KR20220112234A - Light transmittance control panel for smart windows and smart window for vehicle with the same - Google Patents
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- G02F2202/00—Materials and properties
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Abstract
Description
본 발명은 광투과 조절 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차광 모드와 투과 모드를 구현할 수 있는 스마트 윈도우용 광투과 조절 패널에 관한 것이다.The present invention relates to a light transmission control device, and more particularly, to a light transmission control panel for a smart window that can implement a light blocking mode and a transmission mode.
스마트 윈도우는 태양광의 투과율을 자유롭게 조절할 수 있는 윈도우를 말하는 것으로, 전자 커튼, 투과도 가변유리, 조광 유리 등으로도 불린다.A smart window refers to a window that can freely control the transmittance of sunlight, and is also called an electronic curtain, variable transmittance glass, or dimming glass.
종래에는 유리를 통해 실내로 유입되는 태양광의 투과율을 조절하기 위해, 유리 조성에 착색 산화물을 첨가하여 착색 유리를 만들거나, 유리 표면에 특정 투과율을 가지는 필름지를 부착하는 방식 등이 사용되어 왔다.Conventionally, in order to control the transmittance of sunlight flowing into a room through glass, a method of making colored glass by adding a colored oxide to the glass composition or attaching a film paper having a specific transmittance to the glass surface has been used.
그러나, 이러한 종래 방법들은 태양광에 대한 능동적인 조절 기능이 없고, 단지 일정한 광 파장 영역에 한해 선택적으로 차폐 또는 투과를 수행하는 수동적인 방식이었다.However, these conventional methods do not have an active control function for sunlight, and are passive methods of selectively shielding or transmitting only a certain light wavelength region.
스마트 윈도우는 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 광 투과율 등을 인위적으로 조절할 수 있는 능동형 제품으로, 현재 유리 분야의 차세대 제품 중 하나로 인식되고 있다.A smart window is an active product that can artificially control light transmittance, etc. to solve these conventional problems, and is currently recognized as one of the next-generation products in the glass field.
이러한 스마트 윈도우를 구현하기 위해 액정을 이용한 광투과 조절 장치가 제안되었다.In order to implement such a smart window, a light transmission control device using liquid crystal has been proposed.
한국공개특허 제10-1998-038075호는 액정표시장치를 이용하여 외부 빛을 차단하는 차광막과 실내로 투과되는 태양광을 전원 스위치로 차단하는 장치를 개시하고 있다. 그런데, 한국공개특허 제10-1998-038075호는 편광판을 2장 사용함에 따라 광 투과율이 10% 이하이고, 이에 따라 운전자의 시야 확보가 어려워 차량용 스마트 윈도우에 적용하기 어려운 한계가 있었다.Korean Patent Application Laid-Open No. 10-1998-038075 discloses a light-shielding film that blocks external light using a liquid crystal display and a device that blocks sunlight transmitted into the room with a power switch. However, Korean Patent Application Laid-Open No. 10-1998-038075 has a light transmittance of 10% or less as two polarizing plates are used, and thus it is difficult to secure a driver's field of vision, so it is difficult to apply it to a smart window for a vehicle.
한국등록특허 제10-2097815호 및 제10-2010760호은 편광판과 액정을 이용한 광 투과율 가변 장치를 개시하고 있고, 한국등록특허 제10-1396235호는 2장의 편광판을 이용하여 자동 또는 수동으로 투과율을 조절하는 기능을 가진 장치를 개시하고 있다. Korean Patent Nos. 10-2097815 and 10-2010760 disclose a light transmittance variable device using a polarizing plate and liquid crystal, and Korean Patent No. 10-1396235 uses two polarizing plates to automatically or manually control transmittance. Disclosed is a device having a function of
그러나 이러한 종래 광 투과율 조절 장치는 기본적으로 편광판을 사용하고 있고, 액정의 배향이 필요하고, 상·하판 간격조절을 위한 스페이서 삽입 및 액정층 실링 등이 요구되며, 이러한 요소들은 결국 광 투과율, 시야각 및 헤이즈(haze) 특성 저하로 이어지고, 또한 공정수 증가에 따라 제조 비용이 높아지는 문제점이 있었다.However, such a conventional light transmittance control device basically uses a polarizing plate, requires liquid crystal alignment, and requires spacer insertion and liquid crystal layer sealing to adjust the upper and lower plate spacing, and these factors ultimately affect light transmittance, viewing angle and It leads to deterioration of haze characteristics, and there is also a problem in that the manufacturing cost increases as the number of processes increases.
한편, 이러한 문제를 해결하기 위해, 캡슐형태로 이루어진 PDLC(Polymer Dispersed Liquid Crystal)를 이용한 차량용 투과율 조절필름이 제시되었다. 그러나, 종래 PDLC 방식의 투과율 조절필름의 경우, PDLC를 통과한 광이 산란된 광으로 변환되어 운전자의 가시성이 부자연스럽게 되고, 이로 인해 운전자의 안전 운전을 저해할 수 있어 차량용 스마트 윈도우에 실제 적용하기 어려운 한계가 있었다.On the other hand, in order to solve this problem, a transmittance control film for vehicles using PDLC (Polymer Dispersed Liquid Crystal) in the form of a capsule has been proposed. However, in the case of the conventional PDLC-type transmittance control film, the light passing through the PDLC is converted into scattered light, making the driver's visibility unnatural, which can hinder the driver's safe driving. There were difficult limitations.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 광 투과율을 필요에 따라 능동적으로 조절할 수 있는 스마트 윈도우용 광투과 조절 패널 및 이를 구비하는 차량용 스마트 윈도우를 제공하는 것이다.The present invention is to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a light transmittance control panel for a smart window capable of actively adjusting light transmittance as needed, and a smart window for a vehicle having the same.
특히, 본 발명은 종래 액정 기반 광 투과율 조절 장치에 필요하였던 편광판, 액정 배향(배향막), 스페이서 삽입, 및 실링 공정 등을 생략할 수 있어 제조 공정을 획기적으로 단순화할 수 있고, 차광 성능을 크게 높이더라도 차량용 스마트 윈도우의 요구 광특성에 부합하는 성능을 구현할 수 있는 스마트 윈도우용 광투과 조절 패널 및 이를 구비하는 차량용 스마트 윈도우를 제공하는 것이다.In particular, the present invention can omit the polarizing plate, liquid crystal alignment (alignment film), spacer insertion, and sealing process required for the conventional liquid crystal-based light transmittance control device, thereby dramatically simplifying the manufacturing process, and greatly improving the light blocking performance. It is an object of the present invention to provide a light transmission control panel for a smart window capable of realizing performance conforming to the required optical characteristics of a smart window for a vehicle, and a smart window for a vehicle having the same.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 스마트 윈도우용 광투과 조절 패널은, 일면 상에 제1 전극이 형성된 제1 기판; 일면 상에 제2 전극이 형성된 제2 기판; 및 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 구비되는 액정 캡슐층을 포함한다.A light transmission control panel for a smart window according to the present invention for achieving the above object, a first substrate having a first electrode formed on one surface; a second substrate having a second electrode formed on one surface thereof; and a liquid crystal capsule layer provided between the first substrate and the second substrate.
액정 캡슐층은, 다수의 나노 액정 캡슐; 및 상기 다수의 나노 액정 캡슐이 내부에 배치되어 있는 고분자 매트릭스를 포함한다.The liquid crystal capsule layer, a plurality of nano liquid crystal capsules; and a polymer matrix in which the plurality of nano liquid crystal capsules are disposed.
나노 액정 캡슐은, 양의 유전율 이방성을 갖는 다수의 액정과 이색성 염료를 포함한 코어 물질; 및 상기 코어 물질의 외벽을 형성하는 쉘 물질로 이루어진다.The nano liquid crystal capsule includes a core material including a plurality of liquid crystals having positive dielectric anisotropy and a dichroic dye; and a shell material forming an outer wall of the core material.
다수의 나노 액정 캡슐의 평균 입도는 50nm ~ 200nm로 이루어진다. 이색성 염료는 상기 코어 물질의 총중량 대비 2.0 ~ 12.0 중량%로 이루어진다. 액정의 굴절률 이방성(Δn)은 0.01 ~ 0.18로 이루어진다.The average particle size of the plurality of nano liquid crystal capsules is 50 nm to 200 nm. The dichroic dye is composed of 2.0 to 12.0 wt% based on the total weight of the core material. The refractive index anisotropy (Δn) of the liquid crystal is 0.01 to 0.18.
제1 전극 및 제2 전극 중 적어도 하나의 전극은 인듐 주석 산화물, 인듐 아연 산화물, 아연 산화물, 주석 산화물, 불소가 도핑된 주석 산화물, 은나노 와이어, 그래핀 및 PEDOT:PSS 중에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함하도록 형성되며, 상기 광투과 조절 패널은 7% 미만의 헤이즈, 투과 모드에서 30% 이상의 투과도 및 차광 모드에서 7% 이하의 투과도를 갖는 것으로 이루어진다. 다수의 액정은 전압 비인가 상태에서는 다양한 방향으로 배열되어 있고, 바람직하게는 방사상으로 배열될 수 있다.At least one electrode of the first electrode and the second electrode includes at least one selected from indium tin oxide, indium zinc oxide, zinc oxide, tin oxide, fluorine-doped tin oxide, silver nanowire, graphene, and PEDOT:PSS The light transmission control panel is formed to have a haze of less than 7%, a transmittance of 30% or more in a transmissive mode, and a transmittance of 7% or less in a light blocking mode. A plurality of liquid crystals are arranged in various directions in a state in which no voltage is applied, and preferably may be arranged radially.
본 발명에 따른 광투과 조절 패널에 의하면, 매우 높은 차광률을 구현할 수 있으면서, 또한 차량용 스마트 윈도우에 필수적으로 요구되는 광 특성도 함께 만족시킬 수 있다. According to the light transmission control panel according to the present invention, it is possible to realize a very high light blocking rate, and also to satisfy the light characteristics essential for a smart window for a vehicle.
