KR20180128226A - 투과도 가변미러 - Google Patents

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Abstract

친환경적 및 저비용으로 제작이 가능한 고신뢰성의 투과도 가변미러가 제안된다. 본 발명에 따른 투과도 가변미러는 투과도 가변미러는 액정을 포함하여 인가된 전압에 따라 색이 변하는 변색부; 및 입사광의 일부를 반사하는 제1다층반사필름 및 입사광의 나머지를 반사하는 제2다층반사필름을 포함하는 반사부;를 포함한다.

Description

투과도 가변미러{MIRROR FOR ADJUSTING LIGHT TRANSMITTANCE}
본 발명은 투과도 가변미러에 관한 것으로, 상세하게는 친환경적 및 저비용으로 제작이 가능한 고신뢰성의 투과도 가변미러에 관한 것이다.
전기변색미러는 스키 고글, 선글라스, 차량 운전자의 눈부심을 방지하는 차량용 스마트 미러, 또는 광 투과율 조절 윈도우 등에 다양하게 적용되고 있다. 차량용 스마트 미러는 야간 운전시에 후방에서 비추는 강한 빛으로부터 차량 운전자의 시력을 보호하고 눈부심을 방지하기 위하여 차량의 룸미러나 사이드미러에 적용되는 미러로서, 변색재료를 사용하여 변색이 되는 구조를 채택하고 있다.
고글이나 선글라스는 주로 광변색물질(photochromic material)을 이용하여 변색미러를 구현하는데, 광변색물질은 적용이 간편한 장점이 있으나, 반응속도가 느리기 때문에 차량용 스마트 미러에 적용하기가 곤란하다. 이에 따라, 차량용 스마트 미러는 주로 ECM(Electrochronic mirror) 기술로 구현된다.
기존의 상용화된 ECM은 투명전극이 형성되어 있는 두꺼운 유리 기판 2장에 전기변색재료가 섞여있는 전해액이 충진되어 있고, 양 기판에 전극을 인가하여 변색이 되는 구조로 되어 있다. ECM기술은 산화환원반응으로 투과도를 제어하기 때문에 반복횟수에 따라 재료의 변성, 열화 등으로 성능이 감소하는 문제점이 있다. 또한, 두꺼운 유리를 사용하고 있고, 거울면을 전극의 반대편에 금속의 도금, 증착 또는 페인팅을 통해 형성시키기 때문에 형상의 구현에 제약이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 친환경적 및 저비용으로 제작이 가능한 고신뢰성의 투과도 가변미러를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 투과도 가변미러는 액정을 포함하여 인가된 전압에 따라 색이 변하는 변색부; 및 입사광의 일부를 반사하는 제1다층반사필름 및 입사광의 나머지를 반사하는 제2다층반사필름을 포함하는 반사부;를 포함한다.
변색부는 제1투명전극, 액정층, 및 제2투명전극을 포함할 수 있다.
제1다층반사필름은 변색부의 일면에 위치하고, 제2다층반사필름은 변색부의 타면에 위치할 수 있다.
제1다층반사필름 및 제2다층반사필름은 변색부의 일면에 위치할 수 있다.
액정은 콜레스테릭 액정일 수 있다.
액정이 플라나 구조이면 컬러를 나타낼 수 있다.
액정이 호메오트로픽 구조이면 거울상을 나타낼 수 있다.
액정이 포컬코닉 구조이면 헤이즈상을 나타낼 수 있다.
변색부 및 반사부는 유연하여, 투과도 가변미러는 플렉서블한 것일 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 제1투명전극 및 제2투명전극 사이에 액정을 위치시켜 인가된 전압에 따라 색이 변하는 변색부를 형성하는 단계; 및 변색부 상에 입사광의 일부를 반사하는 제1다층반사필름 및 입사광의 나머지를 반사하는 제2다층반사필름을 포함하는 반사부를 형성하는 단계;를 포함하는 투과도 가변미러 제조방법이 제공된다.
