KR20160096263A - 광투과율 가변 필름, 이를 포함한 표시 장치 및 광투과율 가변 필름의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

상부 전극; 선형 패턴으로 형성된 도전성 물질층을 포함하고, 상기 상부 전극에 대향하여 이격하여 위치한 하부 전극; 및 격벽으로 구분된 공간을 포함하고, 상기 공간 내부에 유색 대전 입자가 포함된 잉크를 수용하며, 상기 상부 전극 및 상기 하부 전극 사이에 위치한 잉크 수용층;을 포함하고, 상기 잉크 수용층은 상기 격벽과 상기 공간의 하부면을 형성하는 골격재와 상기 공간으로 구성되고, 상기 공간 바닥면 하부 쪽의 골격재의 두께가 0.001㎛ 내지 1㎛인 광투과율 가변 필름을 제공한다.

Description

광투과율 가변 필름, 이를 포함한 표시 장치 및 광투과율 가변 필름의 제조 방법 {TRANSMISSIVITY CHANGEABLE FILM, DISPLAY DEVICE INCLUDING THE SAME AND METHOD FOR PREPARING TRANSMISSIVITY CHANGEABLE FILM}

광투과율 가변 필름, 이를 포함한 표시 장치 및 광투과율 가변 필름의 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 디지털 페이퍼 디스플레이(digital paper display)는 액정표시장치(liquid crystal display), 플라즈마 디스플레이 패널(plasma display panel), 유기 발광 소자(organic luminescence display)를 뒤이을 차세대 표시소자로 각광받고 있으며, 반사형 디스플레이 소자로서 최적의 이상적인 소자로 평가되고 있다.

이러한 디스플레이 장치에 있어서, 광투과도를 조절하는 방법으로서 Electrochromic 방법, PDLC(Polymer disperized LC) 방법 등이 있다.

본 발명의 일 구현예는 우수한 최대 투과도를 빠른 속도로 구현하는 광투과율 가변 필름을 제공한다.

본 발명의 다른 구현예는 상기 광투과율 가변 필름을 포함한 표시 장치를 제공한다.

본 발명의 또 다른 구현예는 상기 광투과율 가변 필름을 제조하는 방법을 제공한다.

본 발명의 일 구현예에서,

상부 전극;

선형 패턴으로 형성된 도전성 물질층을 포함하고, 상기 상부 전극에 대향하여 이격하여 위치한 하부 전극; 및

격벽으로 구분된 공간을 포함하고, 상기 공간 내부에 유색 대전 입자가 포함된 잉크를 수용하며, 상기 상부 전극 및 상기 하부 전극 사이에 위치한 잉크 수용층;

을 포함하고,

상기 잉크 수용층은 상기 격벽과 상기 공간의 하부면을 형성하는 골격재와 상기 공간으로 구성되고, 상기 공간 바닥면 하부 쪽의 골격재의 두께가 0.001㎛ 내지 1㎛인 광투과율 가변 필름을 제공한다.

상기 공간 바닥면 하부 쪽으로 형성된 골격재에 의해 상기 공간에 수용된 잉크와 상기 하부 전극이 격리될 수 있다.

상기 격벽의 간격인 2개의 이격한 공간 사이의 간격이 5㎛ 내지 20㎛이고, 상기 공간의 폭으로서 상기 이격한 2개의 격벽 사이의 간격이 100㎛ 내지 2000㎛이고, 상기 잉크 수용층의 전체 높이가 5㎛ 내지 50㎛이고, 상기 하부 전극의 상기 도전성 물질층의 높이가 0.01㎛ 내지 2.0㎛일 수 있다.

상기 하부 전극은 투명 기재; 및 상기 투명 기재 상부에 선형 패턴으로 형성된 도전성 물질층을 포함할 수 있다.

상기 상부 전극은 투명 기재; 및 상기 투명 기재 하부에 형성된 도전성 물질층을 포함할 수 있다.

상기 도전성 물질층은 상기 투명 기재의 전면에 형성된 면상이거나, 또는 선형 패턴으로 형성될 수 있다.

상기 도전성 물질층은 산화인듐주석(Indium Tin Oxide, ITO), 산화아연(ZnO), 아연산화주석(Zinc Tin Oxide, ZTO), 그라핀, 탄소나노튜브(CNT), 불소도핑 산화주석(Fluorine-doped Tin Oxide, FTO), 은 나노와이어, 메탈, 전도성 폴리머 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.

상기 골격재가 투명한 광경화성 수지, 투명한 열경화성 수지 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.

상기 상부 전극, 상기 하부 전극 또는 이들 모두가 상기 도전성 물질층 상에 보호층을 더 포함할 수 있다.

상기 보호층은 상기 골격재와 동일한 재질일 수 있다.

전압 인가시 상기 하부 전극의 도전성 물질층이 전하를 띠고, 상기 유색 대전 입자는 상기 도전성 물질층의 전하와 반대 부호의 전하를 가질 수 있다.

상기 잉크가 절연성 매질을 더 포함할 수 있다.

상기 잉크 수용층은 상기 격벽 상부에 실링 필름이 더 형성되어 포함되고, 상기 실링 필름을 매개로 상기 잉크 수용층의 격벽과 상기 상부 전극이 부착될 수 있다.

상기 실링 필름은 상기 잉크 수용층의 측면 바깥 쪽의 최외각 격벽 상부에만 형성될 수 있다.

본 발명의 다른 구현예에서, 상기 광투과율 가변 필름; 및 상기 광투과율 가변 필름에 전기적으로 연결된 전압 인가 수단을 포함하는 표시 장치를 제공한다.

본 발명의 또 다른 구현예에서,

투명 기재 상부에 선형 패턴의 도전성 물질층이 형성된 하부 전극의 상부에 상기 도전성 물질층을 매립되도록 잉크 수용층의 골격재 형성용 수지 조성물을 도포하여 성막한 뒤, 임프린팅을 수행하여 상기 공간이 형성된 상기 잉크 수용층을 형성하는 단계를 포함하는 상기 광투과율 가변 필름의 제조 방법이고,

상기 잉크 수용층의 골격재 형성용 수지 조성물은 투명한 광경화성 수지, 투명한 열경화성 수지 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하고,

상기 잉크 수용층의 골격재 형성용 수지 조성물은 용제를 포함하거나 포함하지 않을 수 있고,

상기 잉크 수용층의 골격재 형성용 수지 조성물이 용제를 포함하는 경우 25℃에서 점도가 10 cP 내지 50 cP이고,

상기 잉크 수용층의 골격재 형성용 수지 조성물이 용제를 포함하지 않는 경우 25℃에서 점도가 150 cP 내지 500 cP이고,

상기 임프린팅은

상기 잉크 수용층의 골격재 형성용 수지 조성물이 용제를 포함하는 경우 80 내지 130℃에서 수행하고,

상기 잉크 수용층의 골격재 형성용 수지 조성물이 용제를 포함하지 않는 경우 30 내지 70℃에서 수행하는

광투과율 가변 필름의 제조 방법을 제공한다.

상기 잉크 수용층의 골격재 형성용 수지 조성물을 도포하여 성막된 층이 1㎛ 내지 50㎛의 간격을 갖는 임프린팅 롤 사이로 지나가게 하여 공간의 패턴을 형성함으로써 임프린팅을 수행할 수 있다.

상기 임프린팅 수행되어 격벽과 공간을 구비한 잉크 수용층의 골격재 형상을 형성한 뒤, 상기 골격재를 광경화 또는 열경화에 의해 경화시켜 잉크 수용층을 제조할 수 있다.

하부 전극 상부에 임프린팅에 의해 상기 잉크 수용층을 형성하고, 이어서, 상기 잉크 수용층의 공간 내부에 잉크를 주입한 뒤, 상기 잉크 수용층 상부에 상부 전극을 합착하여 상기 광투과율 가변 필름을 제조할 수 있다.