본 발명에 따른 광투과 조절 패널에 의하면, 종래 광투과 조절 장치 대비 더욱 향상된 시야각 특성 및 중간 그레이(Gray) 구동 특성을 구현할 수 있는 효과가 있다.According to the light transmission control panel according to the present invention, there is an effect that can implement more improved viewing angle characteristics and intermediate gray (Gray) driving characteristics compared to the conventional light transmission control device.
본 발명에 따른 광투과 조절 패널에 의하면, 종래 액정 기반 광 투과율 조절 장치에 필요하였던 편광판, 액정 배향(배향막), 스페이서 삽입 및 실링 공정 등을 생략할 수 있어 제조 공정을 획기적으로 단순화할 수 있고, 제조 비용을 크게 절감할 수 있는 효과가 있다.According to the light transmission control panel according to the present invention, it is possible to omit the polarizing plate, liquid crystal alignment (alignment film), spacer insertion and sealing process, etc. required for a conventional liquid crystal-based light transmittance control device, so that the manufacturing process can be dramatically simplified, There is an effect that can greatly reduce the manufacturing cost.
도 1은 본 발명에 따른 스마트 윈도우용 광투과 조절 패널의 단면도.
도 2는 나노 이멀젼과 매크로 이멀젼의 비교 실험예.
도 3(a)는 본 발명에 따른 액정 캡슐층의 표면을 분석한 주사전자현미경(SEM) 사진.
도 3(b)는 도 3(a)의 나노 액정 캡슐의 입도 분포를 나타낸 분석 데이터.
도 4는 본 발명에 따른 나노 액정 캡슐의 액정 배열 형태를 나타낸 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 스마트 윈도우용 광투과 조절 패널의 양방향 광 투과 기능을 측정한 contour chart.
도 6은 본 발명에 따른 스마트 윈도우용 광투과 조절 패널의 차광 모드 동작을 나타낸 단면도.
도 7은 본 발명에 따른 스마트 윈도우용 광투과 조절 패널의 투과 모드 동작을 나타낸 단면도.
도 8은 본 발명에 따른 스마트 윈도우용 광투과 조절 패널의 제조 방법을 나타낸 공정 순서도.
도 9는 본 발명의 광투과 조절 패널을 구비하는 차량용 스마트 윈도우의 단면도.1 is a cross-sectional view of a light transmission control panel for a smart window according to the present invention.
2 is a comparative experimental example of a nano-emulsion and a macro-emulsion.
Figure 3 (a) is a scanning electron microscope (SEM) photograph of analyzing the surface of the liquid crystal capsule layer according to the present invention.
Figure 3 (b) is analysis data showing the particle size distribution of the nano liquid crystal capsule of Figure 3 (a).
4 is a cross-sectional view showing the liquid crystal arrangement of the nano liquid crystal capsule according to the present invention.
5 is a contour chart measuring the bidirectional light transmission function of the light transmission control panel for a smart window according to the present invention.
6 is a cross-sectional view showing the light blocking mode operation of the light transmission control panel for a smart window according to the present invention.
7 is a cross-sectional view showing the transmission mode operation of the light transmission control panel for a smart window according to the present invention.
8 is a process flow chart showing a method of manufacturing a light transmission control panel for a smart window according to the present invention.
9 is a cross-sectional view of a smart window for a vehicle having a light transmission control panel of the present invention.
본 명세서에서 사용하는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "갖다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used herein are used only to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In the present specification, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate that a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification exists, but one or more other features It is to be understood that this does not preclude the possibility of the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
또한, 본 명세서에서, "~ 상에 또는 ~ 상부에" 라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것인데, 이는 반드시 중력 방향을 기준으로 상측에 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다. 즉, 본 명세서에서 지칭하는 "~ 상에 또는 ~ 상부에" 라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치하는 경우뿐만 아니라 대상 부분의 앞 또는 뒤에 위치하는 경우도 포함한다.In addition, in this specification, "on or on top of" means to be located above or below the target part, which does not necessarily mean to be located above with respect to the direction of gravity. That is, the term "on or on top of" referred to in the present specification includes not only a case located above or below the target part, but also a case located in front or behind the target part.
또한, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에 또는 상부에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 상에 또는 상부에" 접촉하여 있거나 간격을 두고 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.Also, when a part of a region, plate, etc. is said to be “on or on” another part, it means that another part is in-between as well as when it is in contact with or spaced "on or on" another part. Including cases where there is
또한, 본 명세서에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다" 거나 "접속된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되거나 또는 직접 접속될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결되거나 또는 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In addition, in this specification, when a component is referred to as "connected" or "connected" with another component, the component may be directly connected or directly connected to the other component, but in particular It should be understood that, unless there is a description to the contrary, it may be connected or connected through another element in the middle.
또한, 본 명세서에서, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Also, in this specification, terms such as first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예, 장점 및 특징에 대하여 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, preferred embodiments, advantages and features of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명은 특히 차량의 윈도우에 부착되어 윈도우로 입사되는 빛을 차단하는 차광 모드와 입사되는 빛을 투과시키는 투과 모드를 선택적으로 구동할 수 있는 스마트 윈도우용 광투과 조절 패널에 관한 것이다.The present invention particularly relates to a light transmission control panel for a smart window that is attached to a window of a vehicle and can selectively drive a light blocking mode for blocking light incident to the window and a transmission mode for transmitting incident light.
특히, 본 발명은 차광률을 크게 높일 수 있으면서도 또한 차량 운전자의 정면/측면/후면/상면(썬루프) 방향의 광 투과도와 시인성을 충분히 확보할 수 있는 스마트 윈도우용 광투과 조절 패널에 관한 것이다.In particular, the present invention relates to a light transmission control panel for a smart window that can significantly increase the light blocking rate and sufficiently secure the light transmittance and visibility in the front/side/rear/top (sunroof) direction of the vehicle driver.
도 1은 본 발명에 따른 스마트 윈도우용 광투과 조절 패널의 단면도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 스마트 윈도우용 광투과 조절 패널은 제1 기판(30), 제1 전극(40), 제2 기판(50), 제2 전극(60), 및 액정 캡슐층(100)을 포함한다.1 is a cross-sectional view of a light transmission control panel for a smart window according to the present invention. Referring to FIG. 1 , the light transmission control panel for a smart window according to the present invention includes a
제1 기판(30)은 투명한 재질로 이루어진 얇은 판체로서, 유리 기판은 물론 플라스틱 기판으로 형성될 수 있다.The
제1 기판(30)을 플라스틱 기판으로 형성할 경우, 바람직하게는 제1 기판(30)은 트리아세틸셀룰로우스(TAC), 폴리이미드(PI), 폴리에테르설폰(PES), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 및 폴리아릴레이트(PAR) 중에서 선택된 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다.When the
제1 전극(40)은 제1 기판(30)의 일면 위에 형성되는 도전성 물질로서 제2 전극(60)과 함께 수직 전계를 형성하고, 바람직하게는 투명한 도전성 물질로 형성될 수 있다.The
일 실시예에 따르면, 제1 전극(40)은 인듐 주석 산화물(ITO, Indium Tin Oxide), 인듐 아연 산화물(IZO,Indium Zinc, Oxide), 아연 산화물(Zinc Oxide), 주석 산화물(Tin Oxide), 불소가 도핑된 주석 산화물(FTO,Fluorine-doped Tin Oxide), 은나노 와이어(Ag NW), 그래핀(Graphene), 및 PEDOT:PSS 중에서 선택된 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다.According to one embodiment, the
그리고, 제1 전극(40)은 진공 상태에서 제1 기판(30)의 상면에 증착(Deposition) 또는 스퍼터링(Sputtering) 공정을 통해 얇은 박막 형태로 형성될 수 있다.In addition, the
