KR20220164288A - 광학 적층체 및 이의 제조방법과, 이를 포함하는 스마트 윈도우 및 이를 적용한 자동차 또는 건물용 창호 - Google Patents

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KR20220164288A
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Abstract

본 발명은, 제1 투과축을 포함하는, 제1 편광판; 제2 투과축을 포함하는, 제2 편광판; 상기 제1 편광판의 일면 상에 구비되는, 제1 투명 도전층; 상기 제2 편광판의 일면 상에 구비되는, 제2 투명 도전층; 및 상기 제1 투명 도전층 및 제2 투명 도전층 사이에 구비되는, 액정층을 포함하며, 상기 액정층은, TN (Twisted nematic) 모드로 구동되며, 상기 제1 투명 도전층 및 제2 투명 도전층 중 적어도 하나의 투명 도전층은, 편광판과 직접 접촉하여 형성되며, 상기 제1 투과축과 제2 투과축의 교차각이 50° 이하인, 투과율 가변 광학 적층체 및 이의 제조방법과, 이를 포함하는 스마트 윈도우 및 이를 적용한 자동차에 관한 것이다.

Description

광학 적층체 및 이의 제조방법과, 이를 포함하는 스마트 윈도우 및 이를 적용한 자동차 또는 건물용 창호{OPTICAL LAMINATE, AND MANUFACTURING METHOD FOR THE SAME, AND SMART WINDOW INCLUDING THE SAME, AND AUTOMOBILE OR WINDOWS FOR BUIDING USING THE SAME}
본 발명은 투과율 가변 광학 적층체 및 이의 제조방법과, 이를 포함하는 스마트 윈도우 및 이를 적용한 자동차 또는 건물용 창호에 관한 것이다.
일반적으로 차량 등의 이동 수단의 유리창에 외광 차단 코팅을 하는 경우가 많다. 그러나, 종래의 이동수단의 유리창은 투과율이 고정되어 있으며, 외광 차단 코팅 역시 투과율이 고정되어 있다. 따라서, 이러한 종래의 이동수단의 윈도우는 전체 투과율이 고정되어 있어, 사고를 유발할 수 있다. 예컨대, 전체적인 투과율이 낮게 설정되어 있다면, 주변에 광량이 충분한 주간에는 문제가 없지만, 주변에 광량이 충분하지 않은 야간 등의 경우에는 운전자 등이 이동 수단의 주변을 제대로 확인함에 있어 어려움을 격을 수 밖에 없다는 문제점이 있었다. 또는 전체적인 투과율이 높게 설정되어 있다면, 주변에 광량이 충분한 주간에는 운전자 등의 눈부심을 야기할 수 있다는 문제점이 있었다. 이에, 전압이 인가되면 빛의 투과성을 변화시킬 수 있는 투과율 가변 광학 적층체가 개발되었다.
상기 투과율 가변 광학 적층체는, 전압 인가에 따라 액정을 구동시켜 투과율을 가변 시킴으로써 구동되는데, 현재까지 개발된 투과율 가변 광학 적층체는, 액정 구동을 위한 도전층을 별도의 기재 상에 패터닝하여 형성한 뒤, 이를 편광판 등의 다른 소자와 결합하여 제작된다.
예를 들어, 일본 공개특허 제2018-010035호 또한, 소정의 두께를 갖는 폴리카보네이트(PC) 기판 등에 형성된 투명 전극층을 포함하는 투과율 가변 광학 적층체를 개시하고 있다.
그러나, 이와 같이 도전층을 형성하기 위하여 별도의 기재를 포함할 경우, 제작 공정이 복잡해짐에 따라 제조 비용이 상승하고, 적층체의 두께가 두꺼워지며, 위상차가 발생함으로 인해 투과율이 변화하는 문제가 있다.
따라서, 도전층을 형성하기 위한 별도의 기재를 포함하지 않음으로써, 제작 공정이 간소화되고, 두께를 감소시킬 수 있는 투과율 가변 광학 적층체에 대한 개발이 필요한 실정이다.
일본 공개특허 제2018-010035호
본 발명은, 도전층 형성을 위한 별도의 기재를 포함하지 않음으로써, 제작 공정이 간소화된 투과율 가변 광학 적층체를 제공하는 것을 발명의 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 도전층 형성을 위한 별도의 기재를 포함하지 않음으로써, 두께가 현저히 감소된 투과율 가변 광학 적층체를 제공하는 것을 발명의 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 서로 다른 두 편광판의 흡수축이 이루는 교차각을 조절함으로써, 광차단 모드에서도 소정의 투과율을 확보할 수 있는 투과율 가변 광학 적층체를 제공하는 것을 발명의 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 광학 기능층을 포함함으로써, 광차단 모드에서도 소정의 투과율을 확보할 수 있는 투과율 가변 광학 적층체를 제공하는 것을 발명의 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 상기 투과율 가변 광학 적층체를 포함하는 스마트 윈도우 및 이를 적용한 자동차 또는 건물용 창호를 제공하는 것을 발명의 목적으로 한다.
그러나, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은, 제1 투과축을 포함하는, 제1 편광판; 제2 투과축을 포함하는, 제2 편광판; 상기 제1 편광판의 일면 상에 구비되는, 제1 투명 도전층; 상기 제2 편광판의 일면 상에 구비되는, 제2 투명 도전층; 및 상기 제1 투명 도전층 및 제2 투명 도전층 사이에 구비되는, 액정층을 포함하며, 상기 액정층은, TN (Twisted nematic) 모드로 구동되며, 상기 제1 투명 도전층 및 제2 투명 도전층 중 적어도 하나의 투명 도전층은, 편광판과 직접 접촉하여 형성되며, 상기 제1 투과축과 제2 투과축의 교차각이 50˚ 이하인, 투과율 가변 광학 적층체에 관한 것이다.
본 발명은, 그 제1 관점에 있어서, 상기 편광판과 직접 접촉하여 형성되는 투명 도전층은, 편광판 및 투명 도전층 사이에 별도의 기재를 포함하지 않고, 상기 편광판과 직접 접촉하여 형성되는 것일 수 있다.
본 발명은, 그 제2 관점에 있어서, 상기 편광판과 직접 접촉하여 형성되는 투명 도전층은, 편광판 및 투명 도전층 사이에 접착 용이층을 두어, 상기 편광판과 직접 접촉하여 형성되는 것일 수 있다.
본 발명은, 그 제3 관점에 있어서, 광차단 모드에서의 전광선 투과율이 10% 내지 30% 인 것일 수 있다.
본 발명은, 그 제4 관점에 있어서, 상기 제1 편광판 및 제2 편광판 중 적어도 하나의 편광판은, 편광자 및 적어도 하나 이상의 보호층을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명은, 그 제5 관점에 있어서, 상기 보호층은, 보호필름 또는 광학 기능필름인 것일 수 있다.
본 발명은, 그 제6 관점에 있어서, 상기 광학 기능필름은, 위상차 필름인 것일 수 있다.
본 발명은, 그 제7 관점에 있어서, 상기 위상차 필름은, 면내 위상차 값이 100nm 이하인 것일 수 있다.
본 발명은, 그 제8 관점에 있어서, 상기 보호필름은, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate; PET), 폴리에틸렌 이소프탈레이트(polyethylene isophthalate; PEI), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate; PEN), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(polybutylene terephthalate; PBT), 디아세틸 셀룰로오스(diacetyl cellulose), 트리아세틸 셀룰로오스(triacetyl cellulose; TAC), 폴리카보네이트(polycarbonate; PC), 폴리에틸렌(polyethylene; PE), 폴리프로필렌(polypropylene; PP), 폴리메틸 아크릴레이트(polymethyl acrylate; PMA), 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethyl methacrylate; PMMA), 폴리에틸 아크릴레이트(polyethyl acrylate; PEA), 폴리에틸 메타크릴레이트(polyethyl methacrylate; PEMA) 및 환형 올레핀계 폴리머(cyclic olefin polymer; COP)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명은, 그 제9 관점에 있어서, 상기 제1 편광판 및 제2 편광판은, 30㎛ 내지 200㎛의 두께를 갖는 것일 수 있다.