본 발명의 또다른 측면에 따르면, 액정을 포함하여 인가된 전압에 따라 색이 변하는 변색부로서, 제1투명기판, 제1투명전극, 액정층, 제2투명전극 및 제2투명기판을 포함하는 변색부; 및 변색부의 입사광이 입사하는 면의 타면에 위치하는, 입사광의 일부를 반사하는 제1다층반사필름 및 입사광의 나머지를 반사하는 제2다층반사필름을 순차 포함하는 반사부;를 포함하는 투과도 가변미러가 제공된다.
본 발명의 또다른 측면에 따르면, 제1투명기판 상의 제1투명전극과 제2투명기판 상의 제2투명전극 사이에 액정을 위치시켜 인가된 전압에 따라 색이 변하는 변색부를 형성하는 단계; 및 변색부의 입사광이 입사하는 면의 타면에 입사광의 일부를 반사하는 제1다층반사필름 및 입사광의 나머지를 반사하는 제2다층반사필름을 순차 적층하여 반사부를 형성하는 단계;를 포함하는 투과도 가변미러 제조방법이 제공된다.
본 발명에 따르면, 투과도 가변미러의 반사부로 다층필름을 사용하여 복잡한 증착공정이 불필요하고, 고분자 소재를 사용하기 때문에 저비용으로 제조가능한 효과가 있다.
또한, 종래의 산화환원반응을 이용하는 전기변색소재를 사용하지 않고, 액정을 사용하여 투과도를 가변시킬 수 있어 신뢰성이 높은 미러 제작이 가능하고, 전압차 구동방식이므로 대면적 장치 제조가 가능한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 투과도 가변미러의 단면도이다.
도 2는 콜레스테릭 액정이 플라나 구조인 경우 광투과를 도시한 도면이고, 도 3은 콜레스테릭 액정이 포컬코닉 구조인 경우 광투과를 도시한 도면이며, 도 4는 콜레스테릭 액정이 호메오트로픽 구조인 경우 광투과를 도시한 도면이다.
도 5는 제1다층반사필름의 단면도이고, 도 6은 제1다층반사필름 및 제2다층반사필름에서의 광반사를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 투과도 가변미러의 단면도이고, 도 8은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 투과도 가변미러의 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시형태는 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 첨부된 도면에서 특정 패턴을 갖도록 도시되거나 소정두께를 갖는 구성요소가 있을 수 있으나, 이는 설명 또는 구별의 편의를 위한 것이므로 특정패턴 및 소정두께를 갖는다고 하여도 본 발명이 도시된 구성요소에 대한 특징만으로 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 투과도 가변미러(100)의 단면도이다. 본 실시예에 따른 투과도 가변미러(100)는 액정을 포함하여 인가된 전압에 따라 색이 변하는 변색부(111, 112, 113); 및 입사광의 일부를 반사하는 제1다층반사필름(121) 및 입사광의 나머지를 반사하는 제2다층반사필름(122)을 포함하는 반사부(121, 122);를 포함한다.
변색부(111, 112, 113)는 전압이 인가되면 색이 변한다. 변색부(111, 112, 113)는 액정층(111)을 포함하고, 액정층(111)은 광학적으로 이방성을 나타내는 액정을 포함하여 전압의 인가에 따라 광학특성이 달라져 색이 달라질 수 있다.
본 발명에서는 액정층(111)이 ㅁ 콜레스테릭 액정(cholesteric liquid crystal)을 포함할 수 있다. 콜레스테릭 액정은 네마틱 액정과 같이 층상 분자가 나선상으로 비틀어지게 배향되는 특성이 더해진 액정으로서, 나선 피치에 따라 광의 반사투과 성질이 제어된다. 즉, 콜레스테릭 액정 분자의 나선 피치에 따라 소정의 파장 대역의 광이 선택적으로 반사된다. 전압의 인가여부 및 전압의 크기에 따라 콜레스테릭 액정의 배열이 달라져 구조가 달라지고, 입사광의 반사를 조절할 수 있어 투과도 조절이 가능하다. 콜레스테릭 액정의 구조에 따른 투과도 가변미러(100)의 투과도 변화에 대하여는 도 2내지 4를 참조하여 더 설명하기로 한다.
