KR20210053663A - 광제어판 및 광제어판 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광도파로, 난방사 방지 필름, 화질 향상 필름, 보안 필름 등 화상의 시야각을 조절하여 원하지 않는 방향으로 화상이 보이지 않게 차단하거나 광을 특정 방향으로 안내할 수 있게 하는 광제어판 및 광제어판 제조 방법에 관한 것으로서, 표면에 두께 방향으로 형성되고, 서로 이격되도록 형성된 복수개의 도트형의 배향 유도홈부들이 형성되는 배향 유도판; 적어도 일부분이 상기 배향 유도홈부의 내부에 세워져서 배향되도록 전체적으로 막대 형상으로 형성되는 액정; 및 상기 액정과 함께 혼합되고, 적어도 일부분이 상기 배향 유도홈부의 내부에 세워져서 상기 액정과 함께 배향되도록 전체적으로 막대 형상으로 형성되는 광제어 입자;를 포함할 수 있다.

Description

광제어판 및 광제어판 제조 방법{Light controlling plate and its manufacturing method}

본 발명은 광제어판 및 광제어판 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 광도파로, 난방사 방지 필름, 화질 향상 필름, 보안 필름 등 화상의 시야각을 조절하여 원하지 않는 방향으로 화상이 보이지 않게 차단하거나 광을 특정 방향으로 안내할 수 있게 하는 광제어판 및 광제어판 제조 방법에 관한 것이다.

근래, CRT(Cathode Ray Tube), LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), 유기 발광 소자(Luminescent Diode), OLED 등 다양한 형태의 디스플레이장치가 개발되어 발전하고 있다. 이와 같은 다양한 형태의 디스플레이 장치는 각각의 고유특성에 맞춰 컴퓨터, 휴대폰, 은행의 입출금장치(ATM), 및 차량의 네비게이션 시스템 등과 같은 다양한 제품의 화상표시를 위해 적용되고 있다.

이러한 종래의 디스플레이 장치는 사용자가 원하는 정보를 화상으로 표시하는 역할을 하는 것으로, 사용자가 다양한 각도에서 디스플레이 장치에서 표시되는 화상을 볼 수 있도록 하기 위해서 넓은 시야각을 갖는 디스플레이장치가 개발되고 있는 것이 일반적이다.

그러나, 디스플레이장치가 적용되는 개별 제품마다 시야각이 넓은 경우 오히려 제품 특성에 악영향을 미치는 경우가 발생할 수도 있고, 경우에 따라서는 사용자가 시야각이 좁은 것을 요구하는 경우도 발생할 수도 있다.

예를 들어, 은행의 입출금장치(ATM)의 경우 사용자가 개인정보를 입력하게 될 때 주위의 다른 사람이 개인정보를 보지 못하도록 하는 것이 요구되므로 디스플레이장치의 시야각이 좁은 것이 오히려 바람직하고, 차량의 네비게이션 시스템의 경우 디스플레이장치의 시야각이 넓은 경우 야간 운행시 차량의 윈도우에 빛이 반사되어 운전자의 안전운행에 악영향을 미칠 수도 있으며, 컴퓨터나 휴대폰의 경우 사용자가 개인의 프라이버시가 노출되는 것을 원하지 않는 경우에는 디스플레이장치의 시야각이 넓은 것이 오히려 사용자의 요구와 상반되게 된다.

이와 같이, 디스플레이장치는 일반적으로 시야각이 넓도록 제조되고 있지만 그 적용되는 제품에 따라 시야각이 좁게 형성될 것을 요구하게 된다. 따라서, 적용되는 제품에 맞도록 시야각을 조절하여 디스플레이장치를 제조하는 것이 필요하지만 그와 같이 제품에 따라 디스플레이장치를 별도로 제조하는 경우에는 생산성이 떨어지게 되므로, 시야각이 넓은 디스플레이장치를 제조한 후 그 적용되는 제품에 맞춰 시야각을 좁히는 방안이 강구되었고, 그에 따라 디스플레이장치의 표시면에 부착하여 시야각을 좁힐 수 있는 광제어판(광제어 필름)이 개발되었다.

그러나, 종래의 광제어판은 단순히 발광부에서 발산되는 빛이 넓은 영역으로 방사되는 것을 방지할 수 있도록 일종의 미세 슬릿을 이용한 광흡수체를 이용하는 것으로서, 이러한 구조는 마이크로 패터닝 기술이 필요하기 때문에 제작이 어렵고, 광흡수체를 통해 많은 양의 빛이 흡수되기 때문에 화상의 선명도나 밝기가 매우 떨어지며, 미세 슬릿을 통과한 빛이 재차 굴절되거나 산란될 수 있기에 광제어 효과가 매우 떨어지는 등 많은 문제점들이 있었다.