상기 광투과율 가변 필름은 투과도를 빠른 속도로 변화시킬 수 있고, 우수한 최대 투과도를 구현할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 광투과율 가변 필름의 단면을 모식적으로 나타낸다.
도 2는 전압을 인가한 경우 본 발명의 다른 구현예에 광투과율 가변 필름의 단면에 대한 모식도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 구현예에 따른 상기 광투과율 가변 필름의 단면을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 또 다른 구현예에 따른 상기 광투과율 가변 필름의 단면을 나타낸다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.

이하에서 기재의 “상부 (또는 하부)” 또는 기재의 “상 (또는 하)”에 임의의 구성이 형성된다는 것은, 임의의 구성이 상기 기재의 상면 (또는 하면)에 접하여 형성되는 것을 의미할 뿐만 아니라, 상기 기재와 기재 상에 (또는 하에) 형성된 임의의 구성 사이에 다른 구성을 포함하지 않는 것으로 한정하는 것은 아니다.

본 발명의 일 구현예에서, 상부 전극; 선형 패턴으로 형성된 도전성 물질층을 포함하고, 상기 상부 전극에 대향하여 이격하여 위치한 하부 전극; 및 격벽으로 구분된 공간을 포함하고, 상기 공간 내부에 유색 대전 입자가 포함된 잉크를 수용하며, 상기 상부 전극 및 상기 하부 전극 사이에 위치한 잉크 수용층;을 포함하고, 상기 잉크 수용층은 상기 격벽과 상기 공간의 하부면을 형성하는 골격재와 상기 공간으로 구성되고, 상기 공간 바닥면 하부 쪽의 골격재의 두께가 약 0.001㎛ 내지 약 1㎛인 광투과율 가변 필름을 제공한다.

도 1은 상기 광투과율 가변 필름(100)의 단면을 모식적으로 나타낸다. 도 1에서, 상기 광투과율 가변 필름(100)은 상부 전극(110); 선형 패턴으로 형성된 도전성 물질층(122)을 포함하고, 상기 상부 전극(110)에 대향하여 이격하여 위치한 하부 전극(120); 및 격벽(131)으로 구분된 공간(132)을 포함하고, 상기 공간(132) 내부에 유색 대전 입자(134)가 포함된 잉크를 수용하며, 상기 상부 전극(110) 및 상기 하부 전극(120) 사이에 위치한 잉크 수용층(130);을 포함한다.

상기 광투과율 가변 필름(100)은 전압 인가 여부에 따라 광 투과도가 변화될 수 있는 필름이다.

상기 잉크는 전술한 마와 같이 상기 공간(132) 내에 수용되어 있다.

상기 공간(132)은 예를 들어, 상부가 개방된 마이크로 컵 또는 폐쇄 공간으로서 마이크로 캡슐 구조와 같은 마이크로 공간으로 형성될 수 있고, 이에 한정되는 것은 아니다. 도 1에서는 상기 공간(132)은 측면은 바닥면으로 컵 형상으로 형성되고 상부가 개방된 구조의 마이크로 컵의 구조로 형성되어 있다. 상기 개별 공간(132)의 측면은 상기 잉크 수용층(130)의 격벽(131)에 의해 형성된다.

상기 공간(132) 등에서 마이크로의 의미는 수 내지 수천 마이크로 크기 규모임을 의미한다.

상기 잉크는 절연성 매질을 추가로 포함할 수 있고, 상기 광투과율 가변 필름에 전압을 인가하지 않은 경우 상기 공간 내부에 수용된 유색 대전 입자(134)는 상기 절연성 매질에 무질서하게 분산된 상태로 존재할 수 있다. 상기 유색 대전 입자(134)는 광의 투과를 차단하는 역할을 할 수 있고, 전압을 인가하지 않은 경우 상기 유색 대전 입자(134)가 상기 절연성 매질에 고르게 분산된 상태로 존재하여 광의 투과를 차단하므로 상기 광투과율 가변 필름(100)의 광 투과도는 예를 들어, 0 % 내지 약 10 % 정도일 수 있고, 따라서 이 때의 광투과율 가변 필름(100)은 거의 불투명 상태의 필름이다.

이러한 상기 광투과율 가변 필름(100)에 전압을 인가하면 전기장이 발생되면서 상기 하부 전극(120)의 선형 패턴으로 형성된 도전성 물질층(122)이 전하를 띠게 된다. 상기 유색 대전 입자(134)는 상기 전압 인가시 형성되는 상기 하부 전극(120)의 도전성 물질층(122)의 전하와 반대 부호의 전하를 갖도록 하여 전압 인가시 상기 유색 대전 입자(134) 및 상기 하부 전극에 포함된 도전성 물질층(122) 간에 전기적 상호 작용에 의한 전기적 인력이 작용하게 된다.

이와 같이, 상기 광투과율 가변 필름(100)에 전압 인가시 발생하는 전기적 상호 작용에 의해 상기 유색 대전 입자(134)가 전기 영동되어 상기 하부 전극(120)의 선형 패턴의 도전성 물질층(122) 상부로 모이게 되면서, 상기 유색 대전 입자들(134) 역시 상기 선형 패턴에 대응되도록 배열하게 된다.

도 2는 전압을 인가한 경우 광투과율 가변 필름(200)의 단면에 대한 모식도이다.

상기 유색 대전 입자들(134)이 이와 같이 배열되면 각 유색 대전 입자들(134) 간의 거리가 좁아지게 되고, 그에 따라 동일 부호의 전하를 띠는 유색 대전 입자들(134) 서로 간에 작용하는 전기적 척력이 점차 증가하게 되므로 상기 유색 대전 입자들(134) 간의 간격이 무한정 좁아지는 것은 아니고, 인가된 전압에 의한 전기영동 힘 및 상기 유색 대전 입자들(134) 간에 작용하는 전기적 반발력이 힘의 균형을 이루게 되는 시점에서 그 간격이 더 이상 좁아지지 않고, 입자간 특정 거리를 유지할 수 있다.

이와 같이, 전압 인가시 전기적 인력에 의해 상기 유색 대전 입자(134)가 상기 하부 전극(120)의 선형 패턴의 도전성 물질층(122) 상부로 모여짐에 따라, 광투과율 가변 필름(200)으로 입사되는 광 방향에 수직한 단면에서 상기 유색 대전 입자(134)가 차지하는 면적이 점차 감소되고 상기 유색 대전 입자(134)가 존재하지 않는 면적은 점차 증가될 수 있다. 그 결과, 상기 광투과율 가변 필름(200)의 광이 입사되는 방향에 수직한 단면에서 상기 유색 대전 입자(134)에 의한 광의 차단이 일어나지 않아 광이 투과되는 면적이 점차 증가하므로 상기 광투과율 가변 필름(200)의 광 투과도가 점차 증가하게 되고, 상기 전기 영동 힘 및 상기 유색 대전 입자들(134) 사이 간의 전기적 반발력이 균형을 이루는 시점에 도달할 때 최대 투과도를 구현할 수 있다.

즉, 상기 광투과율 가변 필름(100, 200)의 광 투과도를 전기장 유무에 따라 발생하거나 소멸되는 상기 유색 대전 입자(134)와 상기 하부 전극(120)의 선형 패턴의 도전성 물질층(122) 간의 전기적 상호작용에 의해 조절할 수 있으므로 상기 광투과율 가변 필름(100, 200)의 광 투과도를 빠른 속도로 용이하게 변화시킬 수 있고, 그에 따라 투과도를 조절할 수 있다.

상기 광투과율 가변 필름(200)의 최대 투과도는, 예를 들어, 약 40% 이상일 수 있고, 구체적으로 약 49% 내지 약 70%일 수 있어, 우수한 최대 투과도를 구현할 수 있다. 이 때의 광투과율 가변 필름(200)은 고 투과율을 갖는 투명 필름으로 구현될 수 있다.

상기 광투과율 가변 필름(100, 200)은 이와 같이 전압 미인가시 광투과율 약 0 내지 약 10%의 거의 불투명 상태에서 전압 인가시 광투과율 약 40% 내지 약 70%의 고투과율을 갖는 투명 필름 상태로 변할 수 있는 가변 필름이다.

상기 공간(132)은 상기 격벽(131)에 의해 구분되어서 전술한 전압 인가에 따른 투과율 조절이 보다 효율적으로 이루어질 수 있다.

