층일 수 있다.

또한, 윈도우 필터 시트(200A, 200B)는, 도 1a 및 도 1b에 도시된 윈도우 필터 시트(100)와 달리, 기판들(10, 20) 중 어느 하나의 기판 측에 광 차단 패턴(40)을 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 도 1a의 윈도우 필터 시트(200A)에서는 기판(20)의 캐비티(V)를 향하는 면(20s) 상에 광 차단 패턴(40)이 배치될 수 있다. 또는, 광 차단 패턴(40)은, 도 2b에 도시된 바와 같이, 기판(10)의 다른 면(10s, 캐비티(V)의 반대 측을 향하는 면) 상에 배치될 수도 있다. 또한, 일부 실시예에서는, 도 2b에 도시된 바와 같이, 광 차단 패턴(40, 41)이 두 개의 기판들(10, 20)에 각각 제공될 수 있다. 일부 실시예에서, 광 차단 패턴들(40, 41) 중 적어도 일부(41)는 기판(20) 내에 매립되도록 형성될 수도 있다.

광 차단 패턴(40)은 입사 광(IL) 중 어느 대역의 파장 범위 또는 가시광선, 자외선 및 적외선 파장 대역에 대하여 불투명한 층일 수 있다. 광 차단 패턴(40)은, 예를 들면, 블랙 매트릭스로 사용되는 차광성이 우수한 크롬과 같은 금속, 또는 염료 및/또는 안료를 포함하는 폴리에틸렌, 폴리스틸렌, 폴리카보네이트, 폴리이미드, 에폭시계 수지, 실리콘계 수지, 멜라민계 수지, 아크릴계 수지, 페놀계 수지와 같은 고분자 수지 재료로 형성될 수 있다. 바람직하게는, 상기 고분자 수지 재료는, 포토리소그래피 공정이 가능한 감광성 수지 조성물일 수 있다. 이들 광 차단 패턴(40)용 재료들은 예시적이며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 광 차단 패턴(40)은 금속 산화물 및 세라믹과 같은 절연성 무기 재료로 형성될 수도 있다. 다른 실시예로서, 광 차단 패턴(40)을 반사 물질로 형성하여, 윈도우(W)에 장착함으로써, 미관 향상이라는 추가적인 이점을 얻을 수 있다.

광 차단 패턴(40)은 광 변환 층(30)으로 입사되는 광(IL)의 일부를 영구적으로 차단할 수 있다. 광 차단 패턴(40)은 제어 전극들(33, 34) 중 어느 하나의 적어도 일부와 중첩되게 배치될 수 있다. 예를 들면, 도 1a에 도시된 바와 같이, 광 차단 패턴(40)은 제 1 제어 전극(33)을 전체적으로 가리도록 정렬될 수 있다. 이 경우, 광 차단 패턴(40)의 하부에 위치하는 제 1 제어 전극(33)은 전술한 윈도우 필터 시트(100)의 제 1 제어 전극(도 1a의 33)과 달리, 입사 광(IL)의 변환 작용에 기여하지 못한다.

그렇지만, 제 1 제어 전극(33)은 캐비티(V) 내에서 입자 저장 영역(SA)을 한정하게 된다. 그리고, 제 2 제어 전극(34)만이 캐비티(V) 내에서 투과 율을 조절하는 광 활성 영역(TA)을 한정하게 된다. 입자 저장 영역(SA)을 정의하는 광 차단 패턴(40)은 전기 영동 입자들(40)이 입자 저장 영역(SA)에 머무는 동안 외부 광에 포함된 자외선과 같은 유해 광선으로부터 전기 영동 입자들(40)을 보호하는 역할을 한다.