본 발명은 이러한 종래의 문제점들을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 별도의 미세 패터닝 과정이 필요 없이 액정의 배향성을 이용하여 다양한 각도로 광의 발산 각도를 쉽게 제어할 수 있어서 제조 과정이 간단하고, 제조 비용이나 시간이 단축되며, 흡수되는 빛의 양을 줄이거나 빛을 반사시킬 수 있어서 화상의 선명도나 밝기를 크게 개선시킬 수 있으며, 빛이 광제어 입자들을 다층으로 통과하면서 정렬될 수 있기 때문에 굴절이나 산란을 방지하여 특정 각도의 빛들만 통과시키는 광제어 성능을 크게 향상시킬 수 있게 하는 광제어판 및 광제어판 제조 방법을 제공하고자 한다. 그러나, 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 광제어판은, 표면에 두께 방향으로 형성되고, 서로 이격되도록 형성된 복수개의 도트형의 배향 유도홈부들이 형성되는 배향 유도판; 적어도 일부분이 상기 배향 유도홈부의 내부에 세워져서 배향되도록 전체적으로 막대 형상으로 형성되는 액정; 및 상기 액정과 함께 혼합되고, 적어도 일부분이 상기 배향 유도홈부의 내부에 세워져서 상기 액정과 함께 배향되도록 전체적으로 막대 형상으로 형성되는 광제어 입자;를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 배향 유도홈부는, 상기 배향 유도판의 표면에 제 1 간격의 간격으로 반복적으로 형성되고, 그 내부로 상기 액정 및 상기 광제어 입자의 일단부가 삽입되어 세워질 수 있도록 상기 액정의 제 2 두께(단축의 길이) 및 상기 광제어 입자의 제 3 두께 보다 크고, 상기 액정의 제 2 길이(장축의 길이) 및 상기 광제어 입자의 제 3 길이 보다 작은 제 1 폭을 가질 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 액정은, 상기 배향 유도홈부의 내부에 일단부가 삽입되어 상기 배향 유도판의 표면을 기준으로 제 1 각도로 직각 또는 제 2 각도로 경사지게 세워져서 방향성을 가질 수 있도록 상기 제 1 폭 보다 긴 제 2 길이(장축의 길이)를 갖고, 상기 광제어 입자는, 상기 액정과 함께 상기 배향 유도홈부의 내부에 일단부가 삽입되어 상기 배향 유도판의 표면을 기준으로 제 1 각도로 직각 또는 제 2 각도로 세워져서 방향성을 가질 수 있도록 상기 제 1 폭 보다 긴 제 3 길이를 가질 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 액정 및 상기 광제어 입자는, 장축과 단축의 비가 1:1.5 이상이고, 상기 제 2 길이 또는 상기 제 3 길이가 10 nm 내지 50 nm이며, 상기 제 2 두께 또는 상기 제 3 두께는, 0.5 nm 내지 1 nm일 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 제 1 간격에서 상기 제 1 폭을 뺀 나머지 제 1 돌출 거리가 상기 제 1 폭 보다 클 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 광제어 입자는, 적어도 10 퍼센트 이상의 반사율을 가질 수 있도록 적어도 실버 나노 와이어, 알루미늄 나노 와이어, 티타늄 나노 와이어 및 이들의 조합들 중 어느 하나 이상을 포함하는 반사성 나노 입자일 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 광제어 입자는, 적어도 염료(dye), 탄소 나노 튜브(CNT) 및 이들의 조합들 중 어느 하나 이상을 포함하는 적어도 10 퍼센트 이상의 흡수율을 갖는 흡광성 나노 입자일 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 광제어판은, 상기 액정의 배향성을 이용하여 상기 광제어 입자가 상기 배향 유도홈부에 세워지게 배향될 수 있도록 상기 배향 유도판의 상면에 도포되는 배향제;를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 배향 유도판은 상기 액정 또는 상기 광제어 입자의 일단부들과 대응되는 형상의 복수개의 배향 유도홈부들이 연속적으로 형성되는 모스아이(moth eye) 구조일 수 있다.

