KR20230102899A - Liquid crystal-based smart window film - Google Patents
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Abstract
외부의 압력(중력 포함)으로 인하여 발생될 수 있는 액정 유동성을 최소화하여 열화 현상을 개선하는 액정 기반의 스마트 윈도우 필름을 제공한다. 일 실시예에 따른 액정 기반의 스마트 윈도우 필름은, 셀갭에 구비되며 액정과 고분자 그물막을 포함하는 액정층, 상기 액정층의 광 입사측과 광 출사측에 각각 배치되어 상기 셀갭을 설정하는 제1 배향막과 제2 배향막, 상기 제1 배향막과 상기 제2 배향막 각각에 배치되는 제1 투명전극과 제2 투명전극, 및 상기 제1 투명전극과 상기 제2 투명전극 각각에 배치되는 편광판과 검광판을 포함하며, 상기 고분자 그물막은 상기 액정을 상기 제1 배향막과 상기 제2 배향막에 고정시킨다.Provided is a liquid crystal-based smart window film that improves deterioration by minimizing liquid crystal fluidity that may occur due to external pressure (including gravity). A liquid crystal-based smart window film according to an embodiment includes a liquid crystal layer provided in a cell gap and including a liquid crystal and a polymer mesh, and a first alignment layer disposed on a light input side and a light output side of the liquid crystal layer to set the cell gap. and a second alignment layer, a first transparent electrode and a second transparent electrode disposed on each of the first alignment layer and the second alignment layer, and a polarizing plate and a photolithography plate disposed on each of the first transparent electrode and the second transparent electrode. The polymer mesh film fixes the liquid crystal to the first alignment layer and the second alignment layer.
Description
본 발명은 액정 기반의 스마트 윈도우 필름에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 빛의 편광을 이용하여 투과율을 조절하는 액정 기반의 스마트 윈도우 필름에 관한 것이다.The present invention relates to a liquid crystal-based smart window film, and more particularly, to a liquid crystal-based smart window film that adjusts transmittance using polarization of light.
알려진 바에 따르면, 종래의 액정 기반의 스마트 윈도우 필름은 고분자 분산형 액정(PDLC; polymer disperse liquid crystal)과 고분자 그물막 액정(PNLC; polymer network liquid crystal)을 포함한다.As is known, a conventional liquid crystal-based smart window film includes a polymer disperse liquid crystal (PDLC) and a polymer network liquid crystal (PNLC).
고분자 분산형 액정(PDLC)은 전원의 인가에 따라 빛을 투과하거나 산란하게 함으로써 불투명에서 투명으로 전환되고, 고분자 그물막 액정(PNLC)은 투명에서 불투명으로 변환한다.Polymer dispersed liquid crystal (PDLC) converts from opaque to transparent by transmitting or scattering light according to the application of power, and polymer mesh liquid crystal (PNLC) converts from transparent to opaque.
PDLC 및 PNLC 기반의 스마트 윈도우 필름들은 빛의 산란을 이용하기 때문에 산란 상태에서는 빛을 차단하는 상태에서 전방의 시야를 가리게 된다.Since PDLC and PNLC-based smart window films use light scattering, they block the front view while blocking light in the scattering state.
외부의 압력(중력 포함)으로 인하여 발생될 수 있는 액정 유동성을 최소화하여 열화 현상을 개선하는 액정 기반의 스마트 윈도우 필름을 제공한다.Provided is a liquid crystal-based smart window film that improves deterioration by minimizing liquid crystal fluidity that may occur due to external pressure (including gravity).