입자 저장 영역(SA)에 입자들(32)이 저장되면(즉, 제 1 전극(33) 위로 입자들(32)이 모이면 입사 광(IL) 중 일부는 광 변환 층(30)을 통과하여 윈도우(W)에 전달될 것이다. 그러나, 도 1a에 도시된 바와 같이, 제 2 제어 전극(34)이 제 1 제어 전극(33)에 비하여 상대적으로 낮은 전위를 갖게 되면, 양전하를 갖는 입자들(32)은 제 1 제어 전극(33)으로부터 화살표(d)로 나타낸 바와 같이 인접하는 제 2 제어 전극(34)으로 이동하여, 제 2 제어 전극(34) 상에 분포될 것이다. 그 결과, 캐비티(V) 내로 인입된 입사 광(IL)도 전기 영동 입자들(32)에 의해 차단된다.

도 2b를 참조하면, 윈도우 필터 시트(200B)는 도 1a에 도시된 윈도우 시트 필터(100)를 역전시킨 구성을 갖는다. 도 1a의 윈도우 필터 시트(100)에서는 하부 기판에 해당하는 기판(10) 측에 접착층(11)과 이형 필름(12)이 제공되었지만, 도 2b에 도시된 바와 같이, 윈도우 필터 시트(100)의 상부 기판에 해당하는 기판(20) 측에 접착층(11)과 이형 필름(12)을 제공할 수도 있다. 도 1a의 윈도우 필터 시트(100)가 역전된 구성을 갖는 도 2b의 윈도우 필터 시트(200B)는 도 1a의 상부 기판에 해당하는 기판(20)이 접착층(11)에 의해 윈도우(W)의 표면 상에 부착된다.

도 2b에 도시된 입자들(32)의 분포 상태에 의하면, 입사 광(IL) 중 일부는 제 2 제어 전극들(34)을 통과하여 윈도우(W)에 전달될 것이다(TL). 그러나, 제 1 제어 전극들(33)의 전위에 비해 상대적으로 낮은 전위가 제 2 제어 전극들(34)에 인가되면, 입자들(32)은 화살표(d)로 나타낸 바와 같이 제 2 제어 전극층(34) 상으로 이동하게 되며, 투과 광(TL)은 감소하게 될 것이다.

도 2a 및 도 2b를 참조하여 개시한 특징들은 모순되지 않는 한 도 1a 및 도 1b를 참조하여 전술한 실시예의 특징들과 조합되어 또는 대체하여 실시될 수 있다. 예를 들면, 도 1a를 참조하여 전술한 윈도우 필터 시트(100)과 광 차단 패턴(40) 및/또는 하나 이상의 부가층(21 22, 13)을 더 포함할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

또한, 본 발명의 실시예들에 따른 윈도우 필터 시트들에 관하여, 입사 광(IL)을 차단하는 측면에서 설명되고 있지만, 당업자는 반대로 입사 광(IL)으로부터 특정 파장 대역의 광만을 선택적으로 윈도우(W)로 전달하기 위하여, 또는 윈도우(W)로부터 외부로 광이 나가는 것을 차단하기 위한 측면에서도 본 발명의 전술한 특징들이 설명될 수 있음을 이해하여야 한다.

이하에서는 전술한 개시 사항들을 기초로 다양한 변형 실시예들에 대하여 개시한다. 이들 변형 실시예들은 특별히 모순되는 설명이 없는 한 전술한 특징들과 조합되어 실시되거나 대체되어 실시될 수 있음을 이해하여야 한다.

도 3a 및 도 3b는 복수의 캐비티들(V1, V2)을 갖는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 윈도우 필터 시트들(300A, 300B)의 구조와 구동 방법을 설명하기 위한 단면도이며, 도 3c 내지 도 3e는 격벽들(50)의 패턴을 상부 기판(20) 측에서 본 평면도들이다.