한편, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 광제어판 제조 방법은, (a) 배향 유도판의 표면에 복수개의 도트형의 배향 유도홈부들을 서로 이격되도록 형성하는 단계; (b) 상기 배향 유도판의 상면에 배향제를 도포하는 단계; 및 (c) 상기 배향 유도홈부의 내부에 세워져서 방향성을 갖게 배향되도록 전체적으로 막대 형상으로 형성되는 액정 및 광제어 입자가 서로 혼합한 혼합물을 상기 배향 유도판에서 배향하는 단계;를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 (a) 단계에서, 적어도 레이저 빔, E빔, 식각, 인프린팅 및 이들의 조합들 중 어느 하나 이상의 방식을 이용하여 상기 배향 유도판에 상기 배향 유도홈부를 형성하고, 상기 (c) 단계에서, 적어도 광배향 또는 러빙 방식을 이용하여 배향할 수 있다.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 여러 실시예들에 따르면, 별도의 미세 패터닝 과정이 필요 없이 액정의 배향성을 이용하여 다양한 각도로 광의 발산 각도를 쉽게 제어할 수 있어서 제조 과정이 간단하고, 제조 비용이나 시간이 단축되며, 흡수되는 빛의 양을 줄이거나 빛을 반사시킬 수 있어서 화상의 선명도나 밝기를 크게 개선시킬 수 있으며, 빛이 광제어 입자들을 다층으로 통과하면서 정렬될 수 있기 때문에 굴절이나 산란을 방지하여 특정 각도의 빛들만 통과시키는 광제어 성능을 크게 향상시켜서 광도파로, 난방사 방지 필름, 화질 향상 필름, 보안 필름의 역할을 할 수 있는 효과를 갖는 것이다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 광제어판을 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1의 광제어판의 II-II 절단면을 나타내는 단면도이다.
도 3은 도 1의 광제어판을 나타내는 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일부 다른 실시예들에 따른 광제어판을 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일부 또 다른 실시예들에 따른 광제어판의 배향 유도판을 나타내는 사시도이다.
도 6은 도 1의 광제어판의 액정의 전체적인 형태를 나타내는 정면도이다.
도 7은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 광제어판 제조 방법을 나타내는 순서도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있는 것으로, 이하의 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 또한 설명의 편의를 위하여 도면에서는 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 광제어판(100)을 나타내는 사시도이고, 도 2는 도 1의 광제어판(100)의 II-II 절단면을 나타내는 단면도이고, 도 3은 도 1의 광제어판(100)을 나타내는 평면도이다.

먼저, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 광제어판(100)은, 크게 배향 유도판(10)과, 액정(20)과, 광제어 입자(30) 및 배향제(40)를 포함할 수 있다.

예컨대, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 배향 유도판(10)은, 상기 액정(20) 및 상기 광제어 입자(30)의 혼합물이 도포될 수 있는 일종의 베이스 기판이나 베이스 필름으로서, 그 표면에 두께 방향으로 형성되고, 서로 이격되도록 형성된 복수개의 도트형의 배향 유도홈부(H)들이 형성될 수 있다.

여기서, 상기 배향 유도홈부(H)는, 상기 배향 유도판(10)의 표면에 적어도 레이저 빔, E빔, 식각, 인프린팅 및 이들의 조합들 중 어느 하나 이상의 방식을 이용하여 형성할 수 있다.

또한, 예컨대, 상기 배향 유도판(10)은 상기 배향 유도홈부(H)의 형상을 유지하는 동시에 상기 액정(20) 및 상기 광제어 입자(30)의 상기 혼합물을 지지할 수 있도록 적어도 폴리에테르술폰(PES, polyethersulphone), 폴리아크릴레이트(PAR, polyacrylate), 폴리에테르 이미드(PEI, polyetherimide), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN, polyethyelene naphthalate), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET, polyethyleneterephthalate), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide: PPS), 폴리아릴 레이트(polyallylate), 폴리이미드(polyimide), 폴리카보네이트(PC), 셀룰로오스 트리 아세테이트(TAC), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propionate: CAP) 및 이들의 조합들 중 어느 하나 이상을 선택하여 이루어지는 1종 이상의 물질로 형성될 수 있다. 바람직하게는, 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET, polyethyeleneterephthalate), 트리아세틸 셀룰로오스(TAC), 또는 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN, polyethyelene naphthalate)일 수 있다. 예를 들면, 상기 배향 유도판(10)은 수 nm 내지 수백 nm의 두께로 형성될 수 있다.

또한, 예컨대, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 액정(20)은. 적어도 일부분이 상기 배향 유도홈부(H)의 내부에 세워져서 배향되도록 전체적으로 막대 형상으로 형성될 수 있다.