상기 하부 전극(120)은 투명 기재(121); 및 상기 투명 기재(121) 상에 선형 패턴으로 형성된 도전성 물질층(122)을 포함할 수 있다.

상기 투명 기재(121)는 예를 들어, 투명 필름일 수 있다.

상기 투명 필름은 투명성과 강도가 우수한 필름이 이용될 수 있고, 예를 들어 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(polyethylenenaphthalate, PEN), 폴리에터설폰(polyethersulfone, PES), 폴리카보네이트(poly carbonate, PC), 폴리프로필렌(poly propylene, PP), 폴리이미드(polyimide, PI), 시클로-올레핀 공중합체(cyclo-olefin copolymer), 노보르넨계 수지 및 이들의 조합을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 수지의 투명 필름으로 형성될 수 있으나 이에 제한되지 않는다.

상기 투명 필름은 예를 들어, 두께가 약 50㎛ 내지 약 500㎛ 일 수 있다. 상기 두께 범위의 투명 필름을 포함함으로써 상기 광투과율 가변 필름(100, 200)의 총 두께를 지나치게 증가시키지 않으면서 내구성 및 유연성을 적절히 조절하여 필요한 기계적 물성을 효과적으로 구현할 수 있다

상기 하부 전극(120)의 도전성 물질층(122)은 예를 들어, 도전성 물질을 상기 투명 필름의 일면 상에 적층 또는 코팅하여 형성할 수 있다. 예를 들어, 상기 도전성 물질층(122)은 스퍼터링, CVD나 PECVD를 이용한 증착, 스프레이 코팅, 에어젯 코팅, 그라비어 오프셋 코팅, 로터리 스크린 코팅, 실크 스크린 코팅 등 중에서 어느 하나의 방법으로 수행될 수 있고, 상기 방법 중에서 도전성 물질층(122)의 재료로 사용 되는 도전성 물질의 종류에 따라 적절히 선택하여 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다

상기 도전성 물질은 예를 들어, 산화인듐주석(Indium Tin Oxide, ITO), 산화아연(ZnO), 아연산화주석(Zinc Tin Oxide, ZTO), 그라핀, 탄소나노튜브(CNT), 불소도핑 산화주석(Fluorine-doped Tin Oxide, FTO), 은 나노와이어, 메탈, 전도성 폴리머(conductive polymer) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 하부 전극(120)에 포함된 도전성 물질층(122)의 두께는 예를 들어, 약 0.01㎛ 내지 약 2.0㎛일 수 있다. 상기 두께 범위의 도전성 물질층(122)을 포함함으로써 전압 인가시 충분한 전기장을 형성하면서도 비용을 절감할 수 있다.

전술한 바와 같이 상기 도전성 물질층(122)이 선형 패턴으로 형성됨에 따라 전기장에 의해 상기 유색 대전 입자(134)의 배열을 조절하여 광 투과도의 조절이 가능하다.

이러한 전기장을 형성하기 위해 인가되는 전압의 세기는, 예를 들어, 약 5 V 내지 약 50 V 일 수 있다. 상기 세기 범위의 전압을 인가함으로써 비용을 절감하면서 상기 유색 대전 입자(134) 전부를 상기 선형 패턴의 도전성 물질층(122) 상부로 충분히 조밀하게 모이게 하여 우수한 투과도를 구현할 수 있다.

상기 상부 전극(110)은 투명 기재(111); 및 상기 투명 기재(111) 하부에 형성된 도전성 물질층(112);을 포함할 수 있다.

또한, 상기 도전성 물질층(112)은 상기 투명 기재(111)의 전면에 형성된 면상이거나, 또는 전술한 하부 전극(120)의 상기 도전성 물질층(122)에서와 같이 선형 패턴으로 형성될 수 있다.

도 1에서, 상기 상부 전극(110)은 상기 투명 기재(111) 하부 일면 상에 전면으로 형성된 면상의 도전성 물질층(112)을 포함하는 경우이다.

상기 도전성 물질층(112)이 면상으로 형성되는 경우 전압 인가시 전기장을 강하게 형성할 수 있어, 상기 유색 대전 입자(134) 및 상기 하부 전극(120)에 포함된 선형 패턴의 도전성 물질층(122) 간에 발생하는 전기적 인력을 더욱 증가시킬 수 있다.

상기 유색 대전 입자(134) 및 상기 하부 전극(120)에 포함된 선형 패턴의 도전성 물질층(122) 간에 발생하는 전기적 인력이 증가되면, 상기 유색 대전 입자(134)가 상기 하부 전극(120)의 선형 패턴의 도전성 물질층(122) 상부에 더욱 조밀하게 모일 수 있어, 상기 광투과율 가변 필름(100, 200)의 광이 입사되는 방향에 수직한 단면에서 상기 유색 대전 입자(134)가 존재하지 않는 면적을 더욱 넓힐 수 있게 되어 광 투과도를 더욱 높일 수 있다.

상기 투명 기재(111)는 상기 하부 전극(120)에서와 같이, 투명 필름일 수 있다. 상기 투명 필름의 구체적인 예는 전술한 바와 같다.

상기 투명 필름은 예를 들어, 두께가 약 50㎛ 내지 약 500㎛일 수 있다. 상기 두께 범위의 투명 필름을 포함함으로써 상기 광투과율 가변 필름(100, 200)의 총 두께를 지나치게 증가시키지 않으면서 내구성 및 유연성을 적절히 조절하여 필요한 기계적 물성을 효과적으로 구현할 수 있다

상기 상부 전극(110)의 상기 도전성 물질층(112)은 예를 들어, 도전성 물질을 상기 투명 필름의 일면 상에 적층 또는 코팅하여 형성할 수 있다. 구체적인 제조 공정은 상기 하부 전극(120)의 도전성 물질층(122)에서와 같고, 이와 같이 공지된 방법에 따라 면상 또는 선형 패턴으로 형성할 수 있다.

상기 상부 전극(110)의 도전성 물질층(112)의 재료로 사용될 수 있는 도전성 물질의 예시는 상기 하부 전극(120)의 도전성 물질층(122)의 재료로 사용될 수 있는 도전성 물질에 관한 설명과 같다.

상기 상부 전극(110)의 도전성 물질층(112)의 두께는 예를 들어, 약 0.01㎛ 내지 약 2.0㎛일 수 있다. 상기 두께 범위의 도전성 물질층(112)을 포함함으로써 전압 인가시 충분한 전기장을 형성하면서도 비용을 절감할 수 있다.

상기 상부 전극(110)은 도전성 물질층(112) 상에 보호층을 더 형성하여 추가로 포함할 수 있다.

도 3은 본 발명의 다른 구현예에 따른 상기 광투과율 가변 필름(300)의 단면을 나타내고, 도 3에서, 상기 상부 전극(110)의 도전성 물질층(112) 하부에 보호층(113)이 더 형성되어 있다.

상기 보호층(113)은 상기 잉크 수용층(130)에서 상기 공간(132)의 측면과 바닥면을 조성하는 골격재과 동일한 재질로 형성될 수 있고, 예를 들어, 상기 골격재는 투명한 광경화성 수지, 투명한 열경화성 수지 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.

상기 유색 대전 입자(134)는 상기 공간(132) 내부에서 자유롭게 이동할 수 있고, 그 과정에서 상기 상부 전극(110)에 포함된 도전성 물질층(112)과 반복적 충돌에 의한 물리적 접촉 등이 발생하여 상기 도전성 물질층(112)이 점차 손상될 수 있으므로 상기 도전성 물질층(112) 하부에 보호층(113)을 포함하여 상기 도전성 물질층(112)과 상기 유색 대전 입자(134) 간의 직접적인 물리적 접촉을 차단함으로써 상기 도전성 물질층(112)의 손상을 방지하여 상기 광투과율 가변 필름(300)의 내구성을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 하부 전극(110)은 도전성 물질층(122) 상에 보호층(123)을 더 형성하여 추가로 포함할 수 있다.

도 3에서, 상기 하부 전극(120)의 도전성 물질층(122) 상부에 보호층(123)이 더 형성되어 있다.