도 3a 및 도 3b를 참조하면, 윈도우 필터 시트들(300A, 300B)은 기판들(10, 20) 사이에 배치되는 격벽들(50)에 의해 한정된 복수의 캐비티들(V1, V2)을 포함할 수 있다. 이들 캐비티들(V1, V2)은 기판들(10, 20)에 수평한 방향으로 나열된다. 격벽들(50)에 의해 정의되는 캐비티들(V1, V2)의 형상은 상부 기판(20) 측에서 보았을 때, 원형 또는 타원형 패턴과 같은 둥근 패턴; 삼각형, 사각형, 오각형 또는 육각형과 같은 다각형 패턴; 또는 스트라이프 또는 미언터(meander) 패턴을 가질 수 있다. 도 3c 내지 도 3e는 각각 삼각형, 사각형 및 육각형의 패턴을 갖는 격벽들(V)을 예시한다.

격벽들(50)은, 예를 들면, 폴리에틸렌, 폴리스틸렌, 폴리카보네이트, 폴리이미드, 에폭시계 수지, 실리콘계 수지, 멜라민계 수지, 아크릴계 수지, 페놀계 수지와 같은 고분자 재료 또는 이들의 조합으로 형성될 수 있다. 또는 격벽들(30)은 감광성 수지계 재료로 형성될 수도 있다. 격벽들(50)은 포토리소그래피, 레이저 드릴링, 몰딩 공정, 그라비아 코팅, 잉크젯 방법 등에 의해 패터닝될 수 있다. 이들 격벽들(50)은 윈도우 필터 시트(300A, 300B)의 투명성을 높이기 위해 투명한 재료로 형성될 수 있다. 그러나, 본 발명의 실시예들이 이에 제한되는 것은 아니며, 격벽들(50)은 불투명한 재료로 형성되거나 컬러를 가질 수도 있다. 격벽들(50)을 불투명한 재료로 사용하는 경우, 격벽들(50)의 하부에, 제어 전극들(33, 34)을 어드레싱하기 위한 배선 구조 및 구동 소자들을 배치하여, 외부 광에 의한 이들 부품들의 오동작을 방지할 수도 있다.

각 캐비티들(V1, V2)에는, 도 3a에 도시된 바와 같이 2 개의 제어 전극들(33, 34)이 할당될 수 있으며, 도 3b에 도시된 바와 같이 3 개의 제어 전극들(33a, 33b, 34)이 할당될 수도 있다. 그러나, 도시된 것과 달리, 이들 캐비티들(V1, V2)에는 4 개 이상의 제어 전극들이 할당될 수도 있다. 또는, 도시하지는 않았지만, 제어 전극들 중 적어도 일부가 인접하는 캐비티들(V1, V2)에 의해 공유되는 공통 전극이 될 수도 잇다.

제어 전극들(33, 34)은 각 캐비티들(V1, V2) 마다 독립적으로 어드레싱되어, 광 변환 층(30)의 광 투과율을 조절할 수 있다. 예를 들면, 도 3a에 도시된 바와 같이, 제 1 캐비티(V1)에 할당된 제어 전극들(33, 34)에는 광 차단 상태를 유지하도록 광 활성 영역(TA) 내에 전기 영동 입자들(32)을 분포시키기 위한 전위가 인가될 수 있으며, 인접하는 제 2 캐비티(V2)에 할당된 제어 전극들(33, 34)에는 입자 저장 영역(SA) 내에 전기 영동 입자들(32)을 분포시켜 입사 광(IL)의 일부(TL)를 투과시키기 위한 전위가 인가될 수 있다. 또는, 도 3b에 도시한 바와 같이, 인접한 캐비티들(V1, V2)이 동일한 광 차단 상태를 유지하도록 하는 전위가 인가될 수 있다.

도 3a 및 도 3b에서는 입자 저장 영역(SA)를 한정하는 광 차단 패턴(40)을 도시하고 있지만, 이는 예시적일 뿐, 광 차단 패턴(40)은 생략될 수 있음은 이해할 수 있을 것이다. 이 경우, 제어 전극들(33, 34; 33a, 33b, 33c)은 도 1a 및 도 1b를 참조하여 개시한 바와 같이, 서로 다른 크기를 갖는 광 투과 영역을 제공함으로써 광 투과율을 조절할 수 있다.