또한, 예컨대, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 액정(20)과 함께 혼합되는 골고루 분산될 수 있는 상기 광제어 입자(30)는, 상기 액정(20)과 함께 혼합되고, 적어도 일부분이 상기 배향 유도홈부(H)의 내부에 세워져서 상기 액정(20)과 함께 배향되도록 전체적으로 막대 형상으로 형성될 수 있다.

한편, 더욱 구체적으로 예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 예컨대, 상기 배향 유도홈부(H)는, 상기 배향 유도판(10)의 표면, 즉 상면에 제 1 간격(S)의 간격으로 삼각 배치, 사각 배치, 마름모 배치 등의 배치로 행과 열을 이루어서 반복적으로 형성될 수 있다.

여기서, 반복적인 실험 결과, 상기 제 1 간격(S)에서 상기 제 1 폭(a)을 뺀 나머지 제 1 돌출 거리(b)가 상기 제 1 폭(a) 보다 큰 경우에 상기 배향제(40)의 도포가 원활하여 배향성이 크게 향상됨을 알 수 있었다.

즉, 상기 제 1 돌출 거리(b)가 상기 제 1 폭(a)에 비해 너무 짧은 경우에는 상기 배향제(40)가 충분히 도포되지 못하고 상기 배향 유도홈부(H)에만 도포되어 배향성이 떨어지는 것을 확인할 수 있었다.

또한, 예컨대, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 되고, 상기 배향 유도홈부(H)는, 그 내부로 상기 액정(20) 및 상기 광제어 입자(30)의 일단부가 삽입되어 제 1 각도(K1)로 직각 또는 제 2 각도로 기울어지게 세워질 수 있도록 상기 액정(20)의 제 2 두께(T2)(단축의 길이) 및 상기 광제어 입자(30)의 제 3 두께(T3) 보다 크고, 상기 액정(20)의 제 2 길이(L2)(장축의 길이) 및 상기 광제어 입자(30)의 제 3 길이(L3) 보다 작은 제 1 폭(a)을 갖는 형상으로 형성될 수 있다.

여기서, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 액정(20)은, 상기 배향 유도홈부(H)의 내부에 일단부가 삽입되어 상기 배향 유도판(10)의 표면을 기준으로 제 1 각도(K1)로 직각으로 경사지게 세워져서 방향성을 가질 수 있도록 상기 제 1 폭(a) 보다 긴 제 2 길이(L2)(장축의 길이)를 갖고, 상기 광제어 입자(30)는, 상기 액정(20)과 함께 상기 배향 유도홈부(H)의 내부에 일단부가 삽입되어 상기 배향 유도판(10)의 표면을 기준으로 제 1 각도(K1)로 직각으로 세워져서 방향성을 가질 수 있도록 상기 제 1 폭(a) 보다 긴 제 3 길이(L3)를 가질 수 있다.

따라서, 직각 방향으로 발산되는 광들만 통과시키고, 나머지는 광들은 흡수하거나 반사시켜서 광의 방향을 제어할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일부 다른 실시예들에 따른 광제어판(200)을 나타내는 단면도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 액정(20)은, 상기 배향 유도홈부(H)의 내부에 일단부가 삽입되어 상기 배향 유도판(10)의 표면을 기준으로 제 2 각도(K2)로 경사지게 세워져서 방향성을 가질 수 있도록 상기 배향 유도홈부(H)의 형태가 기울어져서 상기 제 1 폭(a) 보다 긴 제 2 길이(L2)(장축의 길이)를 갖고, 상기 광제어 입자(30)는, 상기 액정(20)과 함께 상기 배향 유도홈부(H)의 내부에 일단부가 삽입되어 상기 배향 유도판(10)의 표면을 기준으로 제 2 각도(K2)로 경사지게 세워져서 방향성을 가질 수 있도록 상기 제 1 폭(a) 보다 긴 제 3 길이(L3)를 가질 수 있다.

따라서, 제 2 각도(K2) 방향으로 발산되는 광들만 통과시키고, 나머지는 광들은 흡수하거나 반사시켜서 광의 방향을 제어할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일부 또 다른 실시예들에 따른 광제어판(300)의 배향 유도판을 나타내는 사시도이다.

한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 배향 유도판(10)은 상기 액정(20) 또는 상기 광제어 입자(30)의 일단부들과 대응되는 형상의 복수개의 배향 유도홈부들이 연속적으로 형성되는 모스아이(moth eye) 구조일 수 있다. 이러한 상기 모스아이 구조는 미세 프린팅이나 식각이나 레이저 빔 등을 이용하여 형성할 수 있다.