마찬가지로, 상기 보호층(123)은 상기 잉크 수용층(130)에서 상기 공간(132)의 측면과 바닥면을 조성하는 골격재과 동일한 재질로 형성될 수 있고, 예를 들어, 상기 골격재는 투명한 광경화성 수지, 투명한 열경화성 수지 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.

상기 유색 대전 입자(134)는 공간(132)의 바닥면 쪽의 골격재로 격리되어 있으나, 상기 하부 전극(120)에 보호층(123)을 더 형성하여, 상기 하부 전극(120)의 도전성 물질층(122)과 상기 유색 대전 입자(134) 간의 직접적인 물리적 접촉을 보다 안정적으로 차단함으로써 상기 도전성 물질층(122)의 손상을 방지하여 상기 광투과율 가변 필름(300)의 내구성을 향상시킬 수 있다.

상기 잉크 수용층(130)은 상기 상부 전극(110) 및 상기 하부 전극(120) 사이에 위치한다.

상기 잉크 수용층(130)은 격벽(131)에 의해 수평적으로 구분된 공간(132)을 포함하여, 상기 잉크 수용층(130)은 상기 공간(132)을 조성하는 골격재와 상기 공간(132), 그리고, 상기 공간(132) 내에 수용된 잉크로 구분될 수 있다. 상기 골격재는 격벽(131)과 상기 상기 공간 바닥면을 형성한다.

상기 공간(132)은 대략 정육면체 형상일 수 있고, 이를 형성하는 격벽(131)은 수평 단면에서 격자형으로 형성될 수 있다.

상기 공간(132) 바닥면 하부 쪽에 골격재가 존재하여 상기 공간(132) 내의 잉크와 하부 전극(120)의 도전성 물질층(122)이 물리적으로 접촉하지 않는다.

이러한 공간 바닥면 하부 쪽의 골격재의 두께 (도 1 및 도 3에서 X로 표시됨), 즉, 도전성 물질층(122) 상부면에서 공간(132) 바닥면까지의 두께, 보호층(123)이 존재하는 경우라면 보호층(123) 상부면에서 공간(132) 바닥면까지의 두께는 얇을수록 전압 인가시 유색 대전 입자(134)가 정열하는 반응 속도를 빠르게 하여 효과적으로 광투과율 조절을 가능하게 한다.

반면, 상기 두께가 너무 얇을 경우, 잉크에 의해 바닥면이 부식되는 경우 잉크와 하부 전극(120)의 도전성 물질층(122)이 직접 접촉하게 될 우려가 있다.

상기 공간(132)의 바닥면 하부 쪽의 골격재의 두께 약 0.001㎛ 내지 약 1㎛인 경우, 상기 반응 속도가 빠르면서 안정적으로 잉크와 하부 전극(120)의 도전성 물질층(122)을 격리시킬 수 있다.

이러한 반응 속도는 도전성 물질의 농도와도 관련이 있고, 통상적인 잉크 농도 수준인 경우, 구체적으로, 상기 광투과율 가변 필름은 약 20V의 전압에서, 투과율의 변화(ΔT)가 약 50% (약 10%에서 약 60%로 변화)하는 데에 걸리는 반응 속도가 약 1초 보다도 낮은 수준으로 구현이 가능하고, 투과율의 변화가 약 75% (약 5%에서 약 80%로 변화)하는 데에 걸리는 반응 속도가 약 10초 이하로 구현이 가능하다.

상기 잉크 수용층(130)에서 상기 공간(132)은 상기 격벽(131)에 의해 수평적으로 구분되어 배열될 수 있고, 상기 격벽(131)은 상기 상부 전극(110) 및 상기 하부 전극(120) 간의 간격을 일정하게 유지하는 스페이서 역할을 할 수 있으며, 그에 따라 상기 광투과율 가변 필름(100, 200, 300)의 내구성을 향상시키는데 기여할 수 있다.

상기 공간(132) 내부에 상기 유색 대전 입자(134)가 포함된 잉크가 수용될 수 있고, 상기 잉크는 절연성 매질을 추가로 포함할 수 있으며, 전압을 인가하지 않은 상태에서 상기 유색 대전 입자(134)는 상기 절연성 매질에 분산된 상태로 존재하여 광의 투과를 차단하고, 전압 인가시 재배열하여 광 투과도를 높인다. 따라서, 상기 광투과율 가변 필름(100, 200, 300)은 자유로이 광 투과도가 변화될 수 있고, 예를 들어, 광투과도가 0% 내지 약 70%일 수 있고, 최대 투과도를 40% 이상 구현할 수 있다는 점에 의미가 있다.

상기 잉크 수용층(130)은, 예를 들어, 스크린 프린팅 또는 임프린팅 방법 등에 의해 격벽(131) 및 공간(132)을 형성하여 제조될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 구체적으로, 광경화성 수지, 투명한 열경화성 수지, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 수지를 골격재 재료로서 포함하는 잉크 수용층 형성용 코팅 조성물을 준비한 후, 이를 도포하여 층을 형성한 뒤 임프린팅 등의 방법에 의해 격벽(131), 공간(132) 등의 형상을 형성하고, 이어서, 광경화 또는 열경화시켜 골격재가 일체화되어 형성될 수 있다.

상기 잉크 수용층(130)의 구체적인 크기는 하기와 같이 설계될 수 있다.

상기 격벽(131)의 간격, 즉, 2개의 이격한 공간(132) 사이의 간격이 약 5 ㎛ 내지 약 20 ㎛일 수 있다.

상기 공간(132)의 폭, 즉 상기 이격한 2개의 격벽(131) 사이의 간격이 약 100 ㎛ 내지 약 2000 ㎛일 수 있다.

상기 잉크 수용층(130)의 전체 높이가 약 5㎛ 내지 약 50㎛, 구체적으로 약 10㎛ 내지 약 40㎛, 보다 구체적으로 약 20㎛ 내지 약 30㎛ 일 수 있다. 상기 잉크 수용층(130) 전체의 높이는 도 1 내지 도 4에서 도시된 바와 같이 하부 전극(120)의 도전성 물질층(122)을 매몰하는 부분을 포함한다 (도 1 및 도 3에서 A로 표시됨). 상기 하부 전극(120)의 상기 도전성 물질층(122)의 높이는 전술한 바와 같이 약 0.01㎛ 내지 약 2.0㎛일 수 있다.

상기 잉크 수용층(130)의 전체 높이를 상기 크기 범위 내로 형성함으로써 상기 광투과율 가변 필름(100, 200, 300)의 총 두께를 지나치게 증가시키지 않을 수 있고, 또한, 전압 약 20V 근방에서 우수한 반응 속도와 높은 광투과율을 나타낼 수 있다.

상기 잉크 수용층(130) 중 상기 공간(132)의 높이가 너무 커지면 그 만큼 작동 전압이 높아질 수 있다. 예를 들어, 약 40㎛에서 작동 전압은 약 40V 정도 요구될 수 있다. 반면, 상기 공간(132)의 높이가 너무 낮아지면 그 만큼 잉크 충진량이 충분하지 않아서 전압 미인가시 최저 투과율이 높아질 우려가 있다.

상기 공간(132)의 크기를 상기 크기 범위 내로 형성함으로써 상기 유색 대전 입자(134)가 차지하는 광이 입사되는 방향에 수직한 광투과율 가변 필름(100, 200, 300)의 단면적을 크게 유지하여 투과도를 전압 인가 여부에 따라 적절히 변화시키면서도 일정 크기의 광투과율 가변 필름(100, 200, 300) 내에서 상기 공간(132)을 수평적으로 구분시키는 격벽(131)이 형성될 공간을 적절히 확보하여 우수한 내구성을 구현할 수 있다.