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 윈도우 필터 시트들(400A, 400B)의 구조와 구동 방법을 설명하기 위한 단면도이다.

도 4a 및 도 4b를 참조하면, 윈도우 필터 시트들(400A, 400B)은 전술한 다른 실시예들과 제어 전극들(33, 34; 33a, 33b, 34)의 배치에서 차이점을 갖는다. 도 4a의 윈도우 필터 시트(400A)의 제 1 제어 전극(33)과 제 2 제어 전극(34)은 어느 하나의 기판 상에 있지 않고, 각각 서로 다른 기판들(10, 20) 상에 각각 배치된다. 예를 들면, 제 1 제어 전극(33)은 상부 기판(20) 측에 배치되고, 제 2 제어 전극(34)은 하부 기판(10) 측에 배치된다. 또한, 이들 제어 전극들(33)은 도 4a에 도시된 바와 같이 서로 중첩하지 않고 오프셋되어 서로 다른 광 경로 상에 배치될 수 있다. 또한, 도시하지는 아니하였지만, 서로 다른 기판들 상에 제어 전극들(33, 34)이 배치된 경우에도, 도 1c 및 도 1d를 참조하여 개시한 바와 같이, 이들 제어 전극들은 서로 독립되거나 둘러싸는 패턴을 가질 수 있음을 이해하여야 한다.

제 1 제어 전극(33)과 제 2 제어 전극(34) 중 적어도 어느 하나는 투명 전극일 수 있다. 도 4a에 도시된 실시예에서는, 제 1 제어 전극들(33)이 불투명한 전극이고, 반면에, 제 2 제어 전극들(34)이 투명 전극일 수 있다. 이들 제어 전극들(33, 34)에 도시된 바와 같이 전압이 인가되면, 각 캐비티들(V1, V2) 내의 차광성 전기 영동 입자들(33)이 화살표(d)로 나타낸 바와 같이 기판(10, 20)에 대해 경사 이동하여, 제 1 제어 전극들(33)로부터 제 2 제어 전극들(34) 상으로 변위된다. 그에 따라, 입사 광(IL)은 모두 차단될 수 있다. 제 1 제어 전극들(33)은 불투명하여 입자 저장 공간을 한정하는 입자 수집 전극으로 기능하며, 전술한 광 차단 패턴들(40) 없이도 이와 동일한 역할을 할 수 있다.

유사하게, 도 4b의 윈도우 필터 시트(400B)에서도, 동일한 기판, 예를 들면 하부 기판층(10)에 형성된 인 플레인 구조를 갖는 제 1 제어 전극들(33a)과 제 2 제어 전극들(34)과 함께, 다른 기판, 예를 들면, 상부 기판(20) 측에 형성된 다른 제 3 제어 전극들(33b)을 더 포함할 수 있다. 도 4b의 실시예에서, 제 1 제어 전극들(33a)과 제 2 제어 전극들(33b)은 서로 동일한 전위로 제어될 수도 있으며, 이들 제어 전극들(33a, 33b) 중 적어도 하나는 불투명 재료로 형성될 수 있으며, 이 경우, 제어 전극들(33a, 33b)은 서로 중첩하여 입자 저장 영역을 제공한다. 도 4b에 도시된 바와 같이, 각 전극들(33a, 33b; 34)에 해당 전위가 인가되면, 전기 영동 입자들(32)은 변위되어 도시된 분포를 가질 것이며, 이 경우, 입사 광(IL)은 입자들(32)에 의해 차단될 것이다.

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 윈도우 필터 시트들(500A, 500B)의 구조와 구동 방법을 설명하기 위한 단면도이다.