본 발명은, 그 제10 관점에 있어서, 상기 제1 투명 도전층 및 제2 투명 도전층은, 투명 도전성 산화물, 금속, 탄소계 물질, 전도성 고분자, 도전성 잉크 및 나노 와이어로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명은, 그 제11 관점에 있어서, 상기 액정층은, 볼 스페이서 (Ball spacer) 및 컬럼 스페이서 (Column spacer)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명은, 그 제12 관점에 있어서, 상기 볼 스페이서(Ball spacer)는, 직경이 1㎛ 내지 10㎛인 것일 수 있다.
본 발명은, 그 제13 관점에 있어서, 상기 볼 스페이서(Ball spacer)의 액정층 내에서의 점유 면적은, 액정층 면적의 0.01% 내지 10%인 것일 수 있다.
본 발명은, 그 제14 관점에 있어서, 굴절률이 1.4 내지 2.6인 굴절률 조절층을 더 포함하는 것일 수 있다.
또한, 본 발명은, 상기 투과율 가변 광학 적층체의 제조방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은, 상기 투과율 가변 광학 적층체를 포함하는, 스마트 윈도우에 관한 것이다.
또한, 본 발명은, 상기 스마트 윈도우를 전면창, 후면창, 측면창, 썬루프창, 및 내부 칸막이 중 적어도 하나 이상에 적용한, 자동차에 관한 것이다.
또한, 본 발명은, 상기 스마트 윈도우를 포함하는, 건물용 창호에 관한 것이다.
본 발명에 따른 투과율 가변 광학 적층체에 의하면, 편광판의 일면 상에 직접 도전층이 형성되어, 도전층 형성을 위한 별도의 기재를 포함하지 않음으로써, 종래 광학 적층체 대비 두께가 현저히 감소된 것일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 투과율 가변 광학 적층체에 의하면, 종래 광학 적층체 형성을 위하여 기재 상에 도전층을 형성하고 이를 타 부재와 첩합 (貼合)하는 등의 공정을 생략할 수 있어, 종래 광학 적층체 대비 제작 공정이 간소화 될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 투과율 가변 광학 적층체에 의하면, 광차단 모드에서도 소정의 투과율을 확보함으로써, 외부 광은 차단하면서도 내부로부터의 시야를 확보할 수 있어, 종래 광학 적층체 대비 더욱 다양한 기술 분야에 적용될 수 있다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 투과율 가변 광학 적층체의 적층 구조를 나타낸 도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시 예에 따른 서로 다른 두 편광판의 흡수축을 나타낸 도이다.
도 3은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 타층이 결합된 투과율 가변 광학 적층체의 적층 구조를 나타낸 도이다.
도 4는, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 타층이 결합된 투과율 가변 광학 적층체의 적층 구조를 나타낸 도이다.
도 5는, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 점접착제가 일면에 형성된 투과율 가변 광학 적층체의 적층 구조를 나타낸 도이다.
도 6은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 타층이 결합된 투과율 가변 광학 적층체의 적층 구조를 나타낸 도이다.
도 7은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따라 형성된 투과율 가변 광학 적층체의 적층 구조를 나타낸 도이다.
도 8은, 본 발명의 일 실시예에 따른 편광판을 제조하는 단계를 개략적으로 나타내는 도이다.
도 9는, 본 발명의 일 실시예에 따라 편광판에 도전층을 형성하여 투과율 가변 광학 적층체를 형성하는 과정을 개략적으로 설명하기 위한 도이다.
도 10은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 타층이 결합된 투과율 가변 광학 적층체를 형성하는 과정을 개략적으로 설명하기 위한 도이다.
도 11은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 타층이 결합된 투과율 가변 광학 적층체를 형성하는 과정을 개략적으로 설명하기 위한 도이다.
도 12는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 타층이 결합된 투과율 가변 광학 적층체를 형성하는 과정을 개략적으로 설명하기 위한 도이다.
본 발명은, 편광판의 일면 상에 액정 구동을 위한 도전층을 직접 형성함으로써 도전층 형성을 위한 별도의 기재를 포함하지 않으며, 서로 다른 두 편광판의 흡수축을 적절히 조절함으로써 광차광 모드에서도 소정의 투과율을 확보할 수 있는, 투과율 가변 광학 적층체에 관한 것이다.
보다 상세하게는, 제1 투과축을 포함하는, 제1 편광판; 제2 투과축을 포함하는, 제2 편광판; 상기 제1 편광판의 일면 상에 구비되는, 제1 투명 도전층; 상기 제2 편광판의 일면 상에 구비되는, 제2 투명 도전층; 및 상기 제1 투명 도전층 및 제2 투명 도전층 사이에 구비되는, 액정층을 포함하며, 상기 액정층은, TN (Twisted nematic) 모드로 구동되며, 상기 제1 투명 도전층 및 제2 투명 도전층 중 적어도 하나의 투명 도전층은, 편광판과 직접 접촉하여 형성되며, 상기 제1 투과축과 제2 투과축의 교차각이 50° 이하인, 투과율 가변 광학 적층체에 관한 것이다.
본 발명의 투과율 가변 광학 적층체는, 전압의 인가에 따라 빛의 투과성을 변화시킬 수 있는 기술 분야에 특히 적합하며, 예를 들어, 스마트 윈도우(smart window)에 사용될 수 있다.
스마트 윈도우(smart window)란, 전기적 신호의 인가에 따라 빛의 투과성을 변화시켜 통과되는 빛 또는 열의 양을 제어하는 창을 의미한다. 즉, 스마트 윈도우(smart window)는, 전압에 의해서 투명, 불투명 또는 반투명 상태로 변화될 수 있게 구비되며 투과도 가변유리, 조광유리 또는　스마트　글래스(smart glass) 등으로도 불리운다.
스마트　윈도우(smart window)는, 차량 및 건축물의 내부 공간의 구획용 또는 사생활 보호용 칸막이로 활용되거나 건축물의 개구부에 배치된 채광창으로 활용될 수 있고, 고속도로 표지판, 게시판, 점수판, 시계 또는 광고스크린으로도 활용될 수 있으며, 자동차, 버스, 항공기, 선박 또는 기차의 창(windows) 또는 선루프와 같은 운송 수단의 유리를 대체하여 활용 가능하다.
본 발명의 투과율 가변 광학 적층체 또한, 상술한 여러 기술 분야의 스마트 윈도우(smart window)로 활용이 가능하나, 투명 도전층이 편광판에 직접 형성됨으로써, 투명 도전층 형성을 위한 별도의 기재를 포함하지 않아 두께가 얇고 굴곡 특성에 유리하여, 차량용 또는 건물용 스마트 윈도우(smart window)에 특히 적합하게 사용될 수 있다. 일 또는 복수의 실시 형태에 있어서, 본 발명의 투과율 가변 광학 적층체가 적용된 스마트 윈도우(smart window)는, 자동차의 전면창, 후면창, 측면창 및 썬루프창, 또는 건물용 창호 등에 사용될 수 있으며, 외광 차단 용도 이외에도, 내부 칸막이 등과 같이 자동차 또는 건물 등의 내부 공간 구획용 또는 사생활 보호용으로도 사용될 수 있다.
이하, 도면을 참고하여, 본 발명의 실시 예들을 보다 구체적으로 설명하도록 한다. 다만, 본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 전술한 발명의 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않은 한 복수형도 포함한다.
명세서에서 사용되는 포함한다(comprises) 및/또는 포함하는(comprising)은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자 이외의 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는 의미로 사용한다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
공간적으로 상대적인 용어인 「아래」, 「저면」, 「하부」, 「위」, 「상면」, 「상부」 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작 시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 「아래」 또는 「하부」로 기술된 소자는 다른 소자의 「위」에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 「아래」는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
본 명세서 내에서 사용된, 「평면 방향」은, 편광판 및/또는 투명 도전층에 대하여 직교하는 방향, 즉 사용자의 시인 측에서 바라보는 방향으로 해석될 수 있다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 투과율 가변 광학 적층체(100)의 적층 구조를 나타낸 도이고, 도 2는, 본 발명의 일 실시 예에 따른 서로 다른 두 편광판의 흡수축을 나타낸 도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 투과율 가변 광학 적층체(100)는 액정층(110), 편광판(120) 및 투명 도전층(130)을 포함하는 것일 수 있다.