제2 기판(50)은 제1 기판(30)과 마찬가지로 투명한 재질로 이루어진 얇은 판체로 이루어지고, 유리 기판은 물론 플라스틱 기판으로 형성될 수 있다.Like the
제2 전극(60)은 제2 기판(50)의 일면 위에 형성되는 도전성 물질로서 제1 전극(40)과 함께 수직 전계를 형성한다.The
이러한 제2 전극(60)은 제1 전극(40)과 마찬가지로 투명한 도전성 물질로 형성될 수 있다.Like the
액정 캡슐층(100)은 제1 기판(30)과 제2 기판(50) 사이에 형성되어, 입사광의 대부분을 투과시키거나 또는 차단함으로써 입사광의 투과율을 조절하는 구성이다.The liquid
액정 캡슐층(100)의 두께는 5.0 ~ 15.0㎛로 형성되고, 바람직하게는 8.0 ~ 12.0㎛로 형성될 수 있다.The liquid
액정 캡슐층(100)의 두께가 5㎛ 미만이면 내구성이 크게 저하되고, 15.0㎛를 초과하면 헤이즈(haze) 및 광 투과 특성이 크게 저하되어 스마트 윈도우용으로 부적합하게 된다.When the thickness of the liquid
액정 캡슐층(100)은 다수의 나노 액정 캡슐(10), 및 상기 다수의 나노 액정 캡슐(10)이 내부에 배치되어 있는 고분자 매트릭스(20)를 포함한다.The liquid
나노 액정 캡슐(10)은 코어 물질(11,13)과 쉘 물질(15)로 이루어진다. 코어 물질은 다수의 액정(11)과 이색성 염료(13)를 포함한다. 쉘 물질(15)은 코어 물질의 외벽을 형성한다.The nano
나노 액정 캡슐(10)의 액정(11)은 전압 비인가 시에는 광학적 등방성(Isotropic)을 갖고, 전압 인가시에는 전기장 세기(Electric field, E)의 제곱에 비례하는 광학적 이방성을 나타낸다.The
코어 물질의 액정은 네마틱(Nematic), 스멕틱(Smectic), 콜레스터릭 (Cholesteric) 및 카이랄 스멕틱(Chiral Smectic)중에서 선택된 적어도 어느 하나로 형성될 수 있고, 바람직하게는 네마틱 액정으로 구성될 수 있다.The liquid crystal of the core material may be formed of at least one selected from nematic, smectic, cholesteric, and chiral smectic, and is preferably composed of nematic liquid crystal. can be
코어 물질의 이색성 염료(13)는 분자의 장축 방향과 단축 방향의 흡광도의 차이가 큰 이색성과, 호스트(host) 물질인 액정에 대해 친화력이 큰 염색성과, 전압 인가에 따른 액정의 배열에 연동하여 쉽게 배열될 수 있는 배향성과, 제조 공정 및 사용 조건하에서 충분히 견딜 수 있는 내구성을 지니는 것을 사용한다.The
이색성 염료(13)는 색을 가지는 염료로 이루어질 수 있으며, 블랙(black), 레드(red), 그린(green), 블루(blue), 옐로우(yellow), 마젠타(magenta), 및 시안(cyan) 중 어느 하나의 색을 가지거나 이들의 혼합으로 이루어지는 색을 가질 수 있다.The
본 발명의 광투과 조절 패널은 차량용 윈도우에 설치될 수 있다. 상기 경우, 광투과 조절 패널은 광 투과율 조절 효과를 극대화할 수 있고, 투과 모드시 특정 파장대 빛이 이색성 염료(13)에 의해 반사되어 운전자의 시야를 방해하는 것을 방지할 수 있어야 한다. 이러한 점을 고려할 때, 이색성 염료(13)는 블랙(black) 염료(13)로 형성하는 것이 바람직하다.The light transmission control panel of the present invention may be installed on a vehicle window. In this case, the light transmittance control panel should maximize the light transmittance control effect and prevent light in a specific wavelength band from being reflected by the
쉘 물질(15)은 초기에 구형의 드롭렛(Droplet) 형태로 이루어진 코어 물질의 외면을 둘러싸게 되어, 코어 물질은 이러한 쉘 물질(15) 내부에 갇힌 상태로 존재하게 된다.The
이러한 쉘 물질(15)은 크게 수용성 고분자 또는 지용성 고분자로 형성할 수 있다.The
바람직한 실시예에 따르면, 쉘 물질(15)을 수용성 고분자로 형성할 경우, 폴리비닐아코올 (Polyvinyl alcohol, PVA), 스타치(Starch), 카복실메틸셀룰로우스(Carboxyl methyl cellulose, CMC), 메틸셀룰로우스(Methyl cellulose), 에틸셀룰로우 스(Ethyl cellulose), 폴리비닐피롤리돈(Polyvinyl pyrrolidone), 젤라틴 (Gelatin), 알기네이트(Alginate), 카제인(Casein) 및 검아라비아(Gum Arabia) 중에서 선택된 적어도 어느 하나로 형성할 수 있다.According to a preferred embodiment, when the
바람직한 실시예에 따르면, 쉘 물질(15)을 지용성 고분자로 형성할 경우, 폴리메틸메타크릴레이트 (Polymethylmethacryate, PMMA), 폴리우레아(Polyurea), 폴리우레탄 (Polyurethane), 우레아 포름알데하이드(Urea formaldehyde, UF), 멜라민 포름알데히드(Melamine formaldehyde, MF)와 같은 아미노(Amino) 레진 중에서 선택된 적어도 어느 하나로 형성할 수 있다.According to a preferred embodiment, when the
바람직한 실시예에 따르면, 쉘 물질(15)(즉, 외벽)은 이중 쉘(double shell) 구조로 형성될 수 있다. 상기 경우, 상이한 종류의 쉘(shell) 물질이 내부 쉘(Inner shell)과 외부 쉘(Outer shell)을 형성하도록 구성된다.According to a preferred embodiment, the shell material 15 (ie, the outer wall) may be formed in a double shell structure. In this case, different kinds of shell materials are configured to form an inner shell and an outer shell.
구체적으로 내부 쉘(shell)을 먼저 형성한 후에 그 다음 순차적으로 외부 쉘(shell)을 형성하는 방식으로 이루어진다. 이중 쉘 구조는 단일 쉘(single shell) 구조에 비해 액정분자의 앵커링 에너지(Anchoring energy) 조절의 용의성 및 우수한 내용매성 특성을 갖는다. Specifically, the inner shell is first formed and then the outer shell is sequentially formed. The double shell structure has superior solvent resistance and ease of control of anchoring energy of liquid crystal molecules compared to the single shell structure.
내부 쉘(inner shell) 물질은 소프트한 성질을 갖는 수용성 폴리머, 예를 들어, 젤라틴(gelatin), 아라비아 검(arabic gum), 폴리비닐 알코올(polyvinyl alcohol) 중에서 선택된 적어도 어느 하나로 형성할 수 있다.The inner shell material may be formed of at least one selected from a water-soluble polymer having soft properties, for example, gelatin, arabic gum, and polyvinyl alcohol.
외부 쉘(outer shell) 물질은 지용성(oil-soluble) 폴리머인 아미노(amino) 레진, 폴리아미드 에피클로하이드린(polyamide-epichlorohydrin) 레진, 포름알데하이드(formaldehyde) 레진 중에서 선택된 적어도 어느 하나로 형성할 수 있다.The outer shell material may be formed of at least one selected from amino resin, polyamide-epichlorohydrin resin, and formaldehyde resin, which are oil-soluble polymers. .
한편, 이러한 나노 캡슐은 복합상분리법(Complex Coacervation), 멤브레인 (Membrane) 유화법, 동시 중합법(In-situ Polymerization), 계면 중합법 (Interfacial Polymerization) 등을 이용하여 제조 가능하다.On the other hand, these nanocapsules can be manufactured using complex coacervation, membrane emulsification, in-situ polymerization, interfacial polymerization, and the like.
본 발명의 고분자 매트릭스(20)는 내부에 다수의 나노 액정 캡슐(10)이 분산 배치된 상태로 고정될 수 있도록 구속한다. 고분자 매트릭스(20)는 제1 기판(30) 상에 나노 액정 캡슐(10)이 분산 배치된 상태로 고정시키는 바인더 기능을 제공한다.The
고분자 매트릭스(20)는 크게 수용성(Water soluble) 고분자 바인더 또는 수분산(Water dispersible) 바인더로 형성할 수 있다.The
수용성 고분자 바인더는 폴리비닐아코올 (Polyvinyl alcohol, PVA), 스타치(Starch), 메톡시 셀룰로우스(Methoxy cellulose), 하이드록시 에틸셀룰로우스(Hydroxy ethylcellulose), 카복실 메틸셀룰로우스(Carboxyl methyl cellulose, CMC), 메틸셀룰로우스(Methyl cellulose), 에틸셀룰로우스(Ethyl cellulose), 폴리아크릴레이트 소다(Polyacrylate soda), 아크릴아미드/아크릴레이트 코폴리머(Acryl amide/acrylate copolymer), 아크릴아미드/아크릴레이트/메타크릴산 터폴리머(Acryl amide/acrylate/methacrylic acid terpolymer), 폴리아크릴아미드(Polyacrylamide), 알기네이트 소다(Alginate soda), 폴리비닐피롤리돈(Polyvinyl pyrrolidone), 젤라틴(Gelatin), 알기네이트(Alginate), 카제인(Casein) 및 검아라비아(Gum Arabia) 중에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다.Water-soluble polymer binder is polyvinyl alcohol (Polyvinyl alcohol, PVA), starch (Starch), methoxy cellulose (Methoxy cellulose), hydroxy ethyl cellulose (Hydroxy ethylcellulose), carboxyl methyl cellulose (Carboxyl methyl) cellulose, CMC), methyl cellulose, ethyl cellulose, polyacrylate soda, acryl amide/acrylate copolymer, acrylamide/ Acryl amide/acrylate/methacrylic acid terpolymer, Polyacrylamide, Alginate soda, Polyvinyl pyrrolidone, Gelatin, Algi It may be at least one selected from nate (Alginate), casein (Casein), and gum Arabia (Gum Arabia).
수분산 바인더는 알키드 레진(Alkyd resin), 폴리아미드 에피클로로하이드린 레진(Polyamide epichlorohydrin resin), 폴리우레탄 레진(Polyurethane resin), 우레아 포름알데하이드 레진(Urea-formaldehyde resin), 멜라민 포름알데하이드 레진(Melamine-formaldehyde resin), 멜라민 우레아 포름알데하이드 레진(Melamine-urea-formaldehyde resin), 아크릴레이트 코폴리머 라텍스(Acrylate copolymer latex), 스티렌/부타디엔 코폴리머 라텍스 (Styrene/butadiene copolymer latex), 티렌/부타디엔/아크릴 코폴리머 라텍스 (Styrene/butadiene/ acryl copolymer latex), 비닐아세테이트 레진 이멀젼(Vinyl acetate resin emulsion), 비닐아세테이트/아크릴레이트 코폴리머 이멀젼(Vinyl acetate/acrylate copolymer emulsion), 스티렌/아크릴레이트 코폴리머 이멀젼 (Styrene/acrylate copolymer emulsion) 및 아크릴레이트 레진 이멀젼(Acrylate resin emulsion) 중에서 선택된 적어도 어느 하나로 형성할 수 있다.Water-dispersible binders are Alkyd resin, Polyamide epichlorohydrin resin, Polyurethane resin, Urea-formaldehyde resin, Melamine-formaldehyde resin formaldehyde resin), melamine-urea-formaldehyde resin, acrylate copolymer latex, styrene/butadiene copolymer latex, tyrene/butadiene/acrylic copolymer Latex (Styrene/butadiene/acryl copolymer latex), Vinyl acetate resin emulsion, Vinyl acetate/acrylate copolymer emulsion, Styrene/acrylate copolymer emulsion ( Styrene/acrylate copolymer emulsion) and acrylate resin emulsion (Acrylate resin emulsion) may be formed with at least one selected from the group consisting of.
전술한 바와 같은 액정 캡슐층(100)은 다수의 나노 액정 캡슐(10)을 고분자 바인더와 혼합하여 코팅용액을 제조한 후, 이를 제1 전극(40)이 형성되어 있는 제1 기판(30) 상에 코팅하고 경화시킴으로써 형성될 수 있다.The liquid
도 8은 본 발명에 따른 스마트 윈도우용 광투과 조절 패널의 제조 방법을 나타낸 공정 순서도이다.8 is a process flowchart illustrating a method of manufacturing a light transmission control panel for a smart window according to the present invention.