도 5a 및 도 5b에 도시된 윈도우 필터 시트들(500A, 500B)에서는, 전술한 다른 실시예들과 달리, 전기 영동 입자들(32)이 기판들(10, 20)에 대해 수직하는 방향으로 이동하고, 그에 따라 광 변환 층(30)의 광 투과율이 조절된다. 캐비티(V1, V2)를 정의하는 격벽들(50)은 상부 기판(20)에서 하부 기판(10) 쪽으로 폭이 증가하는 테이퍼 형상을 가질 수 있다. 선택적으로는, 격벽들(50)은 상부 기판(20)에서 하부 기판(10) 쪽으로 폭이 감소하는 테이퍼 형상을 가질 수 있다. 격벽들(50)은 투명한 수지계 재료를 사용하여 광 투과 경로를 제공할 수 있다.

윈도우 필터 시트들(500A, 500B)은 하부 기판(10)과 상부 기판(20)측에 각각 중첩되도록 배치되는 제 1 제어 전극(33)과 제 2 제어 전극(34)을 포함할 수 있다. 이 경우, 제 1 제어 전극(33)과 제 2 제어 전극(34)의 광투과 면적은 서로 다를 수 있다. 도시된 실시예에서는, 제 1 제어 전극(33)과 제 2 제어 전극(34)이 모두 투명 전극인 경우를 예시하며, 제 1 제어 전극(33)의 면적이 제 2 제어 전극(34)의 면적 보다 크다. 그러나, 이는 예시적이며, 제 1 제어 전극들(33)이 투명하고, 제 2 제어 전극들(34)은 불투명할 수도 있다. 또한, 그 반대일 수도 있다.

도 5a 및 도 5b에서, 좌측 도면은 전기 영동 입자들(32)이 캐비티(V1, V2) 내에서 하향 이동하여 다운 상태를 도시하며, 우측 도면은 전기 영동 입자들(32)이 캐비티(V1, V2) 내에서 상향 이동한 업 상태를 도시한다. 예시적으로, 입자들(32)이 다운 상태에 있을 때의 투과 광(TL1)의 크기가 업 상태에서의 격벽(50)을 투과하는 투과 광(TL2)의 크기 보다 더 크다는 것을 알 수 있다.

도 5a 및 도 5b에 개시된 실시예에서는 격벽(50)이 존재하지만, 격벽(50)은 도 1a 및 도 1b를 참조하여 전술한 바와 같이 생략될 수도 있음을 이해할 것이다. 또한, 제 1 제어 전극(33)과 제 2 제어 전극(34)의 패턴은 도 1c 및 도 1d를 참조하여 설명한 바와 같이 다양하게 변형 실시될 수 있다.

제 1 제어 전극(33)과 제 2 제어 전극(34)의 개수는 서로 다를 수 있다. 예를 들면, 캐비티들(V1, V2) 내에 제 1 제어 전극(33)의 개수는 하나이고, 전극 면적이 작은 제 2 제어 전극의 개수는 복수개일 수 있다.

일부 실시예에서는, 도 5b에 도시된 바와 같이, 제어 전극들(33, 34) 중 일부, 예를 들면, 제 1 제어 전극(33)이 공통 전극일 수도 있다. 이 경우, 제 1 제어 전극(33)은 구동시 접지 상태로 유지되어 기준 전위를 제공하고, 제 2 제어 전극(33)을 어드레싱하여 각 캐비티(V, V2) 내의 입자들(32)을 개별 구동할 수도 있다.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 윈도우 필터 시트들(600)의 구조와 구동 방법을 설명하기 위한 단면도이다.

도 6을 참조하면, 윈도우 필터 시트(600)에서, 제어 전극들(33, 34)의 표면은 캐비티(V1, V2) 내에 직접 노출되지 않고, 절연성 보호막(61, 62)에 의해 피복될 수도 있다. 이들 절연성 보호막(61, 62)은, 그 표면에 적절한 표면 처리를 하거나 두께 조절을 하여, 전기 영동 입자들(32)이 어느 제어 전극측으로 이동한 후, 전원을 제거하더라도 위치 고정될 수 있도록 전기적, 물리적 또는 화학적 흡착을 도울 수 있다. 입자들(32)의 분포 상태에 따른 광 투과율 조절과 격벽(50)에 관한 사항은 전술한 개시 사항을 참조할 수 있다.