예를 들어, 상기 잉크 수용층(130)의 수평 단면에서 격벽(131)이 차지하는 면적 비율이 높아지면 전압 미인가시의 광투과율의 최저치가 올라가게 된다. 구체적으로, 상기 잉크 수용층(130)의 수평 단면에서 격벽(131)이 차지하는 면적비는 0.9 내지 5% 일 수 있다. 예를 들어, 격벽의 폭이 10㎛, 격벽 사이 간격 2000㎛로 하여 정사각 격자 모양을 형성할 때 상기 면적비가 0.9%로 형성될 수 있고, 격벽의 폭이 50㎛, 격벽 사이 간격 2000㎛로 하여 정사각 격자 모양을 형성할 때 상기 면적비가 5%로 형성될 수 있다. 상기 잉크 수용층(130)의 수평 단면에서 격벽(131)이 차지하는 면적비가 상기 범위를 초과하면 전압 미인가시의 광투과율의 최저치가 소정의 수치값 이상으로 높아져서 용도에 적합하지 않을 수 있다.

상기 잉크 수용층(130)의 구체적인 규격 설계는 이에 한정되는 것은 아니고 발명의 목적 및 기능에 따라 다양하게 변경될 수 있다.

상기 골격재는 예를 들어, 투명한 광경화성 수지, 투명한 열경화성 수지 또는 이들 모두를 포함할 수 있고, 투명성을 구현할 수 있는 광경화성 또는 열경화성 수지가 제한 없이 사용될 수 있다. 예를 들어, 경화 후 광투과율이 90% 이상, 구체적으로, 약 90 내지 약 100%인 수지를 사용할 수 있다.

상기 투명한 광경화성 수지는, 예를 들어, 우레탄 아크릴레이트, 에폭시 아크릴레이트, 등의 투명 아크릴계 수지 등일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 수지 조성물에 포함되는 상기 투명한 열경화성 수지는 예를 들어, 폴리아미드 수지, 폴리이미드 수지, 실리콘 수지, 에폭시 수지, 아크릴 수지, 폴리에스테르 수지, 등일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 골격재를 형성하는 광경화성 또는 열경화성 수지는 하부 전극(120)과의 부착력이 우수하고 임프린팅 등의 공정시 몰드와의 이형성이 우수하여야 한다. 예를 들어, 경화 후 형성된 골격재의 경화도를 높여 이형성을 높일 수 있다.

한편, 상기 골격재를 형성하는 광경화성 또는 열경화성 수지는 투명 기재(121)와의 부착력이 우수하다. 예를 들어, Cross cut용 칼을 이용해서 수지 코팅 면에 가로 10개, 세로 10개의 정사각형을 그어 총 100개의 정사각형 격자를 만든 뒤 Cross cut용 테이프를 표면에 기포가 없이 붙이고 수직으로 떼어내는 방식(ASTM D3359)으로 부착력을 테스트할 수 있다. 그 결과에 대하여, 100개의 정사각형 중 떨어진 정사각형의 개수에 따라 5B~0B의 수준이 정해지며 떨어진 개수가 0개일 경우는 5B, 1개~5개일 경우 4B, 5~15개일 경우 3B, 15~35개인 경우는 2B, 35~65개인 경우 1B, 그 이상일 경우는 0B로 평가하면, 상기 골격재를 형성하는 광경화성 또는 열경화성 수지는 투명 기재(121)에 대한 부착력이는 2B 이상일 수 있다.

또한, 상기 골격재를 형성하는 광경화성 또는 열경화성 수지는 이후 격벽(131)을 형성하여 공간(132) 내부의 잉크과 직접 접촉하게 된다. 따라서, 상기 골격재를 형성하는 광경화성 또는 열경화성 수지는 잉크에 대하여 내화학성을 가지는 재료로 선택되어야 한다. 내화학성은 수지의 분자 구조가 치밀하고 경화도가 높을수록 우수해지는 경향이 있다. 내화학성은 수지를 경화시킨 후, 잉크에 침지시켜 침지 전과 후의 무게 감량을 측정하여 평가할 수 있다. 구체적으로, 80℃에서 2시간 또는 상온에서 24시간 침지시 무게 감량이 1wt% 이하가 될 수 있는 재료가 적합하다.

더불어, 상기 골격재를 형성하는 광경화성 또는 열경화성 수지는 잉크에 포함될 수 있는 카본 블랙과 같은 유색 입자에 대하여 내오염성을 가지고 있어야 한다. 예를 들어, 유색 입자에 대한 내오염성을 높이기 위해, 상기 골격재 형성용 수지 조성물에 수지 내부의 표면 장력을 낮추는 첨가제를 넣을 수 있다. 골격재를 형성하는 수지 내부의 표면 장력은 잉크의 표면 장력에 비하여 같거나 더 높을 수 있다.

상기 잉크 수용층 형성용 코팅 조성물로부터 형성된 상기 잉크 수용층(130)의 골격재는 일정 수준 이상의 강도가 필요하다. 격벽과 공간을 형성하는 라미네이팅시 압축 공정을 견디고, 컬링이 발생되지 않아야 하기 때문이다. 요구되는 수준의 경도는 수행되는 공정에 따라 다르고, 예를 들어, 상기 잉크 수용층(130)의 압축 공정 후 형성된 골격재가 지면으로부터 상승한 높이로써 측정된 컬링의 정도가 약 1mm 이하가 되도록 할 수 있다. 이러한 강도를 구현하는 방법의 예를 들면, 지방족 아크릴레이트 보다는 방향족 아크릴레이트를 사용하는 것아 같이 특정한 수지의 종류를 선택하고, 그 함량을 적절히 사용하는 방법, 관능기가 많은 모노머를 사용하거나 광개시제의 양을 늘리거나 반응성이 좋은 광개시제를 사용하여 가교 밀도를 높이는 방법 또는 Tg가 높은 올리고머를 사용하는 방법 등이 있다.

상기 잉크 수용층 형성용 코팅 조성물은 예를 들어, 광경화제, 열경화제 또는 이들 모두를 더 포함할 수 있다. 상기 광경화제 및 상기 열경화제는 특별한 제한없이 이 분야에서 공지된 종류를 발명의 목적 및 성질에 따라 다양하게 사용할 수 있다.

상기 유색 대전 입자(134)는 색을 나타내는 대전 입자를 의미하고, 상기 색은 유채색 또는 무채색 등을 나타낼 수 있고, 검정색일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니고 발명의 목적 및 성질에 따라 다양하게 변경될 수 있다.

상기 유색 대전 입자(134)는 예를 들어, 금속 입자, 폴리머 입자, 무기질 입자, 반도체 입자 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 유색 대전 입자(134)는 알루미늄, 구리, 은, 실리콘, 탄소, 철, 니켈, 금, 티타늄, 아연, 지르코늄, 텅스텐 등의 원소 및 이들의 조합을 포함하는 금속 입자, 폴리스티렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐 클로라이드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 폴리머 입자, 카본 블랙 등과 같은 무기질 입자 등일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

또한, 예를 들어, 상기 유색 대전 입자(134)는 전술한 입자를 코어로 하여, 전하를 갖지 않는 코어에 부분적으로 전하를 띠는 물질이 흡착되어 형성된 쉘을 포함할 수 있다. 상기 코어는 입자 또는 입자들의 클러스터(cluster)로써 형성될 수 있다. 상기 코어는 입자 또는 클러스터가 모여서 하나의 덩어리를 이루어 그 전체가 하나의 입자와 같이 거동하는 물질을 의미할 수 있다.

상기 전하를 가질 수 있는 물질은, 예를 들어, 탄화수소기를 포함하는 유기화합물; 할로겐 원소를 포함하는 착화합물; 아민기, 티올기, 포스핀기 또는 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 배위화합물; 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 물질에 라디칼을 형성함으로써 전하가 부여된 물질일 수 있다.

상기 탄화수소기는 예를 들어, 카르복실산, 에스테르, 아실 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 관능기를 포함할 수 있다.

상기 잉크 수용층(130)에 수용되는 잉크는 절연성 매질을 더 포함할 수 있고, 상기 절연성 매질은 상기 유색 대전 입자(134)가 잘 혼합될 수 있도록 상기 유색 대전 입자(134)와 동일 또는 유사한 비중을 갖는 물질, 상기 유색 대전 입자(134)의 전기 영동성, 쌍안정성(bistability)를 확보하는데 적합한 물질 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 절연성 매질은 저유전율을 갖는 물질일 수 있고, 구체적으로, 도데칸과 같은 탄화수소계 용제, 할로카본계 오일, 디메틸 실리콘계 오일 등과 같은 알킬 실리콘계 오일 등을 포함할 수 있다.