도 6은 도 1의 광제어판(100)의 액정(20)의 전체적인 형태를 나타내는 정면도이다.

도 2 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 액정(20) 및 상기 광제어 입자(30)는, 장축(길이)과 단축(두께)의 비가 1:1.5 이상이고, 상기 제 2 길이(L2) 또는 상기 제 3 길이(L3)가 10 nm 내지 50 nm이며, 상기 제 2 두께(T2) 또는 상기 제 3 두께(T3)는, 0.5 nm 내지 1 nm일 수 있다.

따라서, 상기 액정(20) 또는 상기 광제어 입자(30)의 길이(L2)(L3)가 상기 배향 유도홈부(H)의 상기 제 1 폭(a) 보다는 크고, 그 두께(T2)(T3)는 상기 제 1 폭(a) 보다 작기 때문에 일단부가 삽입되어 세워질 수 있기 때문에 최초 아랫방향에 도포되는 상기 액정(20) 또는 상기 광제어 입자(30)의 방향이 세워지는 방향성을 갖게 되고, 이를 통해서, 이들의 배향 규제력과 표면 고정력 등의 상호 작용을 이용하여 나머지 상기 액정(20)과 상기 광제어 입자(30) 역시 동일한 방향성으로 세워지도록 배향될 수 있다.

그러므로, 광제어의 배향성 및 균일도를 향상시켜서 광제어성능을 크게 향상시키고, 배향막을 쉽게 형성할 수 있게 하여 광제어판의 제작 비용과 제작 시간을 크게 단축시킬 수 있다.

여기서, 상기 액정(20)은, 상기 네마틱 액정(nematic liquid) 이외에도, 필름화가 가능한 반응성 메조겐(Reactive Mesogen, RM) 재질이나 discotic 액정, smetic 액정 등 광학적 이방성을 갖는 것으로 3종 이상의 이색성 염료와 조합하여 40 이상의 이색성비를 제공할 수 있는 다른 임의의 액정이 사용되어도 무방하다.

여기서, 네마틱 엑정이란 분자가 길다란 축 방향으로 배열되어 있지만 층 모양으로 되지 않고 서로의 위치가 불규칙하게 되어 있는 액정으로서, 전계를 가하면 투명한 상태에서 불투명한 상태로 변화될 수 있다. 또한, 스메틱 액정이란 액정분자들이 층층이 정렬된 액정을 의미할 수 있다. 구체적으로, 스메틱 액정에서 액정분자는 서로 평행하게 배열되어 있으며, 막대모양의 액정분자가 층 모양의 구조를 형성하고 있다. 또한, 상기 층의 면에서는 분자의 위치에 규칙성이 없지만 면에 직각인 방향에는 분자 위치에 규칙성을 유지하며, 분자축은 전체로서 한 방향을 향한 질서를 갖는 등 다양한 형태의 액정을 적용할 수 있다.

한편, 예컨대, 상기 광제어 입자(30)는, 적어도 10 퍼센트 이상의 반사율을 가질 수 있도록 적어도 실버 나노 와이어, 알루미늄 나노 와이어, 티타늄 나노 와이어 및 이들의 조합들 중 어느 하나 이상을 포함하는 반사성 나노 입자이거나 또는 상기 광제어 입자(30)는, 적어도 이색성 염료(dye), 탄소 나노 튜브(CNT) 및 이들의 조합들 중 어느 하나 이상을 포함하는 적어도 10 퍼센트 이상의 흡수율을 갖는 흡광성 나노 입자일 수 있다.

여기서, 상기 이색성 염료는 결정된 파장 영역에 대하여, 두개의 편광직교 성분들 중 하나의 광을 흡수하고 다른 하나의 편광 직교 성분을 투과시키는 염료를 의미할 수 있다. 즉, 이색성 염료는 광을 선형으로 편광시키는 특성을 갖는 것으로서, 예컨대, 상기 액정에 대한 이색성 염료의 용해도는 이방성 액정상에서 등방성 액정상으로의 액정의 전이온도보다 10℃ 높은 온도에서 15% 이상일 수 있다.

액정 물질은 최초의 고체상태에서 가열하게 되면 이방성을 가지는 액정상(Nematic 또는 Smectic)을 구현하다가 더 가열하면 액체상태(Isotropic Phase)로 바뀔 수 있다. 즉, 상기 액정의 전이온도란 액정이 이방성 액정상에서 완전한 등방성 액체상으로 바뀌는 온도를 의미할 수 있다. 즉, 등방성 액체 상태에서 액정 물질에 대한 염료의 용해도는 15% 이상일 수 있다. 상기 용해도가 15% 이상인 영역에서는 그 값이 높을수록 더욱 바람직한데, 이는 염료의 용해도가 높아야만 액정내에서 염료가 균일하게 분포될 수 있기 때문이다.