도 7a 및 도 7b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 윈도우 필터 시트들(700A, 700B)의 구조와 구동 방법을 설명하기 위한 단면도이다.

도 7a를 참조하면, 윈도우 필터 시트(700A)는 기판들(10, 20) 사이에 마이크로 캡슐 쉘(70A)에 의해 한정되는 복수의 캐비티들(V1, V2)을 포함할 수 있다. 마이크로 캡슐 쉘(70A)은, 예를 들면, 수용성(water soluble) 중합체들, 수분산성(water-dispersed) 중합체들, 유용성(oil soluble) 중합체, 열경화성 수지, 열가소성 수지, 및 UV- 또는 방사선 경화 수지 재료를 사용하여, 에멀젼 중합(emulsion polymerization), 계면 중합(interfacial polymerization), 인시츄 중합 반응(insitu polymerization)과 같은 화학적 공정; 동시 압출(co-extrusion) 및 상분리(phase separation)와 같은 물리적 공정; 액상 큐어링(in-liquid curing); 및 단순/복합 코아세르베이션과 같은 열거된 캡슐화 반응에 의해 형성될 수 있다. 그러나, 이러한 예에 의해 본 발명이 제한되는 것은 아니다. 마이크로 캡슐 쉘들(70A)은 기판들(10, 20) 사이에 적합한 바인더 재료(80)에 의해 고정될 수 있다. 캡슐 쉘(70A)은 윈도우 필터 시트(700A)의 투과율을 높이기 위해 투명한 재료로 형성될 수 있다. 그러나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 캡슐 쉘(70A)은 컬러를 가질 수도 있다.

도 7b를 참조하면, 윈도우 필터 시트(700B)는 기판들(10, 20) 사이에 마이크로 컵 구조(70B)에 의해 한정된 캐비티들(V1, V2)을 포함할 수 있다. 마이크로 컵 구조(70B)는 소정 두께를 갖는 고분자막을 포토리소그래피 공정 또는 엠보싱 공정과 같은 패턴 형성 공정을 이용하여, 상기 고분자막 내에 캐비티(V1, V2)가 될 리세스 영역들을 형성함으로써 제공될 수 있다. 마이크로 컵 구조(70B)는 윈도우 필터 시트(700B)의 투과율을 높이기 위해 투명한 재료로 형성될 수 있다. 그러나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 마이크로 컵 구조(70B)는 컬러를 가질 수도 있다.

예시적으로, 도 7a 및 도 7b에서, 전기 영동 입자들(32)이 도시된 분포를 가질 때, 큰 투광 면적을 갖는 제 2 제어 전극(34)이 입자들(32)에 의해 차폐되기 때문에, 광 투과율은 감소된다. 반대로, 입자들(32)이 작은 면적을 갖는 제 1 제어 전극(33)측으로 이동하게 되면, 투과 광(TL)의 세기는 증가하게 될 것이다. 제어 전극들(33, 34)은 모두 하부 기판(10) 측에 제공된 것으로 개시되었지만, 다른 도면들을 통하여 개시된 바와 같이, 제어 전극들(33, 34)은 하부 기판(10) 및/또는 상부 기판(20)에 다양한 배치 방법으로 제공될 수 있음은 전술한 바와 같다.

도 8a 및 도 8b는 본 발명의 실시예에 따른 윈도우 필터 시트(800)를 포함하는 윈도우 조립체들(1000, 2000)을 개략적으로 도시하는 단면도이다.