먼저, 일면 상에 제1 전극(40)이 형성된 제1 기판(30)과 일면 상에 제2 전극(60)이 형성된 제2 기판(50)을 준비한다(도 8(a),(b) 참조). First, a
다수의 나노 액정 캡슐(10)과 고분자 바인더가 혼합된 코팅용액을 제1 기판(30) 상에 코팅한다(도 8(c),(d) 참조).A coating solution in which a plurality of nano
이때, 제1 기판(30) 상에 코팅용액을 코팅하는 방법은 바코팅, 슬롯다이 (Slot-die) 코팅, 나이프 코팅 등을 적용할 수 있다.In this case, as a method of coating the coating solution on the
제1 기판(30) 상에 코팅용액이 코팅되면, 핫라미네이션 공정을 통해 제1 기판(30)과 제2 기판(50)을 합착한다(도 8(e) 참조).When the coating solution is coated on the
이때, 핫라미네이션 공정의 롤 온도는 90 ~ 180℃로 설정하는 것이 바람직하다. 이는, 롤 온도가 180℃보다 더 높을 경우 플라스틱 소재의 제1,2 기판에 주름이 발생되고, 90℃보다 더 낮을 경우 제1,2 기판의 합착 공정에서 밀착력이 저하될 수 있기 때문이다.At this time, the roll temperature of the hot lamination process is preferably set to 90 ~ 180 ℃. This is because, when the roll temperature is higher than 180° C., wrinkles are generated on the first and second substrates made of plastic material, and when the roll temperature is lower than 90° C., the adhesion force may be lowered in the bonding process of the first and second substrates.
전술한 공정이 완료되면, 도 8(f)와 같이 제1 전극(40)이 형성된 제1 기판(30)과 제2 전극(60)이 형성된 제2 기판(50) 사이에 액정 캡슐층(100)이 개재된 광투과 조절 패널이 완성된다.When the above-described process is completed, the liquid
이하에서는, 본 발명의 액정 캡슐층(100)을 구성하는 나노 액정 캡슐(10)의 코어 물질의 특징에 대하여 보다 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, the characteristics of the core material of the nano
참고로, 차량용 스마트 윈도우는 이의 설치 대상이 자동차임을 고려할 때, 운전자의 안전 운전을 보장할 수 있는 광 특성을 갖도록 설계되어야 한다. 만약 스마트 윈도우의 광 특성이 나쁘면 운전자의 차량 운전을 방해할 수 있고, 이는 자동차 안전 사고로 이어질 수 있기 때문이다.For reference, the smart window for a vehicle should be designed to have optical characteristics that can ensure safe driving of the driver when considering that the installation target is a car. If the light characteristics of the smart window are bad, it may interfere with the driver's driving of the vehicle, which may lead to an automobile safety accident.
여기서, 운전자의 안전 운전을 보장할 수 있는 광 특성이란, 운전자의 정면 및 측면 방향으로 충분한 가시성 확보할 수 있는 특성(이하, '요구 광특성' 이라 함)을 의미한다. 예컨대, 요구 광특성은 투과 모드시 보장되어야 하는 최소한의 광 투과율, 헤이즈(haze) 특성, 및 시야각 특성일 수 있다.Here, the optical characteristic that can ensure the driver's safe driving means a characteristic that can ensure sufficient visibility in the front and side directions of the driver (hereinafter, referred to as a 'required optical characteristic'). For example, the required optical characteristic may be a minimum light transmittance, haze characteristic, and viewing angle characteristic that must be ensured in the transmission mode.
또한, 차량용 스마트 윈도우는 이의 용도 상 상기 요구 광특성과 함께 차광 특성도 충분히 구현할 수 있어야 한다. 예컨대, 운전자의 시인성 확보와 무관한 뒷좌석 윈도우 및 상면의 썬루프 등의 경우 이러한 차광 특성이 더욱 필요할 수 있다.In addition, the smart window for a vehicle should be able to sufficiently implement the light blocking characteristics along with the required light characteristics for its purpose. For example, in the case of a rear seat window and a sunroof on the upper surface that are irrelevant to securing the driver's visibility, such a light blocking characteristic may be further required.
결국, 실질적으로 판매 가능한 스마트 윈도우를 제조하기 위해서는 전술한 바와 같이 운전자의 안전 운전을 보장할 수 있는 요구 광특성을 갖추어야 한다.As a result, in order to manufacture a practically salable smart window, as described above, it is necessary to have required optical characteristics that can ensure safe driving of the driver.
현업 기준으로, 차량용 스마트 윈도우의 요구 광특성은 투과 모드에서 약 30% 이상의 광 투과율을 구현할 수 있어야 하고, 동시에 7.0% 미만의 헤이즈(haze) 특성, 및 우수한 시야각 특성을 갖추어야 한다.As a business standard, the required optical properties of a smart window for a vehicle should be capable of realizing a light transmittance of about 30% or more in the transmission mode, and at the same time have a haze characteristic of less than 7.0%, and an excellent viewing angle characteristic.
여기서, 상기 헤이즈(haze)는 불투명도와 관련된 특성으로서 그 수치가 낮을수록 광 특성이 좋다. 그리고, 상기 우수한 시야각 특성이란 스마트 윈도우를 바라볼 때 이의 정면 방향과 측면 방향에서의 광 투과율이 거의 동일한 특성을 의미한다.Here, the haze is a characteristic related to opacity, and the lower the value, the better the optical characteristic. In addition, the excellent viewing angle characteristic means that the light transmittance in the front direction and the side direction of the smart window is almost the same when looking at the smart window.
또한, 차량용 스마트 윈도우는 이처럼 투과 모드일 때 차량 운전자의 정면/측면/후면/상면 방향의 투과도와 시인성을 충분히 확보할 수 있으면서, 동시에 차광 모드에서는 높은 차광률을 구현할 수 있어야 상품으로서 가치를 갖게 된다. 여기서, 상기 높은 차광률이란 약 10% 이하의 광 투과율을 의미힌다.In addition, the smart window for a vehicle has a value as a product when it can sufficiently secure the transmittance and visibility of the vehicle driver in the front/side/rear/top direction in the transmission mode, and at the same time realize a high light blocking rate in the light blocking mode. . Here, the high light blocking rate means a light transmittance of about 10% or less.
본 발명의 광투과 조절 패널은 차광 모드에서는 종래 액정 기반 광투과 조절 장치보다 훨씬 높은 차광률을 구현할 수 있으면서도, 또한 투과 모드에서는 요구 광특성에 부합하는 광 투과율을 구현할 수 있다.The light transmittance control panel of the present invention can implement a much higher light blocking rate than the conventional liquid crystal-based light transmittance control device in the light blocking mode, and also implement the light transmittance that meets the required light characteristics in the transmission mode.
더 나아가, 본 발명의 광투과 조절 패널은 종래 광투과 조절 장치 대비 더욱 향상된 헤이즈(haze) 특성, 시야각 특성, 및 중간 그레이(Gray) 특성을 구현할 수 있다.Furthermore, the light transmission control panel of the present invention can implement more improved haze characteristics, viewing angle characteristics, and intermediate gray characteristics compared to the conventional light transmission control device.
그리고, 본 발명에 따른 광투과 조절 패널의 전술한 광학 성능은 나노 액정 캡슐(10)의 사이즈, 이색성 염료(13)의 농도, 액정의 굴절률 이방성(Δn) 값, 및 액정의 배열 형태 등이 유기적으로 조합됨으로써 구현된다. 이하에서는 이에 대해 상세히 설명하도록 한다.And, the above-described optical performance of the light transmission control panel according to the present invention is the size of the nano
(1) 나노 액정 캡슐(10)의 사이즈(1) Size of the nano liquid crystal capsule (10)
액정 캡슐층(100)을 구성하는 다수의 나노 액정 캡슐(10)은 50nm ~ 200nm의 평균 입도를 갖도록 형성된다. 환언하면, 다수의 나노 액정 캡슐(10)은 다양한 크기의 입도 분포를 갖되, 이러한 나노 액정 캡슐들(10)의 다양한 입도의 평균값(즉, 평균 입도)는 50nm ~ 200nm에 포함되도록 구성된다.A plurality of nano
그리고, 나노 액정 캡슐들(10)은 고분자 매트릭스(20) 내부에 30 ~ 70%의 충진률로 분산되게 배치된다.In addition, the nano
본 발명의 액정 캡슐층(100)은 나노 액정 캡슐(10)이 이와 같은 크기 및 충진율로 형성됨으로써 종래 통상의 액정 대비 차별화된 광학적 특성을 발현하게 된다.In the liquid
도 2 및 도 3을 참조하여, 본 발명에 따른 액정 캡슐층(100)의 차별화된 광학적 특성에 대해 상세히 설명하도록 한다.2 and 3, the differentiated optical characteristics of the liquid
도 2는 나노 이멀젼과 마이크로 이멀젼의 비교 실험예로서, 도 2의 좌측 바이알 병에 담겨있는 시료는 나노 액정 캡슐(10)을 100㎚의 평균 직경 사이즈로 변형시킨 나노 이멀젼(Nano Emulsion)이고, 우측 바이알 병에 담겨있는 시료는 1.0㎛의 평균 직경 사이즈를 갖는 액정 캡슐로 이루어진 마이크로 이멀젼(Micro Emulsion)이다.2 is a comparative experimental example of the nano-emulsion and the micro-emulsion. The sample contained in the vial bottle on the left of FIG. 2 is a nano-emulsion in which the nano
도 2의 비교 실험 예에서 명확히 나타나듯이, 좌측의 나노 이멀젼 시료는 투명하게 보이는 반면, 우측의 마이크로 이멀젼 시료는 백색으로 불투명하게 보이는 것을 알 수 있다.As clearly shown in the comparative experimental example of FIG. 2 , it can be seen that the nano-emulsion sample on the left looks transparent, while the micro-emulsion sample on the right looks white and opaque.