또한, 예를 들어, 상기 절연성 매질은 분극 지수(polarity index)가 약 1 보다 높은 물질일 수 있고, 구체적으로, 도데칸, 트리클로로에틸렌(Trichloroethylene), 카본 테트라클로라이드(Carbon Tetrachloride), 디-이소-프로필에테르(Di-Iso-Propyl Ether), 톨루엔(Toluene), 메틸-t-부틸 에테르(Methyl-t-Buytyl Ether), 크실렌(Xylene), 벤젠(Benzene), 디에틸에테르(DiEthyl Ether), 디클로로메탄(Dichloromethane), 1,2-디크로로에탄(1,2-Dichloroethane), 부틸 아세테이트(Butyl Acetate), 이소-프로판(Iso-Propanol), n-부탄올(n-Butanol), 테트라히드로퓨란(Tetrahydrofuran), n-프로판올(n-Propanol), 클로로폼(Chloroform), 에틸 아세테이트(Ethyl Acetate), 2-부타논(2-Butanone), 디옥산(Dioxane), 아세톤(Acetone), 메탄올(Metanol), 에탄올(Ethanol), 아세톤니트릴(Acetonitrile), 아세트산(Acetic Acid), 디메틸포름아미드(Dimethylformamide), 디메틸술폭사이드(Dimethyl Sulfoxide), 프로필렌 카보네이트(Propylene carbonate), N,N-디메틸포름아미드(N,N-Dimethylformamide), 디메틸아세트아미드(Dimethyl Acetamide), N-메틸피롤로돈(N-Methylpyrrolodone) 등과 같이 분극지수가 1보다 높은 물질을 포함할 수 있다.

상기 절연성 매질은 예를 들어, 투명한 물질일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니고, 상기 유색 대전 입자(134)가 포함되어 특정 파장의 빛을 반사시킴으로서 특정 색을 구현하도록 할 수 있다.

상기 광투과율 가변 필름은 실링 필름을 매개로 상기 상부 전극(110)과 상기 잉크 수용층(130)을 부착하여 형성될 수 있다.

도 4은 본 발명의 또 다른 구현예에 따른 상기 광투과율 가변 필름(400)의 단면을 나타내고, 도 4에서, 상기 광투과율 가변 필름(400)은 실링 필름(135)을 더 포함한다.

도 4에서 나타난 바와 같이 상기 실링 필름(135)은 상기 격벽(131) 상부면 상에 모두 개재되거나, 또는 상기 잉크 수용층(130)의 측면 바깥 쪽으로 최외곽에 위치한 격벽(131a) 상부면에만 개재될 수 있다.

상기 실링 필름(135)은 상기 잉크 수용층(130)에 수용된 잉크가 상기 광투과율 가변 필름(400)의 측면 쪽 외부로 새는 것을 차단할 수 있다.

도 4에서는, 상기 잉크 수용층(130)의 최외각 격벽(131a)과 상기 상부 전극(110)의 도전성 물질층(112) 사이에 실링 필름(135)이 개재되어 있다. 이와 같이, 상기 실링 필름(135)을 상기 광투과율 가변 필름(400)의 최외각 격벽(131a) 상부에만 부분적으로 형성함으로써 비용을 절감하면서도 상기 공간(132) 내부에 수용된 잉크가 상기 광투과율 가변 필름(400)의 측면 바깥 쪽 외부로 새는 것을 효과적으로 차단할 수 있다.

예를 들어, 최외각 격벽(131a)으로 상기 광투과율 가변 필름(400)의 모서리 4면을 따라서만 상기 실링 필름(135)이 최외각 격벽(131a) 상부면에 형성될 수 있다.

상기 실링 필름(135)은 예를 들어, 광경화성 수지, 열경화성 수지 및 이들 모두를 포함할 수 있고, 또한 공지된 접착 가능한 물질이 제한 없이 사용될 수 있다.

상기 실링 필름(150)의 두께는 예를 들어, 약 1㎛ 내지 약 20㎛일 수 있다.

본 발명의 다른 구현예에서, 상기 광투과율 가변 필름; 및 상기 광투과율 가변 필름에 전기적으로 연결된 전압 인가 수단을 포함하는 표시장치를 제공한다.

상기 표시 장치는 예를 들어, TV, 스마트폰, 컴퓨터, 노트북 등 전자 기기의 표시장치일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고 발명의 목적 및 성질에 따라 다양한 종류의 표시 장치에 상기 광투과율 가변 필름을 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 구현예에서, 투명 기재 상부에 선형 패턴의 도전성 물질층이 형성된 하부 전극의 상부에 상기 도전성 물질층을 매립되도록 잉크 수용층의 골격재 형성용 수지 조성물을 도포하여 성막한 뒤, 임프린팅을 수행하여 상기 공간이 형성된 상기 잉크 수용층을 형성하는 단계를 포함하는 상기 광투과율 가변 필름의 제조 방법을 제공한다.

상기 광투과율 가변 필름의 제조 방법으로 전술한 광투과율 가변 필름을 제조할 수 있다.

패턴이 형성된 성형틀 또는 롤을 이용하는 임프린팅에 의해 격벽과 공간이 형성되도록 상기 잉크 수용층을 형성할 수 있다. 이때, 공간의 하부면이 두께를 가지도록 형성되어야만 공간 내의 잉크와 하부 전극이 직접 접촉하지 않을 수 있음은 전술한 바와 같다.

상기 잉크 수용층의 골격재 형성용 수지 조성물은 투명한 광경화성 수지, 투명한 열경화성 수지 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하고, 그 상세한 설명은 전술한 바와 같다.

임프린팅 공정을 구체적으로 설명하면, 2 개의 롤사이로 상기 하부 전극 상부에 상기 잉크 수용층의 골격재 형성용 수지 조성물이 도포되어 성막된 적층체를 지나가게 하여 롤 사이에서 프레스시키고, 이때 상기 적층체의 잉크 수용층이 형성되어야 하는 쪽으로 롤의 패턴이 전사됨으로써 격벽과 공간의 패턴이 형성된 잉크 수용층을 형성시킨다.

상기 임프린팅을 수행하여 잉크 수용층은 패턴이 형성됨과 동시에 하부 전극에 부착되어 라미네이팅된다.

임프린팅 수행시, 하부 전극에 라미네이팅 시키면서 전술하 바와 같이 공간 바닥면 하부 쪽의 골격재의 두께가 약 0.001㎛ 내지 약 1㎛가 되도록 하기 위해서는 상기 잉크 수용층의 골격재 형성용 수지 조성물의 점도를 조절하면서, 동시에 임프린팅시 온도 조건을 조절하여야 한다.

상기 잉크 수용층의 골격재 형성용 수지 조성물은 용제를 포함하는 용제 타입이거나, 용제를 포함하지 않는 무용제 타입일 수 있다.

상기 잉크 수용층의 골격재 형성용 수지 조성물이 용제를 포함하는 경우 약 25℃에서 점도가 약 10cP 내지 약 50 cP이어야 한다. 용제형인 경우, 성막 후 건조에 의해 용제를 휘발한 뒤 임프린팅을 수행한다. 따라서, 임프린팅시 점도는 더욱 높아진다. 용제형의 경우, 성막 후 건조는 구체적으로, 약 80 내지 130℃ 에서 1분 내지 5분 동안 수행할 수 있다.

상기 잉크 수용층의 골격재 형성용 수지 조성물이 용제를 포함하지 않는 경우 약 25℃에서 점도가 약 150 cP 내지 약 500 cP 이어야 한다.

또한, 상기 임프린팅은 상기 잉크 수용층의 골격재 형성용 수지 조성물이 용제를 포함하는 경우 약 80 내지 약 130℃에서 수행하고, 상기 잉크 수용층의 골격재 형성용 수지 조성물이 용제를 포함하지 않는 경우 약 30 내지 약 70℃에서 수행한다.