이 후 상기 액정을 냉각할 경우, 등방성 액체는 다시 이방성 액정상을 가지게 된다. 상기 액정이 이방성 액정상이 되면서 용해되었던 염료가 액정방향으로 배향되면서 석출되게 된다. 이때 염료는 액정에 균일하게 분산된 상태에서 응집없이 석출될 수 있다.

상기 용해도가 15% 미만이면 상기 이색성 염료의 배향 방향이 상기 액정의 배향 방향과 일치하지 않아 그 편차가 커져서 완성된 이색성비가 작아지므로 바람직하지 않다.

또한, 상기 이색성 염료를 사용한 편광 필름은 자외선 조사 이 후의 색상 변화가 적은 것일 수 있다. 또한, 상기 이색성 염료의 함량은 상기 액정 100 중량부 대비 6 내지 15 중량부이다. 상기 함량이 6 중량부 미만이면 광흡수율이 낮아져서 편광도가 지나치게 낮아지기 때문에 바람직하지 않고, 15 중량부를 초과하게 되면 상기 이색성 염료가 액정에 완전히 용해되지 않아서 이색성비 또는 광투과율이 지나치게 낮아질 수 있다. 또한, 상기 이색성 염료는 최대 흡수파장이 300 내지 500 ㎚인 제 1 염료, 최대 흡수파장이 500 내지 600 ㎚인 제 2 염료, 최대 흡수파장이 600 내지 700 ㎚인 제 3 염료를 포함한다. 이와 같이 최대 흡수파장의 범위가 서로 다른 3종 이상의 이색성 염료를 사용함으로써 400 내지 700 ㎚의 가시광 영역 전부에 걸쳐 광을 선형으로 편광시킬 수 있다.

또한, 상기 이색성 염료는 액정 100 중량부 대비 2 내지 5 중량부의 제 1 염료, 2 내지 5 중량부의 제 2 염료, 및 2 내지 5 중량부의 제 3 염료를 포함할 수 있다.

더욱 구체적으로 예를 들면, 이러한 이색성 염료로는 안트라퀴논(anthraquinone)계, 프탈로시아닌(phthalocyanine)계, 프로피린아조 염료, 비아조 염료, 및 트리아조 염료가 사용될 수 있다. 특히, 이색성 아조(azo) 염료가 적합하다. 적합한 이색성 아조염료의 예는 미국등록특허 제 6,133,973호에 개시된 것을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 이색성 염료는 요오드계, 안트라퀴논계, 및 아조계로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종, 더욱 바람직하게는 적어도 2종, 가장 바람직하게는 적어도 3종일 수 있다.

따라서, 상기 액정(20)의 배향성을 이용하여 균일하게 배향된 상기 광제어 입자(30)를 통해서 특정 방향으로 발산되는 광들만 통과되고, 나머지 광들은 흡수되거나 반사되어 소멸시킬 수 있다.

한편, 예컨대, 상기 배향제(40)는, 상기 액정(20)의 배향성을 이용하여 상기 광제어 입자(30)가 상기 배향 유도홈부(H)에 세워지게 배향될 수 있도록 상기 배향 유도판(10)의 상면에 도포될 수 있다.

더욱 구체적으로 예를 들면, 상기 배향제(40)는 일반적으로 폴리이미드나 폴리아미드 등의 수지에 경화제를 첨가한 조성물을 용매에 녹여 상기 배향 유도판(10) 상에 도포한 후, 건조 및 경화시킴으로써 형성된다. 도포법은 주로 나이프, 콤마, 다이, 그라비아, 닙 등의 코팅헤드를 이용하는 코팅방식에 의한다. 이러한 상기 배향제(40)는 0.5 내지 20 ㎛의 두께로 도포될 수 있다.

또한, 상기 배향제(40)를 이용하여 상기 액정(20)과 상기 광제어 입자(30)의 혼합물을 적어도 광배향 또는 러빙 방식을 이용하여 배향할 수 있다.

예컨대, 상기 혼합물을 일정한 방향으로 배향시키기 위해서, 별도의 러빙판 또는 러빙포을 이용한 상기 러빙(rubbing) 처리를 추가로 수행할 수 있다.