본 발명의 발명자는 도 2와 같은 비교 실험을 통해, 어떤 매질 속에 포함되어 있는 입자의 크기에 따라 그 매질을 통과할 때 빛은 산란되기도 하고 또는 아무런 영향도 받지 않고 그대로 통과하기도 한다는 사실을 확인할 수 있었다.The inventors of the present invention can confirm the fact that, through a comparative experiment as shown in FIG. 2, light is scattered or passes through the medium without any influence depending on the size of the particles contained in the medium. there was.
특히, 액정 캡슐을 가시광선의 파장보다 작은 나노 사이즈(구체적으로, 가시광선 최대 파장의 1/4 이하로 작은 평균 직경 사이즈)로 형성하게 되면 해당 시료로 입사되는 가시광선의 일부가 온전히 투과됨을 알 수 있었고, 바람직하게는 나노 액정 캡슐(10)을 100nm 이하의 평균 직경 사이즈로 형성하였을 때 산란이 거의 일어나지 않아, 대부분의 입사광이 그대로 투과됨을 알 수 있었다.In particular, when the liquid crystal capsule is formed in a nano size smaller than the wavelength of visible light (specifically, the average diameter size is smaller than 1/4 of the maximum wavelength of visible light), part of the visible light incident on the sample is completely transmitted. , Preferably, when the nano
도 3(a)는 본 발명에 따른 나노 액정층의 표면을 분석한 주사전자현미경 (SEM) 사진으로서, 다수의 구멍(Hole) 형태로 분산되어 있는 것들이 본 발명의 나노 액정 캡슐(10)에 해당한다. 그리고, 도 3(b)는 도 3(a)의 나노 캡슐의 입도 분포를 나타낸 분석 데이터이다.3 (a) is a scanning electron microscope (SEM) photograph of the surface of the nano liquid crystal layer according to the present invention, those dispersed in the form of a plurality of holes correspond to the nano
도 3(a)에서, 나노 액정 캡슐(10)의 크기가 일정하지 않고 다양하게 나타나는 이유는 나노 액정 캡슐들(10)의 사이즈가 어느 정도의 사이즈 입도 분포를 가지고 있기 때문이다.In Figure 3 (a), the reason that the size of the nano
즉, 도 3(b)의 나노 액정 캡슐 입도 분포 데이터에서 알 수 있듯이, 나노 액정 캡슐들(10)의 평균 입도는 약 120㎚ 정도이고, 일부 작은 사이즈의 나노 액정 캡슐은 80㎚ 정도이며, 일부 큰 사이즈의 나노 캡슐은 300nm 정도로 구성되는 입도 분포를 갖는다.That is, as can be seen from the nano liquid crystal capsule particle size distribution data of FIG. 3 ( b ), the average particle size of the nano
이러한 나노 액정 캡슐들(10)은 서로 붙어있거나 밀집되어 있지 않고 대부분이 상호 어느 정도의 간격을 두고 고분자 매트릭스(20) 내부에 분산되어 있는 구조로 배치된다.These nano-
본 발명의 광투과 조절 패널은 이처럼 나노 액정 캡슐들(10)을 200nm 이하의 평균 직경 사이즈로 형성하는 구성과, 각 나노 액정 캡슐들(10)이 서로 붙어있지 않고 어느 정도의 거리를 두고 떨어져 있는 상태로 분산 배치되게 구성함으로써, 액정 캡슐층(100)으로 입사되는 광이 산란되지 않고 대부분 투과할 수 있게 된다.The light transmission control panel of the present invention has a configuration in which the nano
만약 나노 액정 캡슐(10)의 평균 입도를 200nm 이하로 구성하였는데, 나노 액정 캡슐(10) 간의 거리 즉, 나노 액정 캡슐의 충진율을 종래 전기영동 방식 또는 마이크로 액정캡슐 방식과 같이 80% 이상으로 밀집되게 구성한다면, 산란도가 증가하여 초기 상태가 불투명한 상태를 나타내게 되어 전술한 요구 광특성이 저하된다.If the average particle size of the nano
구체적으로, 본 발명 출원인은 다수 회의 실험을 통해, 나노 액정 캡슐(10)이 고분자 매트릭스(20) 내부에 30 ~ 70 % 범위 내의 충진율을 갖으며 분산되게 배치할 경우 투명한 초기 상태를 구현할 수 있음을 확인할 수 있었다.Specifically, the applicant of the present invention, through a number of experiments, the nano
참고로, 본 발명에서 사용하는 용어 '충진율 내지 조밀도'란 고분자 매트릭스(20) 내부에서 나노 액정 캡슐(10)이 차지하는 공간의 분율로서, 액정 캡슐층(100)의 총부피 대비 나노 액정 캡슐(10)이 차지하는 부피%를 의미한다.For reference, the term 'filling rate to density' used in the present invention is a fraction of the space occupied by the nano
그리고 나노 액정 캡슐(10)의 최대 평균 입도를 200nm로 한정한 이유는 평균입도 변화에 따른 실험결과 나노 액정 캡슐(10)의 평균 입도가 200nm 이상으로 커지게 되면 나노 액정 캡슐(10)의 충진율 변화와 무관하게 액정 캡슐층(100)의 산란도가 크게 증가하여 광 특성이 현저히 떨어지기 때문이다.And the reason for limiting the maximum average particle size of the nano
(2) 이색성 염료(13)의 농도(2) Concentration of dichroic dye (13)
참고로, 종래 액정 기반 스마트 윈도우용 광 조절 장치는 통상적으로 셀 갭 두께를 5 ~ 15㎛로 형성하고, 이때 이색성 염료(13)의 농도는 최대 1.5 중량% 이하로 이루어지는 것이 일반적이었다. 이는, 종래 액정 기반의 스마트 윈도우용 광 조절 장치는 이색성 염료(13)의 농도가 1.5 중량%를 초과하면 전술한 요구 광특성을 만족시킬 수 없기 때문이다. 이에 따라 소비자 요구에 부합하는 차광 성능을 구현할 수 없는 한계가 있었다.For reference, conventional liquid crystal-based light control devices for smart windows typically form a cell gap thickness of 5 to 15 μm, and in this case, the concentration of the
만약, 요구 광특성을 만족하면서 동시에 이색성 염료(13)의 농도가 1.5 중량%보다 많기 위해서는 셀 갭의 두께를 5㎛보다 얇게 형성해야 했다. 그런데, 셀 갭의 두께를 이처럼 5㎛미만으로 형성하면 광 조절 장치의 내구성이 크게 저하되는 문제점이 발생한다.If the required optical properties are satisfied and the concentration of the
반면, 본 발명에 따른 광투과 조절 패널은 액정 캡슐층(100)(즉, 셀 갭)의 두께 5.0 ~ 15.0㎛에서 이색성 염료(13)의 농도를 종래보다 훨씬 많은 수준으로 혼합하더라도, 전술한 요구 광특성을 만족시킬수 있다.On the other hand, the light transmission control panel according to the present invention mixes the concentration of the
구체적으로, 본 발명의 이색성 염료(13)는 코어 물질의 총중량 대비 2.0 ~ 12.0 중량%로 이루어질 수 있다.Specifically, the
따라서, 본 발명에 따른 광투과 조절 패널은 투과 모드일 때는 차량 운전자의 정면/측면/후면/상면 방향의 투과도와 시인성을 충분히 확보할 수 있으면서, 차광 모드에서는 차광률을 크게 높일 수 있어 스마트 윈도우 상품으로서 가치를 극대화할 수 있게 되었다.Therefore, the light transmission control panel according to the present invention can sufficiently secure the transmittance and visibility of the front/side/rear/top direction of the vehicle driver in the transmission mode, and greatly increase the light blocking rate in the light blocking mode, which is a smart window product. value can be maximized.
이와 같이 스마트 윈도우용 광투과 조절 패널의 성능은 전술한 나노 액정 캡슐(10)의 사이즈, 이색성 염료(13)의 농도, 후술할 액정의 굴절률 이방성값, 액정의 배열 형태, 및 액정 캡슐층의 코팅 두께를 제어함으로써 가능해지는 것이다.As such, the performance of the light transmission control panel for the smart window is the size of the nano
(3) 액정의 굴절률 이방성값(Δn) 및 액정의 배열 형태(3) Refractive index anisotropy value (Δn) of liquid crystal and arrangement of liquid crystal
본 발명의 나노 액정 캡슐(10)을 구성하는 액정(11)은 양(Positive)의 유전율 이방성(Dielectric Anisotropy, Δε) 성질을 갖는 액정으로 이루어진다.The
그리고, 나노 액정 캡슐(10)을 구성하는 액정(11)은 굴절률 이방성(Δn)이 0.01 ~ 0.18 인 것을 특징으로 한다.And, the
본원 발명자는 나노 액정 캡슐(10)의 입도를 50nm ~ 200nm로 형성하고, 이색성 염료(13)의 농도를 2.0 ~ 12.0 중량%로 형성할 때, 나노 액정 캡슐(10)을 구성하는 액정(11)의 굴절률 이방성(Δn)을 0.01 ~ 0.18로 형성함으로써, 전술한 요구 광특성을 만족시킬 수 있음을 알아냈다.When the present inventor forms the particle size of the nano
바람직하게는, 나노 액정 캡슐(10)을 구성하는 액정(11)의 굴절률 이방성(Δn)은 0.01 ~ 0.16이고, 보다 바람직하게는 0.01 ~ 0.14이고, 보다 더 바람직하게는 0.01 ~ 0.12로 형성될 수 있다.Preferably, the refractive index anisotropy (Δn) of the
이는, 나노 액정 캡슐(10)을 구성하는 액정(11)의 굴절률 이방성(Δn)이 0.18을 초과하면, 전술한 요구 광특성을 만족할 수 없게 되기 때문이다.This is because, when the refractive index anisotropy (Δn) of the
즉, 액정(11)의 굴절률 이방성(Δn)이 0.18을 초과하면, 그 값이 커질 수록 이에 비례하여 헤이즈값이 7.0% 이상으로 커지게 되고, 투과 모드에서 투과율값이 30.0%보다 크게 낮아지게 되며, 우수한 시인성을 구현할 수 없게 된다.That is, if the refractive index anisotropy (Δn) of the
그리고, 나노 액정 캡슐(10)을 구성하는 액정(11)의 굴절률 이방성(Δn)이 0.01보다 작으면 액정 분자(11) 모양의 변형이 발생된다. 상기 경우 이색성 염료(13)는 전압 인가에 따른 액정 분자(11)의 배열에 연동하여 쉽게 배열되지 못하여 스마트 윈도우 기능(즉, 차광모드 및 투과모드의 제어)을 구현하기 어렵게 된다.And, when the refractive index anisotropy (Δn) of the
결국, 본 발명의 스마트 윈도우용 광투과 조절 패널은 나노 액정 캡슐(10)의 사이즈, 이색성 염료(13)의 농도 및 액정(11)의 굴절률 이방성(Δn)을 전술한 조건으로 제어할 때, 차량용 스마트 윈도우에 요구되는 최선의 광특성을 만족시킬 수 있게 되고, 종래 액정 기반 스마트 윈도우와 대비하여 기술적 우위의 효과 및 장점을 갖게 된다.After all, the light transmission control panel for a smart window of the present invention controls the size of the nano
참고로, 광투과 조절 장치를 차량에 설치할 경우, 이러한 광투과 조절 장치는 필름 형태로 제작되어야 하고, 이에 따라 광투과 조절 장치의 기판은 고분자 수지 재질의 플라스틱 기판이 사용되어야 한다.For reference, when the light transmission control device is installed in a vehicle, the light transmission control device must be manufactured in the form of a film, and accordingly, a plastic substrate made of a polymer resin must be used for the substrate of the light transmission control device.