본 발명의 일 실시예에 따른 액정 기반의 스마트 윈도우 필름은, 셀갭에 구비되며 액정과 고분자 그물막을 포함하는 액정층, 상기 액정층의 광 입사측과 광 출사측에 각각 배치되어 상기 셀갭을 설정하는 제1 배향막과 제2 배향막, 상기 제1 배향막과 상기 제2 배향막 각각에 배치되는 제1 투명전극과 제2 투명전극, 및 상기 제1 투명전극과 상기 제2 투명전극 각각에 배치되는 편광판과 검광판을 포함하며, 상기 고분자 그물막은 상기 액정을 상기 제1 배향막과 상기 제2 배향막에 고정시킨다.A liquid crystal-based smart window film according to an embodiment of the present invention is provided in a cell gap and includes a liquid crystal layer including a liquid crystal and a polymer net film, respectively disposed on a light incident side and a light output side of the liquid crystal layer to set the cell gap. A first alignment layer and a second alignment layer, a first transparent electrode and a second transparent electrode disposed on the first alignment layer and the second alignment layer, respectively, and a polarizing plate and a photodetector disposed on each of the first transparent electrode and the second transparent electrode. It includes a plate, and the polymer mesh film fixes the liquid crystal to the first alignment layer and the second alignment layer.
상기 액정의 유전율 이방성(Δε)은 양의 값을 가지며, 키랄(chiral) 도판트를 포함할 수 있다.The liquid crystal has a positive dielectric constant anisotropy (Δε) and may include a chiral dopant.
상기 액정의 유전율 이방성(Δε)은 음의 값을 가질 수 있다.The dielectric constant anisotropy (Δε) of the liquid crystal may have a negative value.
상기 고분자 그물막은 자외선 경화용 모노머로 형성되며, 폴리이이드계 물질 및 아크릴레이트 물질 중 하나로 형성될 수 있다.The polymer mesh is formed of a monomer for UV curing, and may be formed of one of a polyide-based material and an acrylate material.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정 기반의 스마트 윈도우 필름은, 상기 제1 배향막과 상기 제2 배향막 사이에 배치되어 상기 액정층의 두께 설정하는 스페이서를 더 포함하며, 상기 고분자 그물막은 상기 스페이서를 상기 제1 배향막과 상기 제2 배향막에 고정시킬 수 있다.The liquid crystal-based smart window film according to an embodiment of the present invention further includes a spacer disposed between the first alignment layer and the second alignment layer to set the thickness of the liquid crystal layer, and the polymer mesh film forms the spacer as described above. It may be fixed to the first alignment layer and the second alignment layer.
상기 스페이서는 볼 또는 기둥 형상의 고분자로 형성될 수 있다.The spacer may be formed of a ball or columnar polymer.
상기 제1 배향막과 상기 제2 배향막은 액정 분자의 초기 배향을 결정하는 고분자막으로 형성될 수 있다.The first alignment layer and the second alignment layer may be formed of a polymer layer that determines initial alignment of liquid crystal molecules.
상기 편광판의 편광축과 상기 검광판의 편광축은 서로 직교할 수 있다.A polarization axis of the polarizer and a polarization axis of the detector plate may be orthogonal to each other.
상기 제1 배향막과 상기 제2 배향막은 수평 배향막으로 형성되며, 상기 제1 배향막은 상기 편광판의 편광축과 동일한 방향으로 배향되고, 상기 액정의 프리틸트(Pre-tilt) 각이 1~5˚이며, 상기 제2 배향막은 상기 검광판의 편광축과 동일한 방향으로 배향될 수 있다.The first alignment layer and the second alignment layer are formed as horizontal alignment layers, the first alignment layer is oriented in the same direction as the polarization axis of the polarizing plate, and the pre-tilt angle of the liquid crystal is 1 to 5 degrees, The second alignment layer may be aligned in the same direction as the polarization axis of the detector plate.
상기 제1 배향막과 상기 제2 배향막은 수직 배향막으로 형성되며, 상기 제1 배향막은 상기 편광판의 편광축에 45˚ 방향으로 배향되고, 상기 액정의 프리틸트(Pre-tilt) 각이 98~99˚이며, 상기 제2 배향막은 상기 검광판의 편광축에 45˚ 방향으로 배향될 수 있다.The first alignment layer and the second alignment layer are formed of vertical alignment layers, the first alignment layer is oriented in a direction of 45 degrees to the polarization axis of the polarizing plate, and the pre-tilt angle of the liquid crystal is 98 to 99 degrees. , the second alignment layer may be aligned in a direction of 45 degrees to the polarization axis of the detector plate.