상기 액정층(110)은, 전계에 따라 구동되는 것을 특징으로 한다. 상기 액정층(110)은 상기 광학 적층체(100)의 광제어 영역에 위치하는 제1 편광판(120-1) 및 제2 편광판(120-2) 사이에 위치할 수 있다. 일 실시 예에 있어서, 상기 액정층(110)은 광제어 영역에서 제1 편광판(120-1) 및 제2 편광판(120-2) 사이에 구비되는 실런트층(도시되지 않음) 및 스페이서(도시되지 않음)에 의해 제공되는 공간 내에 위치할 수 있다. 또한, 상기 액정층(110)은 제1 투명 도전층(130-1) 및 제2 투명 도전층(130-2) 사이에 형성되는 전기장에 따라 외부 광원으로부터 입사되는 광의 투과도를 조절할 수 있다.
상기 액정층(110)은, 제작 및 구동의 용이성과 광차단 모드에서의 소정의 투과율 확보를 위하여, TN (Twisted nematic) 모드로 구동되는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 상기 액정층(110)은 볼 스페이서 (Ball spacer) 및 컬럼 스페이서 (Column spacer)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 스페이서 (spacer)를 포함할 수 있고, 특히 볼 스페이서 (Ball spacer)인 것이 바람직하다. 상기 볼 스페이서 (Ball spacer)는 하나 이상일 수 있고, 직경이 1 내지 10㎛인 것이 바람직하다. 또한, 평면 방향에서 보았을 때, 상기 볼 스페이서 (Ball spacer)가 액정층(110; 즉, 광 조절 영역) 내에서 차지하는 면적은, 사용자의 시인성 및 투광모드에서의 투과율 개선의 측면에서, 액정층(110)의 면적에 대하여 0.01 내지 10%인 것이 바람직하다.
상기 편광판(120)은, 산발적으로 쏟아지는 빛을 한 방향으로 전달하고, 상기 편광판(120)의 편광 성질을 이용하여 통과하는 빛의 양을 조절하여 광학 적층체의 투과율을 조절하기 위한 것일 수 있다.
도 2를 참조하면, 상기 편광판(120)은, 액정층(100)을 기준으로 광학 적층체의 상부에 형성되어 제1 투과축을 포함하는 제1 편광판(120-1) 및 광학 적층체의 하부에 형성되어 제2 투과축을 포함하는 제2 편광판(120-2)을 포함하는 것일 수 있다.
이때, 상기 제1 투과축 및 제2 투과축이 이루는 교차각(θ)은, 50˚ 이하일 수 있고, 바람직하게는, 10˚ 내지 50˚일 수 있으며, 더욱 바람직하게는, 10˚ 내지 30˚일 수 있다. 상기 교차각(θ)은, 평면 방향에서, 제1 투과축 및 제2 투과축이 이루는 각을 의미하며, 구체적으로는, 예각을 의미하는 것일 수 있다. 교차각(θ)이 상기 범위를 만족하는 경우, 광학 적층체가 광차단 모드에서도 소정의 투과율을 확보할 수 있도록 함으로써, 광학 적층체의 외광 차단 효과와 내부에서의 시야 확보 기능을 모두 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 광학 적층체의 광차단 모드에서의 전광선 투과율은, 10% 이상일 수 있고, 바람직하게는, 10% 내지 30%일 수 있으며, 더욱 바람직하게는, 20% 내지 30%일 수 있다. 전광선 투과율이 상기 범위를 만족하는 경우, 상기 적절한 외광 차단 효과와 내부에서의 시야 확보에 유리할 수 있다.
상기 제1 편광판(120-1) 및 제2 편광판(120-2) 중 적어도 하나의 편광판은, 편광자 및 적어도 하나 이상의 보호층을 포함하는 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 보호층은, 편광자의 일면 상에만 존재할 수도 있고, 편광자의 양면 상에 구비될 수도 있다. 상기 보호층이 복수인 경우, 하나 이상의 보호층이 연속적으로 적층된 복층 구조로 사용될 수도 있으며, 이때 상기 서로 다른 두 보호층은, 실질적으로 동일하거나 유사한 성질을 갖는 것일 수 있다.
상기 보호층은, 후공정 및 외부 환경으로부터 편광자의 편광 특성을 보존하기 위한 보호필름 또는 광학 적층체의 광학 특성을 보완하기 위한 광학 기능필름일 수 있으며, 후술되는 투명 도전층(130)이 형성될 수 있는 구조적 기지를 제공하는 역할을 수행하기 위한 것일 수 있고, 이때, 상기 보호층은, 투명 도전층(130)의 형성이 용이한 특성을 갖는 것이 바람직하다.
일 또는 복수의 실시 형태에 있어서, 상기 보호필름은, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate; PET), 폴리에틸렌 이소프탈레이트(polyethylene isophthalate; PEI), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate; PEN), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(polybutylene terephthalate; PBT) 등의 폴리에스테르계 수지; 디아세틸 셀룰로오스(diacetyl cellulose), 트리아세틸 셀룰로오스(triacetyl cellulose; TAC) 등의 셀룰로오스계 수지; 폴리카보네이트(polycarbonate; PC) 수지; 폴리에틸렌(polyethylene; PE) 수지; 폴리프로필렌(polypropylene; PP) 수지; 폴리메틸 아크릴레이트(polymethyl acrylate; PMA), 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethyl methacrylate; PMMA), 폴리에틸 아크릴레이트(polyethyl acrylate; PEA), 폴리에틸 메타크릴레이트(polyethyl methacrylate; PEMA) 등의 아크릴계 수지; 및 환형 올레핀계 폴리머(cyclic olefin polymer; COP) 등으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것일 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 광학 기능필름은, 편광판(120)의 광학 기능을 보강 내지 보완하기 위한 것이면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 액정층을 통과한 광의 위상을 지연시키기 위한 사분파장판(1/4 파장판), 반파장판(1/2 파장판) 등의 위상차 필름일 수 있고, 이들은 단독으로 또는 조합하여 사용될 수 있다.
상기 위상차　필름은, 연신에 의해 광학 이방성을 부여할 수 있는 고분자 필름을 적절한 방식으로 연신한 고분자 연신 필름 또는 액정 중합 필름을 사용할 수 있다.
상기 고분자 연신 필름은, 상술한 보호필름에 관한 내용이 동일하게 적용될 수 있으며, 예를 들면, 폴리에틸렌(polyethylene; PE) 또는 폴리프로필렌(polypropylene; PP) 등의 폴리올레핀, 폴리노르보넨(polynorbornene) 등의 고리형 올레핀 폴리머(COP: cyclo olefin polymer), 폴리염화비닐(polyvinyl chloride; PVC), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile; PAN), 폴리설폰(polysulfone; PSU), 아크릴 수지(acryl resin), 폴리카보네이트(polycarbonate; PC), 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate; PET) 등의 폴리에스테르, 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리비닐알코올(polyvinyl acholol; PVA) 또는 트리아세틸 셀룰로오스(triacetyl cellulose; TAC) 등의 셀룰로오스 에스테르계 폴리머이나 상기 폴리머를 형성하는 단량체 중에서 2종 이상의 단량체의 공중합체 등을 포함하는 고분자층을 사용할 수 있다.