제1투명전극(112) 및 제2투명전극(113)은 액정층(111)에 전압을 인가할 수 있도록 액정층(111)의 양측면에 위치한다. 제1투명전극(112) 및 제2투명전극(113)은 투명하고 전도성이 있는 물질을 사용하는 것이 바람직하다. 제1투명전극(112) 및 제2투명전극(113)은 투명 전도성 산화물(Transparent Conductive Oxide, TCO)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1투명전극(112) 및 제2투명전극(113)은 아연 산화물(zinc oxide), 인듐 산화물(indium oxide), 주석 산화물(tin oxide) 및 티타늄 산화물(titanium oxide) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 투과도 가변미러(100)는 다층반사필름을 포함하는 반사부(121, 122)를 포함한다. 반사부(121, 122)는 제1다층반사필름(121) 및 제2다층반사필름(122)을 포함하여, 제1다층반사필름(121)은 투과도 가변미러(100)에 입사된 입사광의 일부를 반사하고, 제2다층반사필름(122)는 반사되지 않고 입사된 나머지 광을 반사시킬 수 있다. 반사부(121, 122)에 대하여는 이하 도 5 및 도 6을 참조하여 더 설명하기로 한다.
본 발명에 따르면, 변색부(111, 112, 113) 및 반사부(121, 122)가 유연한 특성을 나타내어, 투과도 가변미러(100)는 플렉서블한 것일 수 있다. 특히, 반사부(121, 122)는 다층반사필름으로 구현될 수 있으므로 반사특성을 나타내는 유연한 필름일 수 있어서 투과도 가변미러(100)는 플렉서블 장치일 수 있다.
이러한 투과도 가변미러(100)는 제1투명전극(112) 및 제2투명전극(113) 사이에 액정을 위치시켜 인가된 전압에 따라 색이 변하는 변색부(111, 112, 113)를 형성하고, 변색부(111, 112, 113) 상에 입사광의 일부를 반사하는 제1다층반사필름(121) 및 입사광의 나머지를 반사하는 제2다층반사필름(122)을 포함하는 반사부(121, 122)를 형성하여 제조될 수 있다.
도 2는 콜레스테릭 액정이 플라나 구조인 경우 광투과를 도시한 도면이고, 도 3은 콜레스테릭 액정이 호메오트로픽 구조인 경우 광투과를 도시한 도면이며, 도 4는 콜레스테릭 액정이 포컬코닉 구조인 경우 광투과를 도시한 도면이다.
액정층(111)이 콜레스테릭 액정을 포함할 때, 콜레스테릭 액정은 인가된 전압에 따라 플라나(planar) 구조, 호메오트로픽(homeotropic) 구조 및 포컬코닉(focal conic) 구조를 갖는다.
콜레스테릭 액정에 전압을 걸어주면 먼저, 도 2에서와 같은 플라나 구조를 나타낸다. 플라나 구조를 갖는 콜레스테릭 액정에 광이 입사하면, 콜레스테릭 액정의 피치에 해당하는 파장의 광이 반사되어 색을 나타낸다. 전압이 더 인가되면 콜레스테릭 액정은 포컬코닉 구조를 갖게 되고(도 3), 액정층(111)에 입사한 광은 산란되어 특정 색을 나타내지 않고 헤이즈(haze)를 갖는 상태가 된다. 이렇게 포컬코닉 구조의 액정층(111)의 헤이즈상에 따라 투과도 가변미러(100)는 눈부심 방지기능을 수행할 수 있다.
전압이 더 인가되면 콜레스테릭 액정은 호메오트로픽 구조를 나타내게 되고, 액정층(111)은 광을 모두 투과한다. 호메오트로픽 구조의 콜레스테릭 액정은 입사광을 모두 투과하게 되므로 제1다층반사필름(121) 및 제2다층반사필름(122)에 의 해 입사광이 모두 반사되어 투과도 가변미러(100)는 거울상을 나타낼 수 있다.
도 5는 제1다층반사필름(121)의 단면도이고, 도 6은 제1다층반사필름(121) 및 제2다층반사필름(122)에서의 광반사를 도시한 도면이다. 다층반사필름에서는 굴절률이 다른 소재를 수층 내지 수백층 적층한 구조로 구현되어 각 층의 두께와 굴절률차에 의해 브래그 회절법칙(Bragg's diffraction)에 따라 보강 및 상쇄간섭을 일으켜 반사가 이루어진다. 다층필름의 두께와 적층수 및 굴절률 등을 조절하여 반사를 조절할 수 있다.