도 8a 및 도 8b를 참조하면, 윈도우 필터 시트(800)는 윈도우 필터 시트(800)를 제어하기 위한 제어부(850)를 더 포함할 수 있다. 제어부(850)는 윈도우 필터 시트(800) 내의 제어 전극들에 구동 신호를 인가하는 구동 신호 발생기(851) 및 구동 신호 발생기(852)를 제어하는 연산부(852)를 포함할 수 있다. 또한, 제어부(850)는 외부 광의 세기를 측정하여 전기적 신호를 바꾸어 주는 광센서(853)를 더 포함할 수 있다. 광센서(853)로부터 상기 전기적 신호를 수신하여 연산부(852)는 제어 전극들로 인가되는 구동 신호를 조절할 수 있다. 예를 들면, 외부 광의 세기가 큰 경우, 광센서(853)는 이를 감지하고, 연산부(852)는 윈도우 필터 시트의 광 투과율이 감소되도록 제어 전극들에 신호를 인가할 수 있다.

제어부(850)로 전력을 공급하는 전원은 설치될 건물, 자동차 및 온실 등에 설치된 전원을 이용할 수 있다. 또 다른 실시예로서, 윈도우(W)에 부착되는 태양 전지에 의해 제공되어 스탠드얼론(stand alone) 시스템을 제공할 수도 있다.

도 8a에 도시된 바와 같이, 윈도우 필터 시트(800)는 접착층(11)에 의해 피착될 윈도우(W)의 일면에 부착되어, 필터 기능이 결합된 일체화된 윈도우 조립체(1000)를 제공할 수 있다. 다른 실시예로서, 접착층(11) 없이 기판(10, 20) 중 어느 하나로서 윈도우(W)를 사용하여 일체형 윈도우 조립체를 제공할 수도 있다. 도 8b는 또 다른 일체형 윈도우 조립체로서 페어 글래스 구조를 갖는 윈도우 필터 시트(800)가 결합된 윈도우 조립체(2000)를 예시한다. 페어 글래스(pair glass) 구조를 제공하기 위해 윈도우 필터 시트(800)를 사이에 두고 윈도우 필터 시트(800)의 양 주면측에 서로 대향하는 2 개의 윈도우들(W1, W2)이 결합될 수 있다. 그러나, 이는 예시적이며, 피착되는 윈도우 자체가 윈도우 필터 시트(800)를 구성하는 기판(10, 20) 중 어느 하나를 대체하여 일체화될 수 있음은 전술한 바와 같으며, 이러한 구성도 본 발명의 범위에 포함됨을 이해할 수 있을 것이다.

윈도우 조립체(1000, 2000)는 윈도우에 외부 광을 차단하거나 특정 광을 선택적으로 투과시키는 기능을 제공함으로써 각종 건축물의 창호 및/또는 외장, 자동차의 윈도우, 농작물 재배용 온실, 농작물 재배용 가림막 등에 응용될 수 있을 것이다.

전술한 실시예들에서 개시된 캐비티의 형상 및 구조는 예시적이며, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 따라서, 전기 영동 입자들이 저장되는 캡슐들, 마이크로 컵, 캐비티와 같은 용어에 의해 본 발명의 범위가 제한되어서는 아니 된다. 또한, 전술한 전극 패턴 형상, 배치 및 격벽에 관한 특징들은 서로 모순되지 않는 한, 서로 조합하거나 대체되어 변형 실시될 수 있으며, 이들 변형례들은 모두 본 발명에 속함을 이해하여야 한다.

이상에서 설명한 본 발명이 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

Claims (25)