상기 제1 배향막과 상기 제2 배향막은 기계적인 마찰에 의하여 표면의 굴곡과 고분자의 배열 상태가 규칙적으로 형성될 수 있다.The first alignment layer and the second alignment layer may have surface curves and polymer arrangements regularly formed by mechanical friction.
상기 제1 배향막의 기계적인 마찰 방향과 상기 제2 배향막의 기계적인 마찰 방향은 서로 직교할 수 있다.A mechanical rubbing direction of the first alignment layer and a mechanical rubbing direction of the second alignment layer may be orthogonal to each other.
상기 제1 배향막과 상기 제2 배향막은 편광된 UV 조사에 의하여 고분자의 배열 상태가 규칙적으로 형성될 수 있다.The first alignment layer and the second alignment layer may have a regular arrangement of polymers by polarized UV irradiation.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정 기반의 스마트 윈도우 필름은, 상기 편광판과 상기 제1 배향막 사이에 배치되며, 상기 제1 투명전극이 형성된 투명 플라스틱재의 제1 기판, 및 상기 검광판과 상기 제2 배향막 사이에 배치되며 상기 제2 투명전극이 형성된 투명 플라스틱재의 제2기판을 더 포함할 수 있다.A liquid crystal-based smart window film according to an embodiment of the present invention is disposed between the polarizing plate and the first alignment film, and includes a first substrate made of transparent plastic material on which the first transparent electrode is formed, and the light detector plate and the second substrate. A second substrate made of a transparent plastic material disposed between the alignment layers and having the second transparent electrode formed thereon may be further included.
이와 같이, 액정층에 액정과 고분자 그물막을 포함하여 고분자 그물막이 액정을 제1 배향막과 제2 배향막에 고정시키므로 액정의 유동성 및 열화 현상을 개선할 수 있다. 그러므로 액정 기반의 스마트 윈도우 필름의 내구성이 향상되고, 빛의 산란이 없는 상태로 투과율이 조절될 수 있다.As described above, since the liquid crystal layer includes the liquid crystal and the polymer mesh and the polymer mesh fixes the liquid crystal to the first alignment layer and the second alignment layer, liquid crystal liquidity and deterioration may be improved. Therefore, the durability of the liquid crystal-based smart window film is improved, and the transmittance can be adjusted without light scattering.
또한, 고분자 그물막이 스페이서를 제1 배향막과 제2 배향막에 고정시키므로 액정의 유동성 및 열화 현상이 개선된 수 있다.In addition, since the polymer mesh fixes the spacer to the first alignment layer and the second alignment layer, liquid crystal fluidity and deterioration may be improved.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 기반의 스마트 윈도우 필름의 단면도이다.
도 2는 도 1의 편광판과 검광판의 편광축 방향과 제1 배향막과 제2 배향막의 배향 방향을 도시한 평면도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정 기반의 스마트 윈도우 필름의 단면도이다.
도 4는 도 3의 편광판과 검광판의 편광축 방향과 제1 배향막과 제2 배향막의 배향 방향을 도시한 평면도이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 액정 기반의 스마트 윈도우 필름의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a liquid crystal-based smart window film according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view illustrating polarization axis directions of the polarizer and the detector plate of FIG. 1 and alignment directions of the first alignment layer and the second alignment layer.
3 is a cross-sectional view of a liquid crystal-based smart window film according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a plan view illustrating directions of polarization axes of the polarizer and the detector plate of FIG. 3 and alignment directions of the first alignment layer and the second alignment layer.