상기 고분자 연신 필름을 얻는 방법은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 상기 고분자 재료를 필름 형태로 성형한 후, 연신함으로써 얻을 수 있다. 상기 필름 형태로의 성형 방법은 특히 제한되는 것은 아니며, 사출 성형, 시트 성형, 블로우 성형, 사출 블로 성형, 인플레이션 성형, 압출 성형, 발포 성형, 캐스트 성형 등 공지 방법으로 필름으로 성형하는 것이 가능하며 압공 성형, 진공 성형 등의 2차 가공 성형법도 이용할 수 있다. 그 중에서도 압출 성형, 캐스트 성형이 바람직하게 이용된다. 이 때 예를 들면 T다이, 원형 다이 등이 장착된 압출기 등을 이용하여 미연신 필름을 압출 성형할 수 있다. 압출 성형에 의해 성형품을 얻을 경우에는 사전에 각종 수지 성분, 첨가제 등을 용융 혼련한 재료를 이용할 수도 있으면, 압출 성형 시에 용융 혼련을 거쳐 성형할 수도 있다. 또한 각종 수지 성분에 공통된 용매, 예를 들면 클로로포름, 2 염화메틸렌 등의 용매를 이용하여 각종 수지 성분을 용해 후, 캐스트 건조 고체화함으로써 미연신 필름을 캐스트 성형할 수도 있다.
상기 고분자 연신 필름은 상기 성형된 필름을 기계적 흐름 방향(MD; Mechanical Direction, 종 방향 또는 길이 방향)으로 1축 연신, 기계적 흐름 방향으로 직행하는 방향(TD; Transverse Direction, 횡 방향 또는 폭 방향)으로 1축 연신할 수 있고 또한 롤 연신과 텐터연신의 순차 이축 연신법, 텐터연신에 의한 동시 이축 연신법, 튜블러 연신에 의한 이축 연신법 등에 의해 연신함으로써 이축 연신 필름을 제조할 수도 있다.
상기 액정 중합 필름은 반응성 액정 화합물을 중합된 상태로 포함할 수 있다. 상기 반응성 액정 화합물은, 예를 들면, 메소겐(mesogen) 골격 등을 포함하고, 또한 중합성 관능기를 하나 이상 포함하는 화합물을 의미할 수 있다. 이러한 반응성 액정 화합물들은 소위 RM(Reactive Mesogen)이라는 명칭으로 다양하게 공지되어 있다. 상기 반응성 액정 화합물은, 광 또는 열에 의해 중합되어 액정 배열이 유지되면서 고분자 네트워크가 형성된 경화막을 구성할 수 있다.
상기 반응성 액정 화합물은 단관능성 또는 다관능성 반응성 액정 화합물일 수 있다. 상기 단관능성 반응성 액정 화합물은, 중합성 관능기를 1개 가지는 화합물이고, 다관능성 반응성 액정 화합물은, 중합성 관능기를 2개 이상 포함하는 화합물을 의미할 수 있다.
상기 광학 기능필름이 위상차 필름인 경우, 상기 위상차 필름의 면내 위상차 값은, 100nm 이하일 수 있고, 바람직하게는, 60nm 이하일 수 있다. 상기 위상차 필름의 면내 위상차가 상기 범위를 만족하는 경우, 상술한 교차각(θ)과 함께 광학 적층체가 광차단 모드에서도 적절한 투과율을 가질 수 있도록 한다.
상기 면내 위상차 값은, 다음의 수학식 1에 따라 계산될 수 있다.
[수학식 1]
Rin = |nx - ny| x d
상기 수학식 1에서, Rin은 면내 위상차이고, nx 및 ny는 각각 위상차 필름의 x축 방향의 굴절률과 y축 방향의 굴절율이며, d는 위상차 필름의 두께이다. 이러한 정의는, 특별히 달리 규정되지 않는 한 본 명세서에서 동일하게 적용될 수 있다.
상기에서 x축 방향은,　위상차　필름의 면상 지상축 방향을 의미하고, y축 방향은 상기 x축에 수직한 면상 방향(진상축 방향)을 의미하며, z축 방향은, 상기 x축과 y축에 의해 형성되는 평면의 법선의 방향, 예를 들면　위상차　필름의 두께 방향을 의미할 수 있다. 본 명세서에서 지상축은　위상차　필름의 면 방향을 기준으로 굴절률이 가장 높게 나타나는 방향과 평행한 축을 의미할 수 있다. 본 명세서에서 굴절률을 언급하면서 특별히 달리 규정하지 않는 한, 굴절률은 약 550nm 파장의 광에 대한 굴절률이다.
상기 위상차 필름의 면내 위상차 값을 조절하는 방식은, 당 업계에서 통상적으로 사용되는 방식이 적용될 수 있고, 예를 들어, 위상차　필름이 고분자 연신 필름인 경우 고분자 필름의 재료, 두께, 연신 비율을 조절함으로써　면내　위상차　값을 조절할 수 있다. 다른 하나의 예시에서,　위상차　필름이 액정 중합 필름인 경우, 액정층의 두께, 액정의 복굴절 값 등을 조절함으로써　면내　위상차　값을 조절할 수 있다.
일 또는 복수의 실시 형태에 있어서, 상기 위상차 필름의 두께는, 고분자 연신 필름인 경우에는 10㎛ 내지 100㎛일 수 있고, 액정 중합 필름인 경우에는 0.1㎛ 내지 5㎛일 수 있다.
일 또는 복수의 실시 형태에 있어서, 상기 광학 기능필름은, 편광자의 일면 상에 직접 형성되는 것일 수 있고, 보호필름의 상면 상에 구비되어도 좋다.
상기 편광판(120)의 편광자는 연신형 편광자를 포함하거나, 연신형 편광판으로 제공될 수 있다. 일 실시 예에 있어서, 상기 연신형 편광자는, 연신된 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol; PVA)계 수지를 포함할 수 있다. 상기 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol; PVA)계 수지는 폴리아세트산 비닐계 수지를 비누화하여 얻은 폴리비닐알코올계 수지일 수 있다. 폴리아세트산 비닐계 수지로는 아세트산 비닐의 단독 중합체인 폴리아세트산 비닐 이외에, 아세트산 비닐과 이와 공중합 가능한 다른 단량체와의 공중합체 등을 들 수 있다. 상기 다른 단량체로는 불포화 카르복시산계, 불포화 술폰산계, 올레핀계, 비닐에테르계, 암모늄기를 갖는 아크릴아미드계 단량체 등일 수 있다. 또한 폴리비닐알코올(PVA)계 수지는 변성된 것으로, 알데히드류로 변성된 폴리비닐포르말이나 폴리비닐아세탈일 수도 있다.
또한, 상기 편광판(120)은 코팅형 편광자를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 있어서, 상기 코팅형 편광자는, 액정 코팅용 조성물에 의해 형성될 수 있고, 이 때, 상기 액정 코팅용 조성물은 반응성 액정 화합물 및 이색성 염료를 포함할 수 있다.
상기 반응성 액정 화합물은 상술한 위상차 필름의 반응성 액정 화합물에 관한 내용이 동일하게 적용될 수 있다. 따라서, 상기 반응성 액정 화합물을 활용함으로써 액정의 광학 이방성이나 유전율 특성을 유지하면서 기계적, 열적 안정성이 향상된 박막 형태의 편광자를 형성할 수 있다.
상기 이색성 염료는 액정 코팅용 조성물에 포함되어 편광 특성을 부여하는 성분으로서, 분자의 장축 방향에서의 흡광도와 단축 방향에서의 흡광도가 다른 성질을 갖는다. 상기 이색성 염료는, 종래 또는 이후 개발되는 이색성 염료를 사용할 수 있으며, 예를 들어, 아크리딘 색소, 옥사진 색소, 시아닌 색소, 나프탈렌 색소, 아조 색소, 안트라퀴논 색소 등을 포함할 수 있고, 이들을 단독 또는 조합하여 사용할 수 있다.