즉, 상기 러빙 처리에 의한 배향방법은 상기 배향 유도판(10)에 상기 배향제(40)를 도포한 후, 이를 별도의 러빙포를 이용하여 러빙함으로써 추가로 배향막 표면을 일정한 방향으로 배향시킬 수 있다.

따라서, 상기 배향제(40)에 포함된 상기 액정(20)이 상기 배향 유도홈부(H)d에 일부가 삽입되고, 세워져서 나머지 상기 액정(20)들이 상호작용하여 상기 액정(20)에 배향 규제력 또는 표면고정력(즉, 프리틸트각과 배향방향)을 제공하고, 이로 인해 상기 배향제(40)의 전표면에 걸쳐서 상기 표면에 인접한 상기 액정(20)들이 일정한 방향으로 세워지도록 배향될 수 있다.

그러므로, 이와 같이 상기 액정(20)들이 일방향으로 배향됨으로써, 상기 액정(20) 사이에 분산되어 있는 상기 광제어 입자(30)도 상기 액정(20)과 같은 방향으로 세워지게 배향될 수 있고, 이를 통해서 제품의 광제어도를 크게 향상시키고, 별도의 러빙판을 추가로 사용하면 광제어도를 더욱 크게 향상시킬 수 있으며, 별도의 러빙판이 없이도 배향막을 쉽게 형성하여 광제어판의 제작 비용과 제작 시간을 크게 단축시킬 수 있다.

도 7은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 광제어판 제조 방법을 나타내는 순서도이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 광제어판 제조 방법은, (a) 배향 유도판(10)의 표면에 복수개의 도트형의 배향 유도홈부(H)들을 서로 이격되도록 형성하는 단계; (b) 상기 배향 유도판(10)의 상면에 배향제(40)를 도포하는 단계; 및 (c) 상기 배향 유도홈부(H)의 내부에 세워져서 방향성을 갖게 배향되도록 전체적으로 막대 형상으로 형성되는 액정(20) 및 광제어 입자(30)가 서로 혼합한 혼합물을 상기 배향 유도판(10)에서 배향하는 단계;를 포함할 수 있다.

또한, 예컨대, 상기 (a) 단계에서, 적어도 레이저 빔, E빔, 식각, 인프린팅 및 이들의 조합들 중 어느 하나 이상의 방식을 이용하여 상기 배향 유도판(10)에 상기 배향 유도홈부(H)를 형성하고, 상기 (c) 단계에서, 적어도 광배향 또는 러빙 방식을 이용하여 상기 혼합물을 배향할 수 있다.

그러므로, 별도의 미세 패터닝 과정이 필요 없이 액정의 배향성을 이용하여 다양한 각도로 광의 발산 각도를 쉽게 제어할 수 있어서 제조 과정이 간단하고, 제조 비용이나 시간이 단축되며, 흡수되는 빛의 양을 줄이거나 빛을 반사시킬 수 있어서 화상의 선명도나 밝기를 크게 개선시킬 수 있으며, 빛이 광제어 입자들을 다층으로 통과하면서 정렬될 수 있기 때문에 굴절이나 산란을 방지하여 특정 각도의 빛들만 통과시키는 광제어 성능을 크게 향상시켜서 광도파로, 난방사 방지 필름, 화질 향상 필름, 보안 필름의 역할을 할 수 있다.

여기서, 상기 광도파로(wave guide)는 광의 특정 방향의 빛을 특정한 곳까지 이동시키는 역할을 할 수 있는 기능을 갖는 것으로서, 본 발명의 광제어 기능을 이용할 수 있고, 난반사 방지 필름은 유리창이나 사진기의 렌즈, 이미지 센서 등에서 난반사 빛이나 외부 풍경 등에 의해 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있고, 화질 향상 필름은 LCD나 OLED 등의 디스플레이 장치에서 외부광에 의한 난반사를 방지하여 화질을 개선할 수 있는 것으로서, 기존의 저반사 필름은 복잡한 구조로 인하여 제작이 어려웠으나 본 발명의 광제어판을 이용하면 제작 공정의 단순화로 저가격으로도 화질을 크게 향상시킬 수 있으며, 보안 필름은 원하지 않는 정보를 차단할 수 있는 것이다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

10: 배향 유도판
20: 액정
30: 광제어 입자
40: 배향제
H: 배향 유도홈부
S: 제 1 간격
a: 제 1 폭
b: 제 1 돌출 거리
T2: 제 2 두께
T3: 제 3 두께
L2: 제 2 길이
L3: 제 3 길이
K1: 제 1 각도
K2: 제 2 각도
100: 광제어판