5 is a cross-sectional view of a liquid crystal-based smart window film according to a third embodiment of the present invention.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. However, the present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. In order to clearly describe the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and the same reference numerals are assigned to the same or similar components throughout the specification.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 기반의 스마트 윈도우 필름의 단면도이다. 도 1을 참조하면, 제1 실시예의 액정 기반의 스마트 윈도우 필름(100)은 액정층(10), 제1 배향막(21)과 제2 배향막(22), 제1 투명전극(31)과 제2 투명전극(32) 및 편광판(41)과 검광판(42)을 포함한다.1 is a cross-sectional view of a liquid crystal-based smart window film according to a first embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1 , the liquid crystal-based
액정층(10)은 셀갭에 구비되며 액정(11)과 고분자 그물막(12)을 포함한다. 액정(11)은 편광을 제어하는 기능을 가진다. 액정(11)의 유전율 이방성(Δε)은 양의 값을 가지며, 키랄(chiral) 도판트를 포함할 수 있다. 액정(11)의 Δε은 음의 값을 가질 수도 있다.The
예를 들면, 액정층(10)은 액정(11)과 광반응성 재료를 포함한다. 광반응성 재료는 모노머 70~90wt%, 가교제 5~20wt%, 및 광계시제 1~10wt%를 제1혼합하여 포함한다. 제1혼합된 광반응성 재료 1~30wt%를 액정(11) 70~99wt%와 제2혼합한다. 제2혼합된 액정 혼합물 90~99wt%에 셀갭을 유지할 수 있는 스페이서(50) 1~10wt%를 혼합하여 최종 액정 혼합물을 만든다.For example, the
고분자 그물막(12)은 자외선(UV)에 의해서 고분자화 되는 모노머로 형성된다. 즉 고분자 그물막(12)은 자외선 경화용 모노머로 형성되며, 폴리이이드계 물질 및 아크릴레이트 물질 중 하나로 형성될 수 있다.The
액정 기반의 스마트 윈도우 필름(100)은 스페이서(50)를 더 포함한다. 스페이서(50)는 제1 배향막(21)과 제2 배향막(22) 사이에 배치되어 액정층(10)의 두께 설정한다. 일례로써, 스페이서(50)는 볼 또는 기둥(미도시) 형상의 고분자로 형성될 수 있다.The liquid crystal-based
스페이서(50)는 고분자 그물막(12)에 의하여 제1 배향막(21)과 제2 배향막(22)에 고정되어 셀갭(Cell gap)을 유지한다. 셀갭은 제1 배향막(21)과 제2 배향막(22) 사이의 간격으로 설정된다. 즉 스페이서(50)는 편광판(41)과 검광판(42)에 외부의 압력(예, 중력 포함)으로 인하여 발생할 수 있는 액정(11) 유동성을 최소화한다. 셀갭에서 액정(11) 유동의 최소화로 인하여 액정(11)의 열화 현상이 개선된다. 따라서 구성이 향상된 액정 기반의 스마트 윈도우 필름(100)을 만들 수 있게 된다.The
액정(11)에 고분자 그물막(12)을 혼합하여 스마트 윈도우 필름(100)을 제조하고, UV를 조사함으로써 액정층(10) 내에 고분자 그물막(12)을 형성된다. 스마트 윈도우 필름(100)은 액정층(10)으로 인하여 빛의 산란 없이 투과율 조절이 가능하게 된다.The
도 2는 도 1의 편광판과 검광판의 편광축 방향과 제1 배향막과 제2 배향막의 배향 방향을 도시한 평면도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 제1 배향막(21)과 제2 배향막(22)은 액정층(10)의 광 입사측과 광 출사측에 각각 배치된다. FIG. 2 is a plan view illustrating polarization axis directions of the polarizer and the detector plate of FIG. 1 and alignment directions of the first alignment layer and the second alignment layer. Referring to FIGS. 1 and 2 , the
제1 배향막(21)과 제2 배향막(22)은 액정(11) 분자의 초기 배향을 결정하는 고분자막으로 형성된다. 일례로써, 제1 배향막(21)은 좌우로 형성되는 배향방향(211)을 가지고, 제2 배향막(22)은 상하로 형성되는 배향방향(221)을 가진다. 제1, 제2 배향막(21, 22)의 배향방향(211, 221)은 서로 직교한다.The