상기 액정 코팅용 조성물은 상기 반응성 액정 화합물 및 상기 이색성 염료를 용해시킬 수 있는 용제를 더 포함할 수 있으며, 예를 들면 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(PGMEA), 메틸에틸케톤(MEK), 자일렌(xylene) 및 클로로포름(chloroform) 등이 사용될 수 있다. 또한, 상기 액정 코팅용 조성물은 코팅막의 편광 특성을 저해하지 않는 범위 내에서 레벨링제, 중합 개시제 등을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 편광판(120)은, 배향성을 갖는 부재를 포함하여 형성되는 것일 수 있고, 예를 들어, 보호층 상에 배향성 고분자, 광중합 개시제 및 용제를 포함하는 배향막 코팅 조성물을 도포 및 경화하여 상기 배향성을 갖는 부재를 형성한 뒤, 상기 부재 상에 상기 액정 코팅용 조성물을 도포 및 경화하는 것에 의해 제작될 수 있다. 상기 배향성 고분자는, 특별히 한정되지 않으나, 폴리아크릴레이트계 수지, 폴리아믹산 수지, 폴리이미드계 수지, 신나메이트기를 포함하는 고분자 등을 사용할 수 있으며, 종래 또는 이후 개발되는 배향성을 나타낼 수 있는 고분자를 사용할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 편광판(120)은, 오버코트층을 더 포함할 수 있으며, 예를 들어, 상기 액정 코팅용 조성물에 의해 형성된 층의 상면 상에 위치하여, 상기 배향성을 갖는 부재와 대향하여 구비될 수 있다. 일부 실시 예에 있어서, 상기 오버코트층의 상면 상에 보호필름이 더 구비되는 것일 수 있다. 이 경우, 편광판은, 배향막성을 갖는 부재-액정 코팅용 조성물에 의해 형성된 층-오버코트층-보호필름의 적층 구조를 갖는 것일 수 있고, 이로 인해, 투과율은 일정 수준으로 유지하면서 기계적 내구성이 보다 향상될 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 편광판(120)은, 30 내지 200 ㎛의 두께를 갖는 것일 수 있고, 바람직하게는 30 내지 170 ㎛일 수 있으며, 더욱 바람직하게는, 50 내지 150 ㎛인 것일 수 있다. 이 경우, 편광판(120)이 광학 특성을 유지하면서도, 얇은 두께의 광학 적층체의 제조가 가능하다.
상기 편광판(120)은, 곡면을 갖는 광학 적층체의 제조를 위하여 만곡된 형상을 포함할 수 있고, 예를 들어, 액정층(110)의 양면에 적층된 서로 다른 두 편광판(120) 중, 어느 하나의 편광판 측으로 만곡된 형태로 형성되는 것일 수 있다.
상기 투명 도전층(130)은 상기 제1 편광판의 일면 상에 구비되는 제1 투명 도전층(130-1) 및 상기 제2 편광판의 일면 상에 구비되는 제2 투명 도전층(130-2)을 포함하는 것일 수 있다.
상기 투명 도전층(130)은, 상기 편광판(120)과 직접 접촉하여 형성되는 것일 수 있고, 예를 들어, 제1 투명 도전층(130-1)은 제1 편광판(120-1)과 직접 접촉하여 형성될 수 있고, 및/또는, 제2 투명 도전층(130-2)은, 제2 편광판(120-2)과 직접 접촉하여 형성될 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 편광판(120)과 직접 접촉하여 형성되는 투명 도전층(130)은, 편광판(120)과 접촉면을 공유하여, 별도의 기재를 포함하지 않고, 상기 편광판(120) 상에 형성되는 것을 의미한다. 예를 들어, 투명 도전층(130)이 상기 편광판(120)에 형성된 보호층의 상면 상에 증착되어 형성되는 것일 수 있다. 이때, 상기 투명 도전층(130)은, 편광판(120)과의 접착력 향상을 위하여, 편광판(120)의 일면 상에 코로나 처리 또는 플라즈마 처리 등의 전처리를 실시한 후, 상기 편광판의 전처리를 실시한 면과 직접 접촉하여 형성되는 것일 수 있다. 상기 전처리는, 코로나 처리 또는 플라즈마 처리에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 목적을 해하지 않는 범위 내에서, 종래 또는 이후 개발되는 전처리 공정을 사용할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 있어서, 상기 편광판(120)과 직접 접촉하여 형성되는 투명 도전층(130)은, 편광판(120)과의 접착력 향상을 위하여, 편광판의 일면 상에 구비된 접착 용이층을 사이에 두고, 편광판과 직접 접촉하여 형성되는 것일 수 있다.
상기 투명 도전층(130)은 가시광에 대한 투과율이 50% 이상인 것이 바람직하며, 예를 들어, 투명 도전성 산화물, 금속, 탄소계 물질, 전도성 고분자, 도전성 잉크 및 나노 와이어로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 종래 또는 이후 개발되는 투명 도전층의 재료가 사용될 수 있다.
일 또는 복수의 실시 형태에 있어서, 상기 투명 도전성 산화물은, 인듐주석산화물(ITO), 인듐아연산화물(IZO), 인듐아연주석산화물(IZTO), 알루미늄아연산화물(AZO), 갈륨아연산화물(GZO), 플로린주석산화물(FTO) 및 아연산화물(ZnO) 등으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다. 또한, 상기 금속은, 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 니오븀(Nb), 탄탈륨(Ta), 바나듐(V), 철(Fe), 망간(Mn), 코발트(Co), 니켈(Ni), 아연(Zn) 및 이들 중 적어도 하나를 함유하는 합금 등으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것일 수 있으며, 예를 들어, 은-팔라듐-구리(APC) 합금 또는 구리-칼슘(CuCa) 합금을 포함할 수 있다. 상기 탄소계 물질은, 탄소나노튜브(CNT) 및 그래핀(graphene) 등으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것일 수 있으며, 상기 전도성 고분자는 폴리피롤(polypyrrole), 폴리티오펜(polythiophene), 폴리아세틸렌(polyacetylene), 피닷(PEDOT) 및 폴리아닐린(polyaniline) 등으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다. 상기 도전성 잉크는 금속파우더와 경화성 고분자 바인더가 혼합된 잉크일 수 있고, 나노 와이어는 예를 들면 실버 나노 와이어(AgNW)일 수 있다.
또한, 상기 투명 도전층(130)은 상기 물질들을 조합하여, 2층 이상의 구조로 형성될 수 있다. 예를 들어, 입사광의 반사율을 낮추고, 투과율을 높이도록 금속층 및 투명 도전성 산화물층을 포함하는 2층 구조로 형성될 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 타층이 결합된 투과율 가변 광학 적층체(200)의 적층 구조를 나타낸 도이다. 도 3의 실시예에 따른 광학 적층체(200)는 액정층(110), 편광판(120), 도전층(130) 및 상기 액정층(110)의 적어도 일면 상에 형성된 배향막(140)을 더 포함할 수 있다.
상기 배향막(140)은, 상술한 배향성을 갖는 부재에서 서술된 것과 실질적으로 동일한 특성을 갖는 것일 수 있으며, 예를 들어, 폴리이미드 등의 배향 물질을 도포한 뒤, 러빙 공정에 의해 형성되는 것일 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 타층이 결합된 투과율 가변 광학 적층체(300)의 적층 구조를 나타낸 도이다. 도 4의 실시예에 따른 광학 적층체(300)는 액정층(110), 편광판(120), 투명 도전층(130), 배향막(140) 및 굴절률 조절층(150)을 더 포함할 수 있다.
상기 굴절률 조절층(150)은, 상기 투명 도전층(130)에 의한 광학 적층체의 투과율 차이를 보상하기 위하여 구비되는 것으로, 굴절률 차이를 감소시킴으로써 시인 특성 등을 개선시키기 위한 역할을 수행하는 것일 수 있다. 또한, 상기 굴절률 조절층(150)은, 상기 투명 도전층(130)에 기인하는 색상을 보정하기 위하여 구비되는 것일 수 있다. 한편, 상기 투명 도전층(130)이 패턴을 갖는 경우에는, 상기 굴절률 조절층(150)을 통해 상기 패턴이 형성되어 있는 패턴 영역과 패턴이 형성되지 않은 비패턴 영역 간의 투과율 차이를 보상할 수 있다.