그런데, 종래 액정 기반 스마트 윈도우용 광 조절 장치는 이러한 플라스틱 기판을 사용할 경우, 액정셀 갭 유지를 위한 스페이서 삽입 등의 이유로 헤이즈 특성이 8.5 ~ 9.5% 수준으로 크게 증가하여 스마트 윈도우의 광 특성이 저하되는 문제점이 있었다.However, in the case of using a conventional liquid crystal-based light control device for a smart window, when such a plastic substrate is used, the haze characteristic is greatly increased to 8.5 ~ 9.5% level due to the insertion of a spacer to maintain the liquid crystal cell gap, and the optical characteristic of the smart window is deteriorated. There was a problem.
본 발명의 액정 캡슐층(100)의 액정 분자들(11)은 배향 처리되지 않은 상태로 구비되는 것을 특징으로 한다.The
참고로, 종래 액정 기반 광투과 조절 장치는 배향막을 이용하여 액정 분자가 특정 방향으로 배향하도록 처리한 상태로 형성된다. 즉, 종래 액정 기반 광투과 조절 장치는 기판의 일면에 배향막을 형성하고 러빙하여 액정 분자들이 특정 방향으로 배향되도록 구성된다.For reference, the conventional liquid crystal-based light transmittance control device is formed in a state in which the liquid crystal molecules are aligned in a specific direction using an alignment layer. That is, the conventional liquid crystal-based light transmission control device is configured to form an alignment layer on one surface of a substrate and rub the liquid crystal molecules to align in a specific direction.
반면, 본 발명의 액정 캡슐층(100)의 액정(11)은 이처럼 종래 액정 기반 광투과 조절 장치의 배향막에 의한 배향 처리 없이 형성된다.On the other hand, the
구체적으로, 나노 액정 캡슐(10)의 액정 분자들(11)은 초기 상태(즉, 전압 비인가 상태)에서는 도 1 또는 도 4, 도 5와 같이 다수의 상이한 방향으로 배열되어 될 수 있다.Specifically, the
바람직하게는, 나노 액정 캡슐(10)의 액정 분자들(11)의 적어도 일부는 초기 상태에서는 대칭 구조로 배열될 수 있다.Preferably, at least some of the
보다 바람직하게는, 나노 액정 캡슐(10)의 액정 분자들(11)의 적어도 일부는 초기 상태(즉, 전압 비인가 상태)에서는 도 4 및 도 5와 같이 방사형(radial shape)으로 배열될 수 있다.More preferably, at least some of the
본 발명의 액정 캡슐층(100)은 이처럼 액정들(11)이 배향 처리되지 않고, 다양한 방향으로 배열된 형태로 구성됨으로써, 종래 액정 기반 광투과 조절 장치 대비 우수한 시야각 특성을 구현할 수 있게 된다. 여기서, 상기 우수한 시야각 특성은 스마트 윈도우의 측면 방향에서의 광 투과율이 정면 방향과 큰 차이가 없는 것을 의미한다. 또한, 본 발명의 광투과 조절 패널의 우수한 시야각 특성은 전술한 나노 액정 캡슐(10)의 크기 및 충진율에 따른 차별화된 광학적 특성에도 기인한다.In the liquid
도 5는 본 발명에 따른 스마트 윈도우용 광투과 조절 패널의 양방향 광 투과 기능을 측정한 contour chart이다.5 is a contour chart in which the bidirectional light transmission function of the light transmission control panel for a smart window according to the present invention is measured.
구체적으로, 도 5(a)는 인가전압 0V, 도 5(b)는 인가전압 20V, 도 5(c)는 인가전압 40V, 도 5(d)는 인가전압 70V일 때, 본 발명에 따른 광투과 조절 패널의 양방향 광 투과율 특성(Bi-directional Transmission Function; BDTF) 측정 결과를 각각 나타낸 것이다.Specifically, when Fig. 5(a) shows an applied voltage of 0V, Fig. 5(b) shows an applied voltage of 20V, Fig. 5(c) shows an applied voltage of 40V, and Fig. 5(d) shows an applied voltage of 70V, the light according to the present invention Bi-directional transmission function (BDTF) measurement results of the transmission control panel are respectively shown.
도 5에서 유추할 수 있듯이, 본 발명에 따른 광투과 조절 패널은 광 투과율에 대한 시야각 특성이 우수한 것을 알 수 있다.As can be inferred from FIG. 5 , it can be seen that the light transmittance control panel according to the present invention has excellent viewing angle characteristics with respect to light transmittance.
다음의 표 1은 본 발명에 따른 embodiment 1 ~ 7의 헤이즈(haze), 차광모드시 광 투과율, 및 투과모드시 광 투과율을 나타낸 실험 데이터이다. 참고로, 표 1은 각 측정 항목의 결과값에서 소수점 버림한 것을 나타낸 것이다.The following Table 1 is experimental data showing haze, light transmittance in the light blocking mode, and light transmittance in the transmission mode of Embodiments 1 to 7 according to the present invention. For reference, Table 1 shows that the decimal point is rounded off from the result value of each measurement item.
표 1의 embodiment 1 ~ 7에서, 이색성 염료(13)의 종류, 나노 액정 캡슐(10)의 평균 입도, 액정 캡슐층(100)의 두께, 액정(11)의 굴절률 이방성(Δn) 및 액정(11)의 배열 형태는 모두 동일하게 형성하였고, 다만 이색성 염료(13)의 농도만 각각 다르게 형성하였다.In embodiments 1 to 7 of Table 1, the type of the
구체적으로, 표 1의 embodiment 1 ~ 7에서, 이색성 염료(13)는 Mitsui Fine Chemical 사의 S-428(블랙)을 사용하였고, 나노 액정 캡슐(10)의 평균 입도는 150nm로 형성하였고, 액정 캡슐층(100)의 두께는 10㎛로 형성하였고, 액정(11)의 굴절률 이방성(Δn)은 0.17로 형성하였으며, 나노 액정 캡슐(10)의 액정 분자들(11)은 초기 상태(즉, 전압 비인가 상태)에서 방사형(radial shape)으로 배열되게 형성하였다.Specifically, in embodiments 1 to 7 of Table 1, S-428 (black) manufactured by Mitsui Fine Chemical was used as the
표 1에서 embodiment 1의 이색성 염료(13) 농도는 4중량%이고, embodiment 2의 이색성 염료(13) 농도는 5중량%이고, embodiment 3의 이색성 염료(13) 농도는 6중량%이고, embodiment 4의 이색성 염료(13) 농도는 7중량%이고, embodiment 5의 이색성 염료(13) 농도는 8중량%이고, embodiment 6의 이색성 염료(13) 농도는 9중량%이고, embodiment 7의 이색성 염료(13) 농도는 10중량%이다.In Table 1, the concentration of the
표 1의 'Ton(Sat.)'는 투과 모드의 구동을 위해 인가된 전압으로서, 인가 전압이 높아질수록 광 투과율가 점차 증가하다 더 이상 높아지지 않은 수준의 전압 즉, 포화 전압(Saturation Voltage)을 의미한다. 표 1의 embodiment 1 ~ 7은 70V에서 포화 전압의 특성을 나타냈다. 따라서, 표 1의 'Ton(Sat.)'은 인가전압 70V에서의 광 투과율을 나타낸 것이다.'T on (Sat.)' in Table 1 is a voltage applied for driving the transmission mode, and as the applied voltage increases, the light transmittance gradually increases. it means. Embodiments 1 to 7 of Table 1 show the characteristics of the saturation voltage at 70V. Therefore, 'T on (Sat.)' in Table 1 indicates the light transmittance at an applied voltage of 70V.
표 1의 'Ton(0V)' 항목은 전압을 인가하지 않은 상태에서의 광 투과율(즉, 차광 모드)을 나타낸 것이다.The item 'T on (0V)' in Table 1 shows the light transmittance (ie, light blocking mode) in a state where no voltage is applied.
표 1에서 확인할 수 있듯이, 차광 모드에서는 광 투과율 7% 이하의 높은 차광률을 나타내고, 특히 광 투과율 2 ~ 4%의 높은 차광률을 구현하더라도 투과 모드에서는 차량용 스마트 윈도우의 요구 광특성에 부합하는 최소 투과율(30%) 이상의 특성을 나타내는 것을 알 수 있다.As can be seen in Table 1, in the light blocking mode, a high light blocking rate of 7% or less of light transmittance is achieved. It can be seen that a characteristic of transmittance (30%) or more is exhibited.
또한, 헤이즈(Haze) 역시 5% 수준의 매우 낮은 값을 나타내는 것을 알 수 있다.In addition, it can be seen that the haze also exhibits a very low value of 5% level.