제1 투명전극(31)과 제2 투명전극(32)은 제1 배향막(21)과 제2 배향막(22) 각각에 배치된다. 광 입사측의 편광판(41)과 광 출사측의 검광판(42)은 제1 투명전극(31)과 제2 투명전극(32) 각각에 배치된다. The first
편광판(41)의 편광축(411)과 검광판(42)의 편광축(421)은 서로 직교한다. 편광판(41)의 편광축(411)은 좌우 방향으로 설정되고, 검광판(42)의 편광축(421)은 상하 방향로 설정된다.A
제1 배향막(21)과 제2 배향막(22)은 수평 배향막으로 형성된다. 제1 배향막(21)은 편광판(41)의 편광축(411)과 동일한 방향, 즉 좌우 방향으로 배향되고 액정(11)의 프리틸트(Pre-tilt) 각이 1~5˚이다. 즉 제1배향막(21)의 배향방향(211)과 편광판(41)은 편광축(411)이 서로 평행하다.The
제2 배향막(22)은 검광판(42)의 편광축(421)과 동일한 방향, 즉 상하 방향으로 배향된다. 즉 제2배향막(22)의 배향방향(221)과 검광판(42)은 편광축(421)이 서로 평행하다.The
일례로써, 제1 배향막(21)과 제2 배향막(22)은 기계적인 마찰에 의하여 표면의 굴곡과 고분자의 배열 상태가 규칙적으로 형성될 수 있다. 제1 배향막(21)과 제2 배향막(22)은 제1 배향막(21)의 기계적인 마찰 방향(Rubbing법)과 제2 배향막(22)의 기계적인 마찰 방향은 서로 직교할 수 있다. 다른 예로써, 제1 배향막(21)과 제2 배향막(22)은 편광된 UV 조사(광배향법)에 의하여 고분자의 배열 상태가 규칙적으로 형성될 수도 있다.As an example, the
구체적으로 설명하면, 배향막은 투명전극이 증착되어 있는 필름(도 5 참조) 또는 편광기능을 가지는 편광필름(도 1 및 도 3 참조)에 형성될 수 있다. 필름 또는 편광필름에 용액(PI; Polyimide, PA; Photo Alignment)을 코팅한 후 건조하므로 필름 또는 편광필름 상에 배향막이 형성될 수 있다. 용액 코팅 방법은 스핀 코팅, 롤 프린팅(Roll Printing), 슬롯다이(slot die) 코팅, 잉크젯 프린팅(Inkjet Printing)을 포함한다.Specifically, the alignment layer may be formed on a film on which a transparent electrode is deposited (see FIG. 5) or a polarizing film having a polarization function (see FIGS. 1 and 3). An alignment layer may be formed on the film or polarizing film by coating the film or polarizing film with a solution (PI; Polyimide, PA; Photo Alignment) and then drying. Solution coating methods include spin coating, roll printing, slot die coating, and inkjet printing.
투명전극은 인듐 틴 옥사이드(ITO; Indium Tin Oxide) 또는 인듐 징크 옥사이드(IZO; Indium Zinc Oxide)로 형성될 수 있다. 필름(도 5의 71, 72)은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET; polyethylene terephthalate), 폴리카보네이트(PC, polycarbonate), 트리아세테이트셀룰로스(TAC; tri-acetyl-cellulose) 또는 시크로 올레핀 폴리머(COP; Cyclo Olefin Polymer)로 형성될 수 있다.The transparent electrode may be formed of indium tin oxide (ITO) or indium zinc oxide (IZO). The films (71 and 72 in FIG. 5) are polyethylene terephthalate (PET), polycarbonate (PC), tri-acetyl-cellulose (TAC) or cyclo olefin polymer (COP; Cyclo Olefin). Polymer).
배향막 표면에 액정 배향을 위하여 배향 처리한다. 편광필름이 사용된 경우(도 1 및 도 3 참조), 편광축과 같은 방향으로 배향 처리한다.Alignment treatment is performed for liquid crystal alignment on the surface of the alignment film. When a polarizing film is used (see FIGS. 1 and 3), alignment treatment is performed in the same direction as the polarization axis.