예를 들어, 다층반사필름은 P파 및 S파 중 어느 하나만을 반사시킬 수 있다. 따라서, 본 발명에서와 같이 제1다층반사필름(121) 및 제2다층반사필름(122)를 각각 P파 및 S파를 반사시키도록 구현하는 경우, 모든 빛을 반사시킬 수 있다. 도 6을 참조하면, 제1다층반사필름(121)에 입사한 입사광은 P파 및 S파를 포함하고, 제1다층반사필름(121)에서 P파가 반사된다. 제1다층반사필름(121)을 투과한 S파는 제2다층반사필름(122)에서 반사되어 모든 빛을 반사시키게 된다.
다시 도 1을 참조하면, 제1다층반사필름(121)은 변색부(111, 112, 113)의 일면에 위치하고, 제2다층반사필름(122)은 변색부(111, 112, 113)의 타면에 위치한다. 제1다층반사필름(121)이 P파를 반사시키고, 제2다층반사필름(122)이 S파를 반사시키는 것을 가정하여 설명하기로 한다.
도 1의 투과도 가변미러(100)는 광이 입사하는 측에 제1다층반사필름(121)이 위치한다. 액정층(111)의 콜레스테릭 액정이 플라나 구조인 경우, 투과도 가변미러(100)에 입사한 제1다층반사필름(121)에서 P파가 반사되고 S파는 투과된다. 투과된 S파는 액정층(111)에서 콜레스테릭 액정의 피치에 해당하는 파장의 광이 반사되어 색을 나타낸다.
콜레스테릭 액정이 포컬코닉 구조인 경우, 투과된 S파는 산란되어 투과도 가변미러(100)는 헤이즈상을 나타낸다. 이와 달리 콜레스테릭 액정이 호메오트로픽 구조인 경우, 투과된 S파는 액정층(111)을 투과하게 되고, 제2다층반사필름(122)에서 다시 반사되어 투과도 가변미러(100)는 모든 광이 반사된 거울상을 나타낸다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 투과도 가변미러(100)의 단면도이고, 도 8은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 투과도 가변미러(100)의 단면도이다. 도 7 및 도 8에서 투과도 가변미러(100)는 제1다층반사필름(121) 및 제2다층반사필름(122)이 변색부(111, 112, 113, 114, 115)의 어느 한면에 함께 위치할 수 있다. 도 1에서는 제1다층반사필름(121) 및 제2다층반사필름(122)가 액정층(111)을 사이에 두고 구현되었는데, 이 경우, 콜레스테릭 액정이 호메오트로픽 구조에서 거울상을 나타낼 때, 투과된 S파가 액정층(111)을 지나면서 다시 S파 및 P파로 분리될 수 있다. 따라서, 거울상이 완전하지 않을 수 있다.
이와 달리 도 7 및 도 8에서는 반사부(121, 122)가 변색부(111, 112, 113, 114, 115)의 어느 한면, 바람직하게는 변색부(111, 112, 113, 114, 115)의 양면 중 입사광이 입사한 면이 아닌 다른 면에 위치하여 입사광이 액정층(111)을 통과한 후에 반사부(121, 122)에 도달할 수 있도록 한다.
도 7을 참조하면, 본 실시예의 투과도 가변미러(100)는 변색부(111, 112, 113, 114, 115)로서, 제1투명기판(114), 제1투명전극, 액정층(111), 제2투명전극 및 제2투명기판(115)을 포함하고 변색부(111, 112, 113, 114, 115)의 입사광이 입사하는 면의 타면에 위치하는 반사부(121, 122)를 포함한다. 본 실시예의 투과도 가변미러(100)에서 변색부(111, 112, 113, 114, 115)는 제1투명기판(114) 및 제2투명기판(115)을 포함한다. 도 1의 투과도 가변미러(100)는 변색부(111, 112, 113)의 양 측에 제1다층반사필름(121) 및 제2다층반사필름(122)가 위치하고 있는데, 도 7의 실시예에서는 변색부(111, 112, 113, 114, 115)의 입사광이 입사하는 측면에 다층필름이 존재하지 않으므로 제1투명기판(114)를 위치시켜 액정층(111)을 보호할 수 있다.