상기 범위의 점도를 갖는 잉크 수용층의 골격재 형성용 수지 조성물을 상기 하부 전극 상부에 도포하여 성막한 뒤 상기 온도 범위에서 임프린팅을 수행함으로써 상기 잉크 수용층은 상기 공간 바닥면 하부 쪽의 골격재의 두께가 약 0.001㎛ 내지 약 1㎛이 되도록 형성된다.

또한, 임프린팅 수행시, 하부 전극에 라미네이팅 시키면서 전술하 바와 같이 공간 바닥면 하부 쪽의 골격재의 두께가 약 0.001㎛ 내지 약 1㎛가 되도록 하기 위해서는 적절한 압력이 가해져야 한다. 이러한 적절한 압력이 가해지도록 조절하기 위한 일 예시적은 방법은 롤 간의 간격을 조절하는 것이다.

예를 들어, 상기 잉크 수용층의 골격재 형성용 수지 조성물을 도포하여 성막된 층이 약 1㎛ 내지 약 50㎛의 간격을 갖는 임프린팅 롤 사이로 지나가게 할 수 있다. 임프린팅 롤 사이의 간격은 골격재 형성용 수지 조성물로 성막된 층만 지나가게 할 경우 얇게 조절하고, 하부이 투명 기재층을 고려하여 적절히 약 50㎛까지 넓힐 수 있다. 상기 간격의 롤을 사용하여 임프린팅을 수행함으로써, 적절한 압력을 가하여 라미네이팅 하면서 소정의 잉크 수용층의 형상으로 제조할 수 있다.

상기와 같이 임프린팅 수행되어 격벽과 공간을 구비한 잉크 수용층의 골격재 형상을 형성하면서, 또는 형성한 뒤, 상기 골격재를 광경화 또는 열경화에 의해 경화시켜 잉크 수용층을 제조할 수 있다. 예를 들어, 임프린팅 시 패턴이 형성된 성형틀이 프레스된 상태로 열을 가하여 열경화시키거나, 광조사하여 광경화시켜 수지를 경화시킨 뒤, 성형틀로부터 이형시킨다.

상기 광투과율 가변 필름의 제조 방법은 전술한 바와 같이 하부 전극 상부에 임프린팅에 의해 상기 잉크 수용층을 형성하고, 이어서, 상기 잉크 수용층의 공간 내부에 잉크를 주입한 뒤, 상기 잉크 수용층 상부에 상부 전극을 합착하여 상기 광투과율 가변 필름을 제조할 수 있다.

이하 본 발명의 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러한 하기한 실시예는 본 발명의 일 실시예일뿐이고 본 발명이 하기한 실시예에 한정되는 것은 아니다.

( 실시예 )

실시예 1

PET 투명 기재 상부에 금속을 격자 패턴으로 형성하여 도전성 물질층을 형성함으로써 하부 전극을 제조하였다.

한편, 우레탄 아크릴레이트 수지 (Ebecryl® 220, Ebecryl® 600 등), 아크릴레이트 모노머 (DPHA, PETA 등), 용제로서 MEK, IPA, Ethyl cellosolve 등의 혼합 용매, 광개시제로서 Irg 184, 907 등을 혼합하여 잉크 수용층의 골격재 형성용 수지 조성물을 25℃에서 점도가 10 cP이 되도록 제조하였다.

상기 제조한 하부 전극 상부에 상기 잉크 수용층의 골격재 형성용 수지 조성물을 3㎛-4㎛ 두께로 코팅바를 사용하여 도포한 뒤, 110℃에서 1.5분 동안 건조하여 용제를 휘발시킨 뒤, 임프린팅 롤 간격을 30㎛로 하여 100℃ 온도 조건에서 임프린팅을 수행하였다. 임프린팅 롤 압착시 UV를 조사하여 경화시킨 후, 롤에서 이형시켜 하여 하부 전극에 라미네이팅된 잉크 수용층을 형성하였다.

이어서, 상기 잉크 수용층의 공간 내부에 카본 블랙 및 도데칸 용제를 혼합한 잉크를 주입한 뒤, 상기 잉크 수용층 상부에 상부 전극을 합착하여 광투과율 가변 필름을 제조하였다.

실시예 2

상기 잉크 수용층의 골격재 형성용 수지 조성물에서 용제의 함량을 조절하여 점도를 25℃에서 30cp 로 제조한 점을 제외하고, 실시예 1에서와 동일한 방법으로 광투과율 가변 필름을 제조하였다.

실시예 3

상기 잉크 수용층의 골격재 형성용 수지 조성물에서 용제의 함량을 조절하여 점도를 25℃에서 50cp 로 한 점을 제외하고, 실시예 1에서와 동일한 방법으로 광투과율 가변 필름을 제조하였다.

실시예 4

먼저, 실시예 1에서와 동일하게 하부 전극을 제조하였다.

상기 잉크 수용층의 골격재 형성용 수지 조성물을 무용제 타입으로 올리고머로는 비스페놀계의 에폭시 아크릴레이트와 모노머로는 N-비닐-2-피롤리돈 (NVP), 히드록시에틸아크릴레이트 (HEA), 히드록시프로필아크릴레이트 (HPA) 헥사메틸렌디아크릴레이트 (HDDA), 이소보닐아크릴레이트 (IBOA), 부틸아크릴레이트 (BA) 등을 혼합하여 준비하였고, 광개시제로는 Irg 184를 사용하였고, 점도는 25℃에서 150cp이었다. 상기 잉크 수용층의 골격재 형성용 수지 조성물을 하부 전극 상부에 도포하고 그 위에 임프린팅용 금형을 덮은 뒤 바로 임프린팅 롤 사이로 통과시켰다. 무용제 타입이므로 추가의 건조 공정이 없이 바로 UV 경화를 진행하였다. 임프린팅 롤 간격을 30㎛로 하여 점도를 낮추면서 모노머가 손상되지 않는 60℃ 온도 조건에서 임프린팅을 수행하였다. 임프린팅 롤 압착시 UV를 조사하여 경화시킨 후, 롤에서 이형시켜 하여 하부 전극에 라미네이팅된 잉크 수용층을 형성하였다.

이어서, 상기 잉크 수용층의 공간 내부에 카본 블랙 및 도데칸 용제를 혼합한 잉크를 주입한 뒤, 상기 잉크 수용층 상부에 상부 전극을 합착하여 광투과율 가변 필름을 제조하였다.

실시예 5

상기 잉크 수용층의 골격재 형성용 수지 조성물에서 올리고머의 분자량을 조절하여 점도를 25℃에서 200cp로 한 점을 제외하고, 실시예 4에서와 동일한 방법으로 광투과율 가변 필름을 제조하였다.

비교예 1

임프린팅 수행 온도 조건을 25℃로 하여 수행한 점을 제외하고, 실시예 1에서와 동일한 방법으로 광투과율 가변 필름을 제조하였다.

비교예 2

임프린팅 수행 온도 조건을 25℃로 하여 수행한 점을 제외하고, 실시예 2에서와 동일한 방법으로 광투과율 가변 필름을 제조하였다.

비교예 3

임프린팅 수행 온도 조건을 25℃로 하여 수행한 점을 제외하고, 실시예 3에서와 동일한 방법으로 광투과율 가변 필름을 제조하였다.

비교예 4

임프린팅 수행 온도 조건을 25℃로 하여, 상기 잉크 수용층의 골격재 형성용 수지 조성물의 점도를 200cp로 한 점을 제외하고, 실시예 4에서와 동일한 방법으로 광투과율 가변 필름을 제조하였다.

비교예 5

임프린팅 수행 온도 조건을 25℃로 하여 수행한 점을 제외하고, 실시예 5에서와 동일한 방법으로 광투과율 가변 필름을 제조하였다.

평가

실험예 1

실시예 1-5 및 비교예 1-5에서 제조된 광투과율 가변 필름에서, 공간 바닥면 하부 쪽의 골격재의 두께를 측정하여 하기 표 1에 기재하였다.

실험예 2

실시예 1-5 및 비교예 1-5에서 제조된 광투과율 가변 필름에 대하여 하기와 같은 조건으로 반응 속도를 평가하고 하기 표 1에 기재하였다.