구체적으로, 상기 투명 도전층(130)은, 이와 굴절률이 상이한 다른 부재(예컨대, 편광판(120) 등)와 인접하여 적층되며, 인접한 타층과의 굴절률 차이로 인해 광 투과율의 차이가 유발될 수 있고, 특히 투명 도전층(130)에 패턴이 형성된 경우, 패턴 영역과 비패턴 영역을 구분할 수 있게 시인되는 문제점이 발생할 수 있다. 따라서, 상기 굴절률 조절층(150)은, 상기 편광판(120) 및 상기 투명 도전층(130) 사이에 위치함으로써 굴절률을 보상하도록 하여, 광학 적층체의 광 투과율의 차이를 감소시킬 수 있도록 하며, 특히 투명 도전층(130)에 패턴이 형성된 경우에는, 패턴 영역 및 비패턴 영역이 구분되어 시인되지 않도록 한다. 상기 굴절률 조절층(150)의 굴절률은, 상기 편광판(120)의 보호층의 굴절률보다 크고, 상기 투명 도전층(130)의 굴절률 이하로 정해지도록 미리 설정될 수 있다. 상기 굴절률은, 편광판(120) 및 투명 도전층(130)의 재료에 따라 적절히 선택될 수 있으나, 1.4 내지 2.6인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는, 1.4 내지 2.4일 수 있다. 이와 같이 상기 굴절률 조절층(150)이 미리 정해진 굴절률로 설정됨으로써, 상기 편광판(120) 및 상기 투명 도전층(130) 사이의 급격한 굴절률 차이로 인한 광손실을 방지할 수 있다. 상기 굴절률 조절층(150)은, 편광판(120)과 투명 도전층(130) 사이의 급격한 굴절률 차이를 방지할 수 있는 것이면, 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 중합성 이소시아누레이트 화합물을 포함하는 굴절률 조절층 형성 조성물로부터 형성되는 것일 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 점접착제가 일면에 형성된 투과율 가변 광학 적층체의 적층 구조를 나타낸 도이다.
도 5의 실시예에 따른 광학 적층체(300)는, 도 4의 실시예에 따른 광학 적층체(300)의 일면 상에 점접착제층(124)을 더 포함하는 것일 수 있다.
상기 점접착제(124)는, 접착제 또는 점착제를 사용하여 형성될 수 있으며, 광학 적층체(300)의 취급 시 박리, 기포 등이 발생하지 않도록 적절한 점접착력을 가짐과 동시에, 투명성 및 열안정성을 갖는 것이 바람직하다.
상기 접착제는, 종래 또는 이후 개발되는 접착제를 사용할 수 있으며, 예를 들어, 광경화성 접착제를 사용할 수 있다.
상기 광경화성 접착제는 자외선(Ultraviolet, UV), 전자선(Electron Beam, EB) 등 활성 에너지선을 받아 가교 및 경화되어 강한 접착력을 나타내는 것으로, 반응성 올리고머, 반응성 모노머, 광중합 개시제 등으로 구성될 수 있다.
상기 반응성 올리고머는 접착제의 특성을 결정하는 중요한 성분으로, 광중합 반응에 의해 고분자 결합을 형성하여 경화 피막을 형성한다. 사용가능한 반응성 올리고머는 폴리에스테르계 수지, 폴리에테르계 수지, 폴리우레탄계 수지, 에폭시계 수지, 폴리아크릴계 수지, 실리콘계 수지 등을 들 수 있다.
상기 반응성 모노머는 전술한 반응성 올리고머의 가교제, 희석제로서의 역할을 하며, 접착 특성에 영향을 미친다. 사용가능한 반응성 모노머는 단관능성 모노머, 다관능성 모노머, 에폭시계 모노머, 비닐에테르류, 환상 에테르류 등을 들 수 있다.
상기 광중합 개시제는 빛 에너지를 흡수하여 라디칼 혹은 양이온을 생성시켜 광중합을 개시하는 역할을 하는 것으로, 광중합 수지에 따라 적합한 것을 선택하여 사용할 수 있다.
상기 점착제는, 종래 또는 이후 개발되는 점착제를 사용할 수 있으며, 일 또는 복수의 실시 형태에 있어서, 아크릴계 점착제, 고무계 점착제, 실리콘계 점착제, 우레탄계 점착제, 폴리비닐알코올계 점착제, 폴리비닐피롤리돈계 점착제, 폴리아크릴아미드계 점착제, 셀룰로오스계 점착제, 비닐알킬에테르계 점착제 등을 사용할 수 있다. 상기 점착제는, 점착력과 점탄성을 갖는 것이면 특별히 제한되지는 않으나, 입수 용이성 등의 측면에서 바람직하게는, 아크릴계 점착제일 수 있고, 예를 들어, (메타)아크릴레이트 공중합체, 가교제 및 용제 등을 포함하는 것일 수 있다.
상기 가교제는, 종래 또는 이후 개발되는 가교제를 사용할 수 있으며, 예를 들어, 폴리이소시아네이트화합물, 에폭시수지, 멜라민수지, 요소수지, 디알데히드류, 메틸올폴리머 등을 포함하는 것일 수 있고, 바람직하게는 폴리이소시아네이트 화합물을 포함하는 것일 수 있다.
상기 용제는, 수지 조성물 분야에서 사용되는 통상의 용매를 포함할 수 있으며, 예를 들면, 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 부탄올, 프로필렌글리콜 메톡시 알코올 등의 알코올계 화합물; 메틸에틸케톤, 메틸부틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 디에틸케톤, 디프로필케톤 등의 케톤계 화합물; 메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, 부틸 아세테이트, 프로필렌글리콜 메톡시 아세테이트 등의 아세테이트계 화합물; 메틸 셀로솔브, 에틸 셀로솔브, 프로필 셀로솔브 등의 셀로솔브계 화합물; 헥산, 헵탄, 벤젠, 톨루엔, 자일렌 등의 탄화수소계 화합물 등의 용매들이 사용될 수 있다. 이들은 단독으로 혹은 2종 이상이 조합되어 사용될 수 있다.
상기 점접착제층의 두께는 점접착체의 역할을 하는 수지의 종류, 점접착 강도, 점접착제가 이용되는 환경 등에 따라 적절하게 결정될 수도 있다. 일 실시 예에 있어서, 상기 점접착제층은, 충분한 점접착력을 확보하고 광학 적층체의 두께를 최소화하기 위하여, 0.01㎛ 내지 50㎛일 수 있고, 바람직하게는 0.05㎛ 내지 20㎛, 더욱 바람직하게는 0.1㎛ 내지 10㎛의 두께를 갖는 것일 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 타층이 결합된 투과율 가변 광학 적층체(400)의 적층 구조를 나타낸 도이다. 도 6의 실시예에 따른 광학적층체(400)는 액정층(도시되지 않음), 편광판(120), 도전층(130), 배향막(140), 굴절률 조절층(150) 및 상기 액정층의 외곽에 형성된 실런트층(160)을 더 포함할 수 있다. 상기 실런트층(160)은 서로 다른 두 편광판을 결합하기 위한 것으로써, 서로 다른 두 편광판의 사이에서, 비활성 영역에 위치하는 것일 수 있다. 또한, 상기 실런트층(160)은 스페이서와 함께, 서로 다른 두 편광판 사이에 상기 액정층이 구비될 공간을 확보할 수 있다.
상기 실런트층(160)은 베이스 수지로서 경화성 수지를 포함할 수 있다. 상기 베이스 수지로는 당 업계에 실런트에 사용될 수 있는 것으로 공지된 자외선 경화성 수지 또는 열 경화성 수지를 사용할 수 있다. 상기 자외선 경화성 수지는 자외선 경화성 단량체의 중합체일 수 있다. 상기 열 경화성 수지는 열 경화성 단량체의 중합체일 수 있다.