배향 처리된 일측 배향막(도 1의 제1배향막)이 형성되어 있는 일측 기판의 배향막에 실란트를 도포한다. 실란트가 도포된 일측 배막막에 액정 혼합물을 도포한다. 실란트 도포는 디스펜싱(Dispensing) 및 스크린 프린팅(Screen Printing)으로 가능하다.A sealant is applied to an alignment layer of one substrate on which an alignment-treated one-side alignment layer (first alignment layer in FIG. 1 ) is formed. A liquid crystal mixture is applied to the double layer film on one side to which the sealant is applied. Sealant application is possible by dispensing and screen printing.
그 후 배향 처리된 다른측 배향막(도 1의 제2배향막)이 형성되어 있는 다른측 기판을 합지하여 셀을 형성한다. 두 기판의 합지는 액정적하주입(ODF; One Drop Filling) 또는 라미네이션(Lamination)으로 가능하다. Thereafter, a cell is formed by bonding the other side substrate on which the other side alignment film (the second alignment layer in FIG. 1 ) having been subjected to the alignment process is formed. The lamination of the two substrates can be accomplished by One Drop Filling (ODF) or lamination.
이때, 두 배향막의 배향축이 서로 90˚가 된다. 편광 기능을 가지는 편광필름을 사용했을 때는 일측의 편광축(도 1의 411)과 다른측의 편광축(도 1의 421)이 서로 90˚가 되도록 배치한다.At this time, the alignment axes of the two alignment films are 90 degrees from each other. When a polarizing film having a polarizing function is used, the polarization axis (411 in FIG. 1) on one side and the polarization axis (421 in FIG. 1) on the other side are arranged at 90 degrees from each other.
합지된 셀에 고분자 그물막(12)을 형성하기 위하여 UV를 조사한다. UV를 조사하므로 광반응성 재료의 모노머와 가교체 및 광계시제가 경화되어 고분자 그물막(12)을 형성한다.UV is irradiated to form a
편광기능을 가지고 있지 않은 필름을 사용하였을 경우, 합지된 셀의 양측 필름(도 5의 71, 72)의 외면에 편광기능을 가지는 편광필름을 부착한다. 이때, 편광필름의 편광축은 배향막을 구비한 필름의 배향축과 동일하게 한다.When a film having no polarization function is used, a polarizing film having a polarization function is attached to the outer surface of the films on both sides of the laminated cell (71 and 72 in FIG. 5). At this time, the polarization axis of the polarizing film is the same as that of the film having an alignment film.
다시 도 1을 참조하면, 액정층(10)의 양측에는 제1 기판 조립체(101)와 제2 기판 조립체(102)가 배치되며, 실란트(51)는 제1 기판 조립체(101)와 제2 기판 조립체(102)를 상호 밀봉 접착한다. 제1 기판 조립체(101)는 제1 배향막(21)과 제1 투명전극(31)과 편광판(41)으로 구성되고, 제2 기판 조립체(102)는 제2 배향막(22)과 제2 투명전극(32)과 검광판(42)으로 구성된다. 즉 고분자 그물막(12)은 스페이서(50)를 제1 배향막(21)과 제2 배향막(22)에 고정하여, 셀갭(Cell gap)을 유지할 때, 실란트(51)는 제1 배향막(21)과 제2 배향막(22)을 상호 밀봉한다. 따라서 스페이서(50)의 유동성이 최소화된다.Referring back to FIG. 1 , a
액정(11)은 편광을 제어하는 기능을 가지며, VA(vertically aligned) 액정모드와 TN(twisted neumatic) 액정모드로 제어 가능하다. The
VA(Vertically Aligned) 액정 모드의 셀은 투과축이 수직인 두 장의 편광판 사이에 액정 분자가 각 투과축에 45˚가 되는 방향으로 틸트(Tilt)되어 수직으로 배향되어 있는 액정 셀이다(도 3 및 도 4 참조). VA 액정셀은 초기 상태가 투과율이 가장 낮고 인가 전압이 증가함에 따라 투과율이 높아진다.A VA (Vertically Aligned) liquid crystal mode cell is a liquid crystal cell in which liquid crystal molecules are tilted in a direction of 45 degrees to each transmission axis and aligned vertically between two polarizers with vertical transmission axes (FIG. 3 and see Figure 4). The VA liquid crystal cell has the lowest transmittance in the initial state and the transmittance increases as the applied voltage increases.