제작된 장치는 KIKUSUI社의 bipolar DC power supply(PBZ40-10)를 사용하여 20V에서 구동하였고, 투과율은 Ocean-Optics社의 USB2000+를 사용하여 실시간으로 측정했다. 반응속도의 경우는 최종 투과율의 90%에 도달할 때까지 걸리는 시간입니다. 1초 이하의 경우는 측정 기기의 오차로 정확하게 측정이 불가능하여 <1로 나타내었다.

	바닥면 아래 두께 (㎛)	반응 속도 (초)
실시예 1	0.5	<1
실시예 2	0.7	<1
실시예 3	1	1
실시예 4	0.8	1
실시예 5	1	1
비교예 1	1.3	3
비교예 2	1.5	5
비교예 3	1.8	7
비교예 4	1.5	5
비교예 5	1.8	7

상기 표 1의 결과로부터, 실시예 1-5의 경우, 적절히 공정 조건을 조절하여, 공간 바닥면 하부 쪽의 골격재의 두께를 1㎛ 이하로 제조하였고, 그에 따라 실시예 1-5의 경우 비교예 1-5 대비하여 우수한 반응 속도를 보여주고 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 구현예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.

100, 200, 300, 400: 광투과율 가변 필름
110: 상부 전극
120: 하부 전극
111, 121: 투명 필름
112: 상부 전극의 도전성 물질층
122: 하부 전극의 도전성 물질층
113, 123: 보호층
130: 잉크 수용층
131: 격벽
131a: 최외각 격벽
132: 공간
134: 유색 대전 입자
135: 실링 필름
X: 공간 바닥면 하부 쪽의 골격재의 두께
A: 잉크 수용층의 전체 두께

Claims (19)

1. 상부 전극;
   선형 패턴으로 형성된 도전성 물질층을 포함하고, 상기 상부 전극에 대향하여 이격하여 위치한 하부 전극; 및
   격벽으로 구분된 공간을 포함하고, 상기 공간 내부에 유색 대전 입자가 포함된 잉크를 수용하며, 상기 상부 전극 및 상기 하부 전극 사이에 위치한 잉크 수용층;
   을 포함하고,
   상기 잉크 수용층은 상기 격벽과 상기 공간의 하부면을 형성하는 골격재와 상기 공간으로 구성되고, 상기 공간 바닥면 하부 쪽의 골격재의 두께가 0.001㎛ 내지 1㎛인 광투과율 가변 필름.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 공간 바닥면 하부 쪽으로 형성된 골격재에 의해 상기 공간에 수용된 잉크와 상기 하부 전극이 격리된
   광투과율 가변 필름.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 격벽의 간격인 2개의 이격한 공간 사이의 간격이 5㎛ 내지 20㎛이고, 상기 공간의 폭으로서 상기 이격한 2개의 격벽 사이의 간격이 100㎛ 내지 2000㎛이고, 상기 잉크 수용층의 전체 높이가 5㎛ 내지 50㎛이고, 상기 하부 전극의 상기 도전성 물질층의 높이가 0.01㎛ 내지 2.0㎛인
   광투과율 가변 필름.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 하부 전극은 투명 기재; 및 상기 투명 기재 상부에 선형 패턴으로 형성된 도전성 물질층을 포함하는
   광투과율 가변 필름.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 상부 전극은 투명 기재; 및 상기 투명 기재 하부에 형성된 도전성 물질층을 포함하는
   광투과율 가변 필름.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 도전성 물질층은 상기 투명 기재의 전면에 형성된 면상이거나, 또는 선형 패턴으로 형성된
   광투과율 가변 필름.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 도전성 물질층은 산화인듐주석(Indium Tin Oxide, ITO), 산화아연(ZnO), 아연산화주석(Zinc Tin Oxide, ZTO), 그라핀, 탄소나노튜브(CNT), 불소도핑 산화주석(Fluorine-doped Tin Oxide, FTO), 은 나노와이어, 메탈, 전도성 폴리머 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는
   광투과율 가변 필름.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 골격재가 투명한 광경화성 수지, 투명한 열경화성 수지 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는
   광투과율 가변 필름.
   
9. 제1항에 있어서,
   상기 상부 전극, 상기 하부 전극 또는 이들 모두가 상기 도전성 물질층 상에 보호층을 더 포함하고
   광투과율 가변 필름.
   
10. 제9항에 있어서,
    상기 보호층은 상기 골격재와 동일한 재질인
    광투과율 가변 필름.
    
11. 제1항에 있어서,
    전압 인가시 상기 하부 전극의 도전성 물질층이 전하를 띠고, 상기 유색 대전 입자는 상기 도전성 물질층의 전하와 반대 부호의 전하를 갖는
    광투과율 가변 필름.
    
12. 제1항에 있어서,
    상기 잉크가 절연성 매질을 더 포함하는
    광투과율 가변 필름.
    
13. 제1항에 있어서,
    상기 잉크 수용층은 상기 격벽 상부에 실링 필름이 더 형성되어 포함되고, 상기 실링 필름을 매개로 상기 잉크 수용층의 격벽과 상기 상부 전극이 부착된
    광투과율 가변 필름.
    
14. 제13항에 있어서,
    상기 실링 필름은 상기 잉크 수용층의 측면 바깥 쪽의 최외각 격벽 상부에만 형성된
    광투과율 가변 필름.
    
15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 광투과율 가변 필름; 및
    상기 광투과율 가변 필름에 전기적으로 연결된 전압 인가 수단을 포함하는 표시 장치.
    
16. 투명 기재 상부에 선형 패턴의 도전성 물질층이 형성된 하부 전극의 상부에 상기 도전성 물질층을 매립되도록 잉크 수용층의 골격재 형성용 수지 조성물을 도포하여 성막한 뒤, 임프린팅을 수행하여 상기 공간이 형성된 상기 잉크 수용층을 형성하는 단계를 포함하는 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항의 광투과율 가변 필름의 제조 방법이고,
    상기 잉크 수용층의 골격재 형성용 수지 조성물은 투명한 광경화성 수지, 투명한 열경화성 수지 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하고,
    상기 잉크 수용층의 골격재 형성용 수지 조성물은 용제를 포함하거나 포함하지 않을 수 있고,
    상기 잉크 수용층의 골격재 형성용 수지 조성물이 용제를 포함하는 경우 25℃에서 점도가 10 cP 내지 50 cP이고,
    상기 잉크 수용층의 골격재 형성용 수지 조성물이 용제를 포함하지 않는 경우 25℃에서 점도가 150 cP 내지 500 cP이고,
    상기 임프린팅은
    상기 잉크 수용층의 골격재 형성용 수지 조성물이 용제를 포함하는 경우 80 내지 130℃에서 수행하고,
    상기 잉크 수용층의 골격재 형성용 수지 조성물이 용제를 포함하지 않는 경우 30 내지 70℃에서 수행하는
    광투과율 가변 필름의 제조 방법.
    
17. 제16항에 있어서,
    상기 잉크 수용층의 골격재 형성용 수지 조성물을 도포하여 성막된 층이 1㎛ 내지 50㎛의 간격을 갖는 임프린팅 롤 사이로 지나가게 하여 공간의 패턴을 형성함으로써 임프린팅을 수행하는
    광투과율 가변 필름의 제조 방법.
    
18. 제16항에 있어서,
    상기 임프린팅 수행되어 격벽과 공간을 구비한 잉크 수용층의 골격재 형상을 형성한 뒤, 상기 골격재를 광경화 또는 열경화에 의해 경화시켜 잉크 수용층을 제조하는
    광투과율 가변 필름의 제조 방법.
    
19. 제16항에 있어서,
    하부 전극 상부에 임프린팅에 의해 상기 잉크 수용층을 형성하고, 이어서, 상기 잉크 수용층의 공간 내부에 잉크를 주입한 뒤, 상기 잉크 수용층 상부에 상부 전극을 합착하여 상기 광투과율 가변 필름을 제조하는
    광투과율 가변 필름의 제조 방법.

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