상기 실런트의 베이스 수지로는, 예를 들어, 아크릴레이트계 수지, 에폭시계 수지, 우레탄계 수지, 페놀계 수지 또는 상기 수지의 혼합물을 사용할 수 있다. 일 실시 예에 있어서, 상기 베이스 수지는 아크릴레이트계 수지일 수 있고, 상기 아크릴레이트계 수지는 아크릴 단량체의 중합체일 수 있다. 상기 아크릴 단량체는 예를 들어 다관능성 아크릴레이트일 수 있다. 다른 실시 예에 있어서, 상기 실런트는 베이스 수지에, 단량체 성분을 더 포함할 수 있다. 상기 단량체 성분은 예를 들어 단관능성 아크릴레이트일 수 있다. 본 명세서에서 단관능성 아크릴레이트는 아크릴기를 1개 갖는 화합물을 의미할 수 있고, 다관능성 아크릴레이트는 아크릴기를 2개 이상 갖는 화합물을 의미할 수 있다. 상기 경화성 수지는 자외선의 조사 및/또는 가열에 의해 경화될 수 있다. 상기 자외선 조사 조건 또는 가열 조건은 본 출원의 목적을 손상시키지 않는 범위 내에서 적절히 수행될 수 있다. 상기 실런트는 필요한 경우 개시제, 예를 들어 광 개시제 또는 열 개시제를 더 포함할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 일 실시예에 따라 형성된 투과율 가변 광학 적층체(500)의 적층 구조를 나타낸 도이다. 도 7의 실시예에 따른 광학적층체(500)는 액정층(110), 편광판(120), 투명 도전층(130), 배향막(140), 굴절률 조절층(150)을 포함하고, 상기 편광판(120)은 제1 보호층(121), PVA(Poly Vinyl Alcohol)(122) 및 제2 보호층(123)을 포함할 수 있다.
상기 편광판(120)의 중심부에 위치하는 PVA(122)는 색 구현과 빛의 투과 및 방향을 조절하는 소재로, 상술한 편광자의 일 실시 형태로 구비되는 것일 수 있다. 또한, 상기 제1 보호층(121)은, PVA(122)를 보호하기 위한 것으로, 상술한 보호필름의 일 실시 형태로 구비되는 것일 수 있다. 이때, 상기 제1 보호층(121)은, 상술한 보호필름에 관한 내용이 적용될 수 있고, 예를 들어, TAC(Cellulose Triacetate) 등을 이용할 수 있다. 또한, 상기 제2 보호층(123)은, 상술한 위상차 필름의 일 실시 형태로 구비되는 것일 수 있다. 이때, 상기 제2 보호층(123)은, 상술한 위상차 필름에 관한 내용이 적용될 수 있고, 예를 들어, COP(cyclic olefin polymer) 등을 이용할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 편광판을 제조하는 단계를 개략적으로 나타내는 도이다. 도 8의 실시예에 따르면, 상기 편광판(120)은, 편광자인 PVA(122)를 중심으로 각각 일면과 타면 상에, 제1 보호층(121) 및 제2 보호층(123)이 구비될 수 있다.
또한, 상기 PVA(122)에 상기 제1 보호층(121) 및 제2 보호층(123)은, 점접착제(124)를 이용하여 결합될 수 있다. 상기 점접착제(124)는, 적절한 점접착력과 투명성 및 열안정성 등을 갖는 것이면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 상술한 도 5의 점접착제(124)와 실질적으로 동일한 것일 수 있다.
상기 점접착제(124)를 이용한 PVA(122)와 제1 및 제2 보호층(121, 123)의 접합 방법은, 당해 분야에서 통상적으로 사용되는 접합 방법에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어, 유연법, 마이어 바 코팅법, 그라비아 코팅법, 다이 코팅법, 딥 코팅법, 스프레이 코팅법 등을 이용하여 편광자 또는 보호층의 접합면에 점접착제 조성물을 도포한 후 편광자 또는 보호층을 니프롤 등에 끼워서 접합하는 방법 등이 사용될 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 편광판에 투명 도전층을 형성하여 투과율 가변 광학 적층체를 형성하는 과정을 개략적으로 설명하기 위한 도이다. 도 9의 실시예에 따르면, 상기 편광판(120)에 상기 투명 도전층(130)을 직접 형성할 수 있다. 이 때, 상기 편광판(120)은 상술한 바와 같이 보호층을 포함하는 것일 수 있고, 상기 보호층은 상기 광학 적층체에 형성되는 투명 도전층(130)의 기재로 이용될 수 있다. 상기 투명 도전층(130)은, 광학적 투명성과 도전성을 갖는 것이면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 상술한 도 1의 투명 도전층(130)과 실질적으로 동일한 것일 수 있다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 타층이 결합된 투과율 가변 광학 적층체를 형성하는 과정을 개략적으로 설명하기 위한 도이다. 도 10의 실시예에 따르면, 상기 편광판(120)에 상기 굴절률 조절층(150)을 형성한 후, 상기 도전층(130)을 적층할 수 있다. 상기 상기 굴절률 조절층(150)은, 광학 적층체의 투과율 차이를 보상할 수 있고, 투명 도전층에 기인하는 색상을 보정하는 것이면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 상술한 도 4의 굴절률 조절층(150)과 실질적으로 동일한 것일 수 있다. 상기 굴절률 조절층(150)은, 상기 편광판(120)의 보호층 상에 형성될 수 있다.
상기 투명 도전층(130) 및 굴절률 조절층(150)은, 당해 분야에서 통상적으로 사용되는 방법에 의해 형성될 수 있으며, 예를 들어, 스핀 코트법, 롤러 코트법, 바 코트법, 딥 코트법, 그라비아 코트법, 커튼 코트법, 다이 코트법, 스프레이 코트법, 닥터 코트법, 니더 코트법 등의 코트 공정; 스크린 인쇄법, 스프레이 인쇄법, 잉크젯 인쇄법, 철판 인쇄법, 요판 인쇄법, 평판 인쇄법 등의 인쇄 공정; 및 CVD(chemical vapor deposition), PVD(physical vapor deposition), PECVD(plasma enhanced chemical vapor deposition) 등의 증착 공정 등의 방식 중 적절한 공정을 선택하여 형성될 수 있다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 타층이 결합된 투과율 가변 광학 적층체를 형성하는 과정을 개략적으로 설명하기 위한 도이다. 도 11의 실시예에 따르면, 상기 편광판(120), 굴절률 조절층(150), 도전층(130) 상에 상기 배향막(140)을 더 적층할 수 있다.
상기 배향막(140)은, 액정에 배향성을 부가할 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 상술한 도 3의 배향막(140)과 실질적으로 동일한 것일 수 있다.
상기 배향막(140)은, 상기 투명 도전층(130) 상에 배향막 코팅 조성물을 도포 및 경화하여 상기 배향막(140)을 형성한 후, 상기 배향막(140) 상에 상기 액정 코팅용 조성물을 도포 및 경화하여 상기 배향막 상에 액정층을 포함하는 편광판을 형성할 수 있다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 타층이 결합된 투과율 가변 광학 적층체를 형성하는 과정을 개략적으로 설명하기 위한 도이다. 도 12의 실시예에 따르면, 상기 편광판(120), 굴절률 조절층(150), 도전층(130), 배향막(140) 상에 상기 액정층의 외곽에 형성된 실런트층(160)을 더 형성할 수 있다. 상기 실런트층(160)은, 서로 다른 두 편광판을 결합하고, 외부로부터 액정층을 보호하는 것이면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 상술한 도 6의 실런트층(160)과 실질적으로 동일한 것일 수 있다.
상기 실런트층(160)은, 당해 분야에서 통상적으로 사용되는 방법에 의해 형성될 수 있고, 예를 들어, 노즐을 구비하는 디스펜서를 이용하여 실런트를 상기 액정층의 외곽(즉, 비활성 영역)에 드로잉하여 형성될 수 있다. 이후, 상기 도 11의 광학 적층체 등을 합착 및 경화하여, 본 발명의 광학 적층체를 제작할 수 있으며, 상기 실런트의 경화는, 자외선의 조사 및/또는 가열 등의 방식에 의해 수행되는 것일 수 있다.