결국, 본 발명에 따른 스마트 윈도우용 광투과 조절 패널에 의하면, 종래 액정 기반 광투과 조절 장치보다 훨씬 많은 양의 이색성 염료(13)를 사용하여 차광 성능을 크게 높이더라도, 투과 모드에서 차량용 스마트 윈도우의 요구 광특성에 부합하는 성능을 구현할 수 있고, 더 나아가 종래 스마트 윈도우 대비 더 향상된 시야각 특성, 및 중간 그레이(Gray) 구동 특성을 구현할 수 있다.As a result, according to the light transmission control panel for a smart window according to the present invention, even if the light blocking performance is greatly improved by using a much larger amount of the
한편, 표 1의 embodiment 1 ~ 7에서, 액정(11)의 굴절률 이방성(Δn)은 0.17로 형성하였는데, 만약 0.17보다 더 낮은 값으로 형성할 경우 표 1의 Haze 특성 및 투과 모드에서의 광 투과율 특성이 더 향상될 수 있다.On the other hand, in embodiments 1 to 7 of Table 1, the refractive index anisotropy (Δn) of the
다음의 표 2는 비교예 1 ~ 3의 헤이즈(haze), 차광모드시 광 투과율, 및 투과모드시 광 투과율을 나타낸 실험 데이터이다. 참고로, 표 2는 각 측정 항목의 결과값에서 소수점 버림한 것을 나타낸 것이다.Table 2 below is experimental data showing haze, light transmittance in light blocking mode, and light transmittance in transmission mode of Comparative Examples 1 to 3. For reference, Table 2 shows that the decimal point is rounded off from the result value of each measurement item.
표 2의 비교예 1 ~ 3에서, 이색성 염료(13)의 종류, 나노 액정 캡슐(10)의 평균 입도, 액정 캡슐층(100)의 두께, 및 액정(11)의 배열 형태는 표 1의 embodiment 1 ~ 7과 모두 동일하게 형성하였다.In Comparative Examples 1 to 3 of Table 2, the type of the
특히, 표 2의 비교예 1 ~ 3은 표 1의 embodiment 1 ~ 7과 대비하여 액정(11)의 굴절률 이방성(Δn)을 다르게 형성하였다. 구체적으로, 표 2의 비교예 1 ~ 3에서, 액정(11)의 굴절률 이방성(Δn)은 모두 0.27로 형성하였다.In particular, Comparative Examples 1 to 3 of Table 2 formed differently the refractive index anisotropy (Δn) of the
그리고, 표 2에서 비교예 1의 이색성 염료(13) 농도는 6중량%이고, 비교예 2의 이색성 염료(13) 농도는 7중량%이고, embodiment 3의 이색성 염료(13) 농도는 8중량%이다.And, in Table 2, the concentration of the
표 2에서 확인할 수 있듯이, 광 투과율 2 ~ 4%의 높은 차광률을 구현하면, 투과 모드에서 광 투과율이 30%이하로 떨어져 차량용 스마트 윈도우의 요구 광특성에 부합하는 최소 투과율(30%)을 만족하지 못하게 된다.As can be seen in Table 2, if a high shading rate of 2 to 4% of light transmittance is implemented, the light transmittance falls below 30% in transmission mode, which satisfies the minimum transmittance (30%) that meets the required light characteristics of smart windows for vehicles. can't do it
또한, 헤이즈(Haze) 역시 9% 수준의 매우 높은 값을 나타내는 것을 알 수 있으며, 이는 종래 액정 기반 광투과 조절 장치의 헤이즈와 유사한 값이다.In addition, it can be seen that the haze also exhibits a very high value of 9%, which is similar to the haze of the conventional liquid crystal-based light transmission control device.
도 6은 본 발명에 따른 스마트 윈도우용 광투과 조절 패널의 차광 모드 동작을 나타낸 단면도이다. 도 7은 본 발명에 따른 스마트 윈도우용 광투과 조절 패널의 투과 모드 동작을 나타낸 단면도이다.6 is a cross-sectional view showing the light blocking mode operation of the light transmission control panel for a smart window according to the present invention. 7 is a cross-sectional view showing the transmission mode operation of the light transmission control panel for a smart window according to the present invention.
이하에서는, 도 6 및 도 7을 참조하여 차광 모드 및 투과 모드 동작에 대하여 설명하도록 한다.Hereinafter, the light blocking mode and transmission mode operations will be described with reference to FIGS. 6 and 7 .
제1 전극(40)과 제2 전극(60)에 전압이 인가되지 않은 상태일 경우, 입사광의 대부분이 이색성 염료(13)에 의해 흡수되어 차광 모드가 구동된다(도 6 참조).When no voltage is applied to the
제1 전극(40)과 제2 전극(60)에 전압이 인가될 경우, 나노 액정 캡슐(10) 내의 다수의 액정(11)과 이색성 염료(13)에 수직 전계가 인가되어 액정 분자(11)들이 전계 방향을 따라 배열된다.When a voltage is applied to the
그리고, 액정 분자(11)의 배열에 연동하여, 이색성 염료(13) 역시 전계 방향을 따라 배열되어 입사광을 투과시키는 투과 모드가 구동된다(도 7 참조).And, in conjunction with the arrangement of the
참고로, 인가전압의 크기에 따른 투과 모드의 구동 특성을 살펴보면, 인가 전압이 점차 높아질수록 광 투과율이 점진적으로 증가하는 특성을 나타내고, 이에 따라 우수한 중간 그레이(Gray) 특성을 구현할 수 있다.For reference, looking at the driving characteristics of the transmission mode according to the magnitude of the applied voltage, the light transmittance gradually increases as the applied voltage gradually increases, and thus excellent intermediate gray characteristics can be realized.
이후, 인가전압이 포화 전압(Saturation Voltage)에 도달하면 광 투과율이 더 이상 증가하지 않고 멈추게 된다.Thereafter, when the applied voltage reaches a saturation voltage, the light transmittance does not increase any more and stops.
전술한 바와 같은 본 발명의 광투과 조절 패널은 다음과 같은 형태로 차량용 스마트 윈도우에 적용될 수 있다.The light transmission control panel of the present invention as described above may be applied to a smart window for a vehicle in the following form.
도 9는 본 발명의 광투과 조절 패널을 구비하는 차량용 스마트 윈도우의 단면도이다.9 is a cross-sectional view of a smart window for a vehicle having a light transmission control panel of the present invention.
일 실시예에 따르면, 본 발명의 광투과 조절 패널은 도 9와 같이 2중 구조의 윈도우 사이에 개재되는 구조로 설치될 수 있다.According to an embodiment, the light transmission control panel of the present invention may be installed in a structure interposed between windows having a double structure as shown in FIG. 9 .
상기 경우, 차량용 스마트 윈도우는 판형의 제1 윈도우(200), 상기 제1 윈도우(200)와 합착되는 판형의 제2 윈도우(210), 및 제1 윈도우(200)와 제2 윈도우(210) 사이에 개재되는 본 발명의 광투과 조절 패널(500)로 구성될 수 있다.In this case, the vehicle smart window includes a plate-shaped
바람직하게는, 차량용 스마트 윈도우는 제1 윈도우(200)의 일면 상에 형성되는 제1 점착층(300), 및 제2 윈도우(210)의 일면 상에 형성되는 제2 점착층(310)을 더 포함할 수 있다.Preferably, the smart window for a vehicle further includes a first
상기 경우, 제1 윈도우(200), 광투과 조절 패널(500), 및 제2 윈도우(210)는 제1,2 점착층(300,310)에 의해 상호 접합 고정될 수 있다.In this case, the
그리고, 제1 점착층(300) 및 제2 점착층(310)은 PVB(Polyvinyl Butyral), EVA(Ethylene Vinyl Acetate), PSA(Pressure Sensitive Adhesive), OCA (Optically Clear Adhesive), 및 UV(Ultra-Violet) 점착제 중에서 선택된 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다.And, the first
그리고, 제1 윈도우(200), 제2 윈도우(210), 및 광투과 조절 패널(500)은 제1,2 점착층(300,310)을 고온 고압의 환경에 노출시킴으로써 상호 접합 고정될 수 있다. 이때, 자동차 유리제조 공정은 100℃ 이상의 고온과, 5기압 이상의 고압 공정이 진행되는 것일 수 있다.In addition, the
그리고, 제1 윈도우(200) 및 제2 윈도우(210)는 강화 유리, 투명한 엔지니어링 플라스틱, 또는 방탄 유리일 수 있다.In addition, the
또 다른 실시예에 따르면, 본 발명의 스마트 윈도우용 광투과 조절 패널(500)은 차량에 설치되는 윈도우의 일면 상에 부착될 수 있다.According to another embodiment, the light
전술한 바와 같이, 본 발명의 광투과 조절 패널은 특히 차량용 스마트 윈도우에 매우 적합하게 적용될 수 있다. 이는 본 발명의 광투과 조절 패널은 매우 높은 차광률을 구현할 수 있으면서, 또한 차량용 스마트 윈도우에 필수적으로 요구되는 광 특성(즉, 앞서 설명한 요구 광특성)도 함께 만족시킬 수 있기 때문이다.As described above, the light transmission control panel of the present invention can be particularly suitably applied to a smart window for a vehicle. This is because the light transmittance control panel of the present invention can realize a very high light blocking rate, and also satisfy the light characteristics essential for the smart window for a vehicle (ie, the required light characteristics described above).
따라서, 차량용 스마트 윈도우 이외에 다른 대상(예컨대, 특정 건축물의 스마트 윈도우)이 이러한 요구 광특성을 필요로 한다면, 본 발명의 광투과 조절 패널은 차량뿐만 아니라 이와 같은 다른 대상에도 적용될 수 있음은 물론이다.Therefore, if an object other than the vehicle smart window (eg, a smart window of a specific building) requires such a required light characteristic, the light transmission control panel of the present invention can be applied to other objects as well as the vehicle.