제1투명기판(114) 및 제2투명기판(115)에 사용될 수 있는 기판으로는 투명성을 갖는 것이라면 특별히 한정되지 않고, 석영 또는 유리와 같은 투명 무기 기재 필름이거나, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리카보네이트(PC), 폴리스티렌(PS), 폴리프로필렌(PP), 폴리이미드(PI), 폴리에틸렌설포네이트(PES), 폴리옥시메틸렌(POM), 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리에테르설폰(PES) 및 폴리에테르이미드(PEI)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 투명 플라스틱 기재 필름을 사용할 수 있다. 제1투명기판(114) 및 제2투명기판(115)을 투명플라스틱 필름으로 구현하면 투과도 가변미러(100)를 플렉서블 장치로 구현할 수 있다.
도 8은 투과도 가변미러(100)의 변색부(111, 112, 113, 114)가 제1투명기판(114)만을 포함하고 있다. 제2투명전극(113)측에는 제1다층반사필름(121) 및 제2다층반사필름(122)가 위치하고 있으므로 도 7에서와 같이 제2투명기판(115)을 포함하지 않아도 액정층(111)에 물리적인 파괴나 손상에 대비할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
100 투과도 가변미러
111 액정층
112 제1투명전극
113 제2투명전극
114 제1투명기판
115 제2투명기판
121 제1다층반사필름
122 제2다층반사필름

Claims (12)

  1. 액정을 포함하여 인가된 전압에 따라 색이 변하는 변색부; 및
    입사광의 일부를 반사하는 제1다층반사필름 및 입사광의 나머지를 반사하는 제2다층반사필름을 포함하는 반사부;를 포함하는 투과도 가변미러.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 변색부는 제1투명전극, 액정층, 및 제2투명전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 투과도 가변미러.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1다층반사필름은 상기 변색부의 일면에 위치하고,
    상기 제2다층반사필름은 상기 변색부의 타면에 위치하는 것을 특징으로 하는 투과도 가변미러.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1다층반사필름 및 제2다층반사필름은 상기 변색부의 일면에 위치하는 것을 특징으로 하는 투과도 가변미러.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 액정은 콜레스테릭 액정인 것을 특징으로 투과도 가변미러.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 액정이 플라나 구조이면 컬러를 나타내는 것을 특징으로 하는 투과도 가변미러.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 액정이 호메오트로픽 구조이면 거울상을 나타내는 것을 특징으로 하는 투과도 가변미러.
  8. 청구항 5에 있어서,
    상기 액정이 포컬코닉 구조이면 헤이즈상을 나타내는 것을 특징으로 하는 투과도 가변미러.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 변색부 및 상기 반사부는 유연하여, 상기 투과도 가변미러는 플렉서블한 것을 특징으로 하는 투과도 가변미러.
  10. 제1투명전극 및 제2투명전극 사이에 액정을 위치시켜 인가된 전압에 따라 색이 변하는 변색부를 형성하는 단계; 및
    상기 변색부 상에 입사광의 일부를 반사하는 제1다층반사필름 및 입사광의 나머지를 반사하는 제2다층반사필름을 포함하는 반사부를 형성하는 단계;를 포함하는 투과도 가변미러 제조방법.
  11. 액정을 포함하여 인가된 전압에 따라 색이 변하는 변색부로서, 제1투명기판, 제1투명전극, 액정층, 제2투명전극 및 제2투명기판을 포함하는 변색부; 및
    상기 변색부의 입사광이 입사하는 면의 타면에 위치하는, 상기 입사광의 일부를 반사하는 제1다층반사필름 및 입사광의 나머지를 반사하는 제2다층반사필름을 순차 포함하는 반사부;를 포함하는 투과도 가변미러.
  12. 제1투명기판 상의 제1투명전극과 제2투명기판 상의 제2투명전극 사이에 액정을 위치시켜 인가된 전압에 따라 색이 변하는 변색부를 형성하는 단계; 및
    상기 변색부의 입사광이 입사하는 면의 타면에 상기 입사광의 일부를 반사하는 제1다층반사필름 및 입사광의 나머지를 반사하는 제2다층반사필름을 순차 적층하여 반사부를 형성하는 단계;를 포함하는 투과도 가변미러 제조방법.
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