1. 서로 대향하고, 적어도 일부가 투명한 제 1 및 제 2 기판들;
   상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판 사이에 하나 이상의 캐비티를 포함하는 광 변환 층;
   상기 캐비티 내에 채워진 유전성 유체;
   상기 유전성 유체 내에 분산되고, 상기 캐비티 내에서 상기 제 1 및 제 2 기판을 통과하는 투과 광의 세기를 조절하도록 변위하는 전기 영동 입자들; 및
   상기 전기 영동 입자들을 구동하기 위한 복수의 제어 전극들을 포함하는 윈도우 필터 시트.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 캐비티는 복수의 셀들을 포함하는 어레이 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 윈도우 필터 시트.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 복수의 셀들은 격벽, 마이크로 캡슐, 마이크로 컵 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 윈도우 필터 시트.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 전기 영동 입자들은 흡광성 및 반사성 중 적어도 어느 하나를 갖는 것을 특징으로 하는 윈도우 필터 시트.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 전기 영동 입자들의 비중은 상기 유전성 유체의 밀도와 동일한 것을 특징으로 하는 윈도우 필터 시트.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어 전극들은 광 투과 면적이 서로 다른 제 1 제어 전극 및 제 2 제어 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 윈도우 필터 시트.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어 전극들은 상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판 중 어느 하나의 기판 측에 수평 방향으로 나란히 배치되는 제 1 제어 전극 및 제 2 제어 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 윈도우 필터 시트.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어 전극들은 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판 측에 각각 배치되는 제 1 제어 전극 및 제 2 제어 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 윈도우 필터 시트.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 제 1 제어 전극과 상기 제 2 제어 전극은 오프셋되어 서로 다른 광 경로 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 윈도우 필터 시트.
10. 제 8 항에 있어서,
    상기 제어 전극들은 상기 제 1 제어 전극 또는 상기 제 2 제어 전극 중 어느 하나의 전극과 해당 기판 측에 수평 방향으로 나란히 배치되는 제 3 제어 전극을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 윈도우 필터 시트.
11. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 제어 전극과 상기 제 2 제어 전극은 서로 중첩되도록 배치되고, 상기 제 1 제어 전극의 면적과 상기 제 2 제어 전극의 면적은 서로 다른 것을 특징으로 하는 윈도우 필터 시트.
12. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어 전극들은 상기 복수의 셀들 중 인접하는 셀들이 공유하는 공통 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 윈도우 필터 시트.
13. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 전극들은 서로 독립적으로 이격된 패턴들을 갖거나, 어느 하나의 제어 전극이 다른 제어 전극을 둘러싸면서 이격된 패턴을 갖는 것을 특징으로 하는 윈도우 필터 시트.
14. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 전극들 중 적어도 어느 하나의 제어 전극을 가리도록, 제 1 기판 또는 제 2 기판 측에 배치되는 광 차단 패턴을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 윈도우 필터 시트.
15. 제 14 항에 있어서,
    상기 광 차단 패턴은 반사성을 갖는 것을 특징으로 하는 윈도우 필터 시트.
16. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 전극들은 투명한 제 1 제어 전극 및 불투명한 제 2 제어 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 윈도우 필터 시트.
17. 제 1 항에 있어서,
    상기 캐비티는 입자 저장 영역 및 광 활성 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 윈도우 필터 시트.
18. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판들 중 적어도 하나는 수분 방지층, 자외선 차단층, 대전 방치층, 방현층 및 내스크래치층 중 어느 하나 또는 이들의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 윈도우 필터 시트.
19. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판들 중 적어도 어느 하나의 기판의 표면 상의 접착층 및 상기 접착층 상에 배치되는 이형 필름을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 윈도우 필터 시트.
20. 제 1 항에 있어서,
    상기 윈도우 필터 시트 내의 상기 제어 전극들에 구동 신호를 인가하는 구동 신호 발생기 및 상기 구동 신호 발생기를 제어하는 연산부를 포함하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 윈도우 필터 시트.
21. 제 1 항에 있어서,
    상기 연산부에 외부 광의 세기를 측정하여 전기적 신호를 전송하는 광센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 윈도우 필터 시트.
22. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판들 중 적어도 어느 하나는 윈도우인 것을 특징으로 하는 윈도우 필터 시트.
23. 제 1 항 기재의 윈도우 필터 시트; 및
    상기 윈도우 필터 시트의 상기 제 1 및 제 2 기판들 중 어느 하나에 접착층을 통하여 결합되는 윈도우를 포함하는 윈도우 조립체.
24. 제 23 항에 있어서,
    상기 윈도우 조립체는 페어 글래스 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 윈도우 조립체.
25. 제 23 항에 있어서,
    상기 윈도우 조립체에 공급되는 전원은 태양 전지를 포함하는 것을 특징으로 하는 윈도우 조립체.

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