상기에서 본 발명의 바람직한 실시예가 특정 용어들을 사용하여 설명 및 도시되었지만 그러한 용어는 오로지 본 발명을 명확히 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 실시예 및 기술된 용어는 다음의 청구범위의 기술적 사상 및 범위로부터 이탈되지 않고서 여러가지 변경 및 변화가 가해질 수 있는 것은 자명한 일이다. 이와 같이 변형된 실시예들은 본 발명의 사상 및 범위로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 본 발명의 청구범위 안에 속한다고 해야 할 것이다.In the above, preferred embodiments of the present invention have been described and illustrated using specific terms, but such terms are only for clearly describing the present invention, and the embodiments and described terms of the present invention are the spirit and scope of the following claims. It is obvious that various changes and changes can be made without departing from it. Such modified embodiments should not be separately understood from the spirit and scope of the present invention, but should be considered to fall within the scope of the claims of the present invention.
10: 나노 액정 캡슐
11: 액정
13: 이색성 염료
15: 쉘 물질
20: 고분자 매트릭스
30: 제1 기판
40: 제1 전극
50: 제2 기판
60: 제2 전극
100: 액정 캡슐층
500: 광투과 조절 패널10: nano liquid crystal capsule 11: liquid crystal
13: dichroic dye 15: shell material
20: polymer matrix 30: first substrate
40: first electrode 50: second substrate
60: second electrode 100: liquid crystal capsule layer
500: light transmission control panel
Claims (18)
일면 상에 제1 전극이 형성된 제1 기판; 일면 상에 제2 전극이 형성된 제2 기판; 및 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 구비되는 액정 캡슐층;을 포함하고,
상기 액정 캡슐층은, 다수의 나노 액정 캡슐; 및 상기 다수의 나노 액정 캡슐이 내부에 배치되어 있는 고분자 매트릭스;를 포함하고,
상기 나노 액정 캡슐은, 양의 유전율 이방성을 갖는 다수의 액정과 이색성 염료를 포함한 코어 물질; 및 상기 코어 물질의 외벽을 형성하는 쉘 물질로 이루어지며,
상기 다수의 나노 액정 캡슐의 평균 입도는 50nm ~ 200nm이고,
상기 이색성 염료는 상기 코어 물질의 총중량 대비 2.0 ~ 12.0 중량%로 이루어지며,
상기 액정의 굴절률 이방성(Δn)은 0.01 ~ 0.18이며,
상기 제1 전극은 인듐 주석 산화물, 인듐 아연 산화물, 아연 산화물, 주석 산화물, 불소가 도핑된 주석 산화물, 은나노 와이어, 그래핀 및 PEDOT:PSS 중에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함하도록 형성되며,
상기 광투과 조절 패널은 7% 미만의 헤이즈, 투과 모드에서 30% 이상의 투과도 및 차광 모드에서 7% 이하의 투과도를 갖는 것을 특징으로 하는 스마트 윈도우용 광투과 조절 패널.
In the light transmission control panel for a smart window,
a first substrate having a first electrode formed on one surface thereof; a second substrate having a second electrode formed on one surface thereof; and a liquid crystal capsule layer provided between the first substrate and the second substrate;
The liquid crystal capsule layer, a plurality of nano liquid crystal capsules; and a polymer matrix in which the plurality of nano liquid crystal capsules are disposed.
The nano liquid crystal capsule may include a core material including a plurality of liquid crystals having positive dielectric anisotropy and a dichroic dye; and a shell material forming an outer wall of the core material,
The average particle size of the plurality of nano liquid crystal capsules is 50 nm to 200 nm,
The dichroic dye consists of 2.0 to 12.0 wt% based on the total weight of the core material,
The refractive index anisotropy (Δn) of the liquid crystal is 0.01 to 0.18,
The first electrode is formed to include at least one selected from indium tin oxide, indium zinc oxide, zinc oxide, tin oxide, fluorine-doped tin oxide, silver nanowire, graphene, and PEDOT:PSS,
The light transmission control panel is a light transmission control panel for a smart window, characterized in that it has a haze of less than 7%, a transmittance of 30% or more in a transmission mode, and a transmittance of 7% or less in a light blocking mode.
상기 광투과 조절 패널은 차광 모드에서 4% 미만의 투과도를 갖는 것을 특징으로 하는 스마트 윈도우용 광투과 조절 패널.
The method of claim 1,
The light transmission control panel is a light transmission control panel for a smart window, characterized in that having a transmittance of less than 4% in the light blocking mode.
상기 다수의 액정의 적어도 일부는 차광 모드에서는 다수의 상이한 방향으로 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 스마트 윈도우용 광투과 조절 패널.
3. The method of claim 2,
At least a portion of the plurality of liquid crystals is a light transmission control panel for a smart window, characterized in that arranged in a plurality of different directions in the light blocking mode.
상기 다수의 액정의 적어도 일부는 차광 모드에서는 방사형으로 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 스마트 윈도우용 광투과 조절 패널.
3. The method of claim 2,
At least a portion of the plurality of liquid crystals is a light transmission control panel for a smart window, characterized in that arranged radially in the light blocking mode.
상기 액정의 굴절률 이방성(Δn)은 0.01 ~ 0.16인 것을 특징으로 하는 스마트 윈도우용 광투과 조절 패널.
The method of claim 1,
The refractive index anisotropy (Δn) of the liquid crystal is a light transmission control panel for a smart window, characterized in that 0.01 ~ 0.16.
상기 이색성 염료는 상기 코어 물질의 총중량 대비 4.0 ~ 10.0 중량%로 이루어지는 것을 특징으로 하는 스마트 윈도우용 광투과 조절 패널.
The method of claim 1,
The dichroic dye is a light transmission control panel for a smart window, characterized in that consisting of 4.0 to 10.0% by weight relative to the total weight of the core material.
상기 액정 캡슐층의 두께는 5.0 ~ 15.0㎛인 것을 특징으로 하는 스마트 윈도우용 광투과 조절 패널.
The method of claim 1,
The thickness of the liquid crystal capsule layer is a light transmission control panel for a smart window, characterized in that 5.0 ~ 15.0㎛.
상기 액정 캡슐층의 두께는 8.0 ~ 12.0㎛인 것을 특징으로 하는 스마트 윈도우용 광투과 조절 패널.
The method of claim 1,
The thickness of the liquid crystal capsule layer is 8.0 ~ 12.0㎛ light transmission control panel for a smart window, characterized in that.
상기 나노액정캡슐은 상기 고분자 매트릭스 내부에 30 ~ 70%의 충진율로 분산되게 배치된 것을 특징으로 하는 스마트 윈도우용 광투과 조절 패널.
The method of claim 1,
The nano liquid crystal capsule is a light transmittance control panel for a smart window, characterized in that it is dispersed in the polymer matrix at a filling rate of 30 to 70%.
상기 고분자 매트릭스는 투명한 고분자 바인더로 형성된 것인 스마트 윈도우용 광투과 조절 패널.
The method of claim 1,
The polymer matrix is a light transmission control panel for a smart window that is formed of a transparent polymer binder.
상기 제1 기판과 상기 제2 기판은 투명한 플라스틱 기판인 것을 특징으로 하는 스마트 윈도우용 광투과 조절 패널.
The method of claim 1,
The light transmission control panel for a smart window, characterized in that the first substrate and the second substrate is a transparent plastic substrate.
상기 쉘 물질은 고분자 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 스마트 윈도우용 광투과 조절 패널.
The method of claim 1,
The shell material is a light transmission control panel for a smart window, characterized in that made of a polymer material.
상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 전압이 인가될 경우,
상기 다수의 액정에 수직 전계가 인가되고,
상기 다수의 액정은 상기 수직 전계 방향을 따라 배열되는 것을 특징으로 하는 스마트 윈도우용 광투과 조절 패널.
The method of claim 1,
When a voltage is applied to the first electrode and the second electrode,
A vertical electric field is applied to the plurality of liquid crystals,
The plurality of liquid crystals are light transmission control panel for a smart window, characterized in that arranged along the vertical electric field direction.
일 면에 상기 제1 윈도우의 일 면이 결합되는 제1 항 내지 제13 항 중 어느 한 항의 스마트 윈도우용 광투과 조절 패널; 및
상기 스마트 윈도우용 광투과 조절 패널의 타 면에 결합되는 제2 윈도우를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 스마트 윈도우.
a first window;
The light transmission control panel for a smart window of any one of claims 1 to 13, wherein one side of the first window is coupled to one side; and
Smart window for vehicle, characterized in that it comprises a second window coupled to the other surface of the light transmission control panel for the smart window.
상기 제1 윈도우의 일면 상에 형성되는 제1 점착층; 및 상기 제2 윈도우의 일면 상에 형성되는 제2 점착층;을 더 포함하고,
상기 제1 윈도우, 상기 스마트 윈도우용 광투과 조절 패널, 및 상기 제2 윈도우는 상기 제1,2 점착층에 의해 상호 접합 고정된 것인 차량용 스마트 윈도우.
15. The method of claim 14,
a first adhesive layer formed on one surface of the first window; and a second adhesive layer formed on one surface of the second window;
The first window, the light transmission control panel for the smart window, and the second window is a smart window for a vehicle that is fixed to each other by the first and second adhesive layers.
상기 제1 점착층 및 상기 제2 점착층은,
PVB, EVA, PSA, OCA, 및 UV 점착제 중에서 선택된 적어도 어느 하나로 형성된 것인 차량용 스마트 윈도우.
16. The method of claim 15,
The first adhesive layer and the second adhesive layer,
A smart window for a vehicle that is formed of at least one selected from PVB, EVA, PSA, OCA, and UV adhesive.
상기 제1 윈도우 및 상기 제2 윈도우는 강화 유리, 투명한 엔지니어링 플라스틱 및 방탄유리 중에서 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 스마트 윈도우.
15. The method of claim 14,
The first window and the second window are smart windows for vehicles, characterized in that formed of any one of tempered glass, transparent engineering plastic, and bulletproof glass.
상기 윈도우에 부착되는 제1 항 내지 제13 항 중 어느 한 항의 스마트 윈도우용 광투과 조절 패널;을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 스마트 윈도우.
plate-shaped window; and
A smart window for a vehicle comprising a; the light transmission control panel for the smart window of any one of claims 1 to 13 attached to the window.
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