Claims (11)

1. 표면에 두께 방향으로 형성되고, 서로 이격되도록 형성된 복수개의 도트형의 배향 유도홈부들이 형성되는 배향 유도판;
   적어도 일부분이 상기 배향 유도홈부의 내부에 세워져서 배향되도록 전체적으로 막대 형상으로 형성되는 액정; 및
   상기 액정과 함께 혼합되고, 적어도 일부분이 상기 배향 유도홈부의 내부에 세워져서 상기 액정과 함께 배향되도록 전체적으로 막대 형상으로 형성되는 광제어 입자;
   를 포함하는, 광제어판.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 배향 유도홈부는, 상기 배향 유도판의 표면에 제 1 간격의 간격으로 반복적으로 형성되고, 그 내부로 상기 액정 및 상기 광제어 입자의 일단부가 삽입되어 제 1 각도로 직각 또는 제 2 각도로 기울어지게 세워질 수 있도록 직각 또는 기울어지게 형성되며, 상기 액정의 제 2 두께(단축의 길이) 및 상기 광제어 입자의 제 3 두께 보다 크고, 상기 액정의 제 2 길이(장축의 길이) 및 상기 광제어 입자의 제 3 길이 보다 작은 제 1 폭을 갖는, 광제어판.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 액정은, 상기 배향 유도홈부의 내부에 일단부가 삽입되어 상기 배향 유도판의 표면을 기준으로 제 1 각도로 직각 또는 제 2 각도로 경사지게 세워져서 방향성을 가질 수 있도록 상기 제 1 폭 보다 긴 제 2 길이(장축의 길이)를 갖고,
   상기 광제어 입자는, 상기 액정과 함께 상기 배향 유도홈부의 내부에 일단부가 삽입되어 상기 배향 유도판의 표면을 기준으로 제 1 각도로 직각 또는 제 2 각도로 경사지게 세워져서 방향성을 가질 수 있도록 상기 제 1 폭 보다 긴 제 3 길이를 갖는, 광제어판.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 액정 및 상기 광제어 입자는, 장축과 단축의 비가 1:1.5 이상이고, 상기 제 2 길이 또는 상기 제 3 길이가 10 nm 내지 50 nm이며, 상기 제 2 두께 또는 상기 제 3 두께는, 0.5 nm 내지 1 nm인, 광제어판.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 제 1 간격에서 상기 제 1 폭을 뺀 나머지 제 1 돌출 거리가 상기 제 1 폭 보다 큰, 광제어판.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 광제어 입자는, 적어도 10 퍼센트 이상의 반사율을 가질 수 있도록 적어도 실버 나노 와이어, 알루미늄 나노 와이어, 티타늄 나노 와이어 및 이들의 조합들 중 어느 하나 이상을 포함하는 반사성 나노 입자인, 광제어판.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 광제어 입자는, 적어도 염료(dye), 탄소 나노 튜브(CNT) 및 이들의 조합들 중 어느 하나 이상을 포함하는 적어도 10 퍼센트 이상의 흡수율을 갖는 흡광성 나노 입자인, 광제어판.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 액정의 배향성을 이용하여 상기 광제어 입자가 상기 배향 유도홈부를 따라 배향될 수 있도록 상기 배향 유도판의 상면에 도포되는 배향제;
   를 더 포함하는, 광제어판.
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 배향 유도판은 상기 액정 또는 상기 광제어 입자의 일단부들과 대응되는 형상의 복수개의 배향 유도홈부들이 연속적으로 형성되는 모스아이(moth eye) 구조인, 광제어판.
10. (a) 배향 유도판의 표면에 복수개의 도트형의 배향 유도홈부들을 서로 이격되도록 형성하는 단계;
    (b) 상기 배향 유도판의 상면에 배향제를 도포하는 단계; 및
    (c) 상기 배향 유도홈부의 내부에 세워져서 방향성을 갖게 배향되도록 전체적으로 막대 형상으로 형성되는 액정 및 광제어 입자가 서로 혼합한 혼합물을 상기 배향 유도판에서 배향하는 단계;
    를 포함하는, 광제어판 제조 방법.
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 (a) 단계에서, 적어도 레이저 빔, E빔, 식각, 인프린팅 및 이들의 조합들 중 어느 하나 이상의 방식을 이용하여 상기 배향 유도판에 상기 배향 유도홈부를 형성하고,
    상기 (c) 단계에서, 적어도 광배향 또는 러빙 방식을 이용하여 배향하는, 광제어판 제조 방법.

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