본 발명은, 상기 투과율 가변 광학 적층체에 더하여, 이를 포함하는 스마트 윈도우를 포함한다. 또한, 본 발명은, 상기 스마트 윈도우를 전면창, 후면창, 측면창, 썬루프창, 및 내부 칸막이 중 적어도 하나 이상에 적용한 자동차 및 상기 스마트 윈도우를 포함하는 건물용 창호를 포함한다.
이하, 구체적으로 본 발명의 실시예를 기재한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
실시예 및 비교예: 광학 적층체의 제작
하기 표 1에 따라 서로 다른 두 편광판 사이에 TN (Twisted nematic) 모드로 구동되는 액정층이 구비된 실시예 및 비교예에 따른 광학 적층체를 제조하였다.
구분 서로 다른 두 편광판의
투과축 교차각(θ)		 시외측 편광판의 액정층쪽
위상차 필름의 면내 위상차
실시예 1 10° 60nm
실시예 2 30° 10nm
실시예 3 40° 10nm
실시예 4 50° 60nm
실시예 5 50° 100nm
실시예 6 30° 60nm
실시예 7 30° 100nm
실시예 8 0° 10nm
비교예 1 60° 60nm
비교예 2 90° 60nm
실험예: 투과율 및 저조도 시인성 평가
상기 실시예 1 내지 8 및 비교예 1 내지 2의 광학 적층체에 대하여, 양면에 점착제를 도포하여 유리 기판 사이에 접합하였다.
이후, 상기 유리 기판 사이에 접합된 실시예 1 내지 8 및 비교예 1 내지 2의 광학 적층체의 광차단 모드에서의 투과율 및 30 lx 조도에서의 시인성(저조도 시인성)을 평가하여, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
상기 저조도 시인성 평가는, 광학 적층체를 통하여 주변 사물들을 바라 보았을 때, 식별의 정도에 따라 구분하였다.
<저조도 시인성 평가 기준>
○ : 주위 사물이 명료하게 식별 됨
△ : 주위 사물이 식별되나, 경계가 모호함
X : 주위 사물이 식별되지 않거나, 보이지 않음
구분 광차단 모드
투과율		 저조도 시인성
실시예 1 27.5% ○
실시예 2 23.7% ○
실시예 3 18.6% △
실시예 4 13.7% △
실시예 5 14.7% △
실시예 6 22.1% ○
실시예 7 19.3% ○
실시예 8 31.7% ○
비교예 1 9.7% X
비교예 2 3.5% X
상기 표 2를 참조하면, 서로 다른 두 편광판의 투과축 교차각이 50°이하인 실시예 1 내지 8의 광학 적층체의 광차단 모드에서의 투과율이 10% 이상으로, 투과축 교차각이 50°를 초과하는 비교예 1 및 2의 광학 적층체의 광차단 모드에서의 투과율보다 향상되었으며, 저조도 시인성 또한 향상되어, 외광 차단 효과 및 내부에서의 시야 확보에 유리함을 알 수 있다.한편, 서로 다른 두 편광판의 투과축 교차각이 10°미만인 실시예 8의 광학 적층체는, 광차단 모드에서의 투과율이 30%를 초과하여 외광 차단 효과는 상대적으로 낮은 반면, 저조도 시인성은 우수함을 알 수 있다.
또한, 서로 다른 두 편광판의 투과축 교차각이 10° 내지 30°인 실시예 1, 2, 6 및 8의 광학 적층체는, 광차단 모드에서의 투과율이 10% 내지 30%이고, 이 중, 면내 위상차가 60nm 이하인 실시예 1, 2 및 6의 광학 적층체는, 투과율이 20% 내지 30%로, 외광 차단 효과와 저조도 시인성이 모두 우수함을 알 수 있다.

Claims (19)

  1. 제1 투과축을 포함하는, 제1 편광판;
    제2 투과축을 포함하는, 제2 편광판;
    상기 제1 편광판의 일면 상에 구비되는, 제1 투명 도전층;
    상기 제2 편광판의 일면 상에 구비되는, 제2 투명 도전층; 및
    상기 제1 투명 도전층 및 제2 투명 도전층 사이에 구비되는, 액정층을 포함하며,
    상기 액정층은, TN (Twisted nematic) 모드로 구동되며,
    상기 제1 투명 도전층 및 제2 투명 도전층 중 적어도 하나의 투명 도전층은, 편광판과 직접 접촉하여 형성되며,
    상기 제1 투과축과 제2 투과축의 교차각이 50° 이하인, 투과율 가변 광학 적층체.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 편광판과 직접 접촉하여 형성되는 투명 도전층은, 편광판 및 투명 도전층 사이에 별도의 기재를 포함하지 않고, 상기 편광판과 직접 접촉하여 형성되는, 투과율 가변 광학 적층체.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 편광판과 직접 접촉하여 형성되는 투명 도전층은, 편광판 및 투명 도전층 사이에 접착 용이층을 두어, 상기 편광판과 직접 접촉하여 형성되는, 투과율 가변 광학 적층체.
  4. 청구항 1에 있어서, 광차단 모드에서의 전광선 투과율이 10% 내지 30%인, 투과율 가변 광학 적층체.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 편광판 및 제2 편광판 중 적어도 하나의 편광판은, 편광자 및 적어도 하나 이상의 보호층을 포함하는, 투과율 가변 광학 적층체.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 보호층은, 보호필름 또는 광학 기능필름인, 투과율 가변 광학 적층체.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 광학 기능필름은, 위상차 필름인, 투과율 가변 광학 적층체.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 위상차 필름은, 면내 위상차 값이 100nm 이하인, 투과율 가변 광학 적층체.
  9. 청구항 6에 있어서, 상기 보호필름은, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate; PET), 폴리에틸렌 이소프탈레이트(polyethylene isophthalate; PEI), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate; PEN), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(polybutylene terephthalate; PBT), 디아세틸 셀룰로오스(diacetyl cellulose), 트리아세틸 셀룰로오스(triacetyl cellulose; TAC), 폴리카보네이트(polycarbonate; PC), 폴리에틸렌(polyethylene; PE), 폴리프로필렌(polypropylene; PP), 폴리메틸 아크릴레이트(polymethyl acrylate; PMA), 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethyl methacrylate; PMMA), 폴리에틸 아크릴레이트(polyethyl acrylate; PEA), 폴리에틸 메타크릴레이트(polyethyl methacrylate; PEMA) 및 환형 올레핀계 폴리머(cyclic olefin polymer; COP)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는, 투과율 가변 광학 적층체.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 편광판 및 제2 편광판은, 30㎛ 내지 200㎛의 두께를 갖는, 투과율 가변 광학 적층체.
  11. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 투명 도전층 및 제2 투명 도전층은, 투명 도전성 산화물, 금속, 탄소계 물질, 전도성 고분자, 도전성 잉크 및 나노 와이어로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는, 투과율 가변 광학 적층체.
  12. 청구항 1에 있어서, 상기 액정층은, 볼 스페이서 (Ball spacer) 및 컬럼 스페이서 (Column spacer)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는, 투과율 가변 광학 적층체.
  13. 청구항 12에 있어서, 상기 볼 스페이서(Ball spacer)는, 직경이 1㎛ 내지 10㎛인, 투과율 가변 광학 적층체.
  14. 청구항 12에 있어서, 상기 볼 스페이서(Ball spacer)의 액정층 내에서의 점유 면적은, 액정층 면적의 0.01% 내지 10%인, 투과율 가변 광학 적층체.
  15. 청구항 1에 있어서, 굴절률이 1.4 내지 2.6인 굴절률 조절층을 더 포함하는, 투과율 가변 광학 적층체.
  16. 청구항 1 내지 15 중 어느 한 항의 투과율 가변 광학 적층체의 제조방법.
  17. 청구항 1 내지 15 중 어느 한 항의 투과율 가변 광학 적층체를 포함하는, 스마트 윈도우.
  18. 청구항 17의 스마트 윈도우를 전면창, 후면창, 측면창, 썬루프창, 및 내부 칸막이 중 적어도 하나 이상에 적용한, 자동차.
  19. 청구항 17의 스마트 윈도우를 포함하는, 건물용 창호.
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