TN(Twisted Nematic) 액정 모드의 셀은 투과축이 수직인 두 장의 편광판 사이에 액정 분자가 각 편광판 투과축으로 러빙하여 90도 트위스트(twist) 배향되어 있다(도 1 및 도 2 참조). TN 액정셀은 초기 상태가 투과율이 가장 높고 인가 전압이 증가함에 따라 투과율이 낮아진다.In a TN (Twisted Nematic) liquid crystal mode cell, liquid crystal molecules are rubbed with each polarizer transmission axis between two polarizers having vertical transmission axes, and are twisted at 90 degrees (see FIGS. 1 and 2). The TN liquid crystal cell has the highest transmittance in the initial state and the transmittance decreases as the applied voltage increases.
한편, 제1 실시예의 액정 기반의 스마트 윈도우 필름(100)은 제1 기판 조립체(101)와 제2 기판 조립체(102)를 상호 밀봉하여 형성된다. 액정층(10)은 액정(11)과 고분자 그물막(12)을 구비한다.Meanwhile, the liquid crystal-based
액정(11)은 제1, 제2 기판 조립체(101, 102) 사이에서 유동성을 가진다. 그러나 고분자 그물막(12)은 제1 기판 조립체(101)와 제2 기판 조립체(102)에 고정되어, 이들 사이를 고정시켜 셀갭을 유지시킨다. 고분자 그물막(12)은 셀갭에서 액정(11)과 스페이서(50)를 제1 기판 조립체(101)와 제2 기판 조립체(102)에 고정시킨다. 따라서 액정(11)의 유동성이 최소화된다.The
또한 액정 기반의 스마트 윈도우 필름(100)을 대상 유리에 붙이는 과정에서 롤러를 이용하여 라미네이션 할 경우, 고분자 그물막(12)은 액정(11)과 스페이서(50)를 제1 기판 조립체(101)와 제2 기판 조립체(102)에 고정시키므로 액정(11)과 스페이서(50)가 밀리는 것을 방지한다.In addition, when lamination is performed using a roller in the process of attaching the liquid crystal-based
따라서 액정 기반의 스마트 윈도우 필름(100)을 세워 놓게 되면, 중력을 포함한 외부 압력에 의해서 액정(11)과 스페이서(50)가 세워진 하부로 쏠리는 현상 및 액정(11) 밀도의 불균일과 스페이서(50) 밀도의 불균일이 최소화될 수 있다. 즉 액정(11)과 스페이서(50)의 유동성이 최소화되고, 셀갭과 액정(11)의 밀도 및 스페이서(50)의 밀도가 일정하게 유지되므로 열화 현상이 최소화될 수 있다.Therefore, when the liquid crystal-based
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정 기반의 스마트 윈도우 필름의 단면도이다. 도 3을 참조하면, 제2 실시예의 액정 기반의 스마트 윈도우 필름(200)에서, 제1 배향막(61)과 제2 배향막(62)은 수직 배향막으로 형성된다.3 is a cross-sectional view of a liquid crystal-based smart window film according to a second embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3 , in the liquid crystal-based
일례로써, 제1 배향막(61)은 편광판(41)의 편광축(411)에 45˚ 방향으로 교차하는 배향방향(611)을 가지고, 제2 배향막(62)은 검광판(42)의 편광축(421)에 45˚ 방향으로 교차하는 배향방향(621)을 가진다. 제1, 제2 배향막(61, 62)의 배향방향(611, 621)은 서로 평행하고 서로 반대 방향이다.As an example, the first alignment layer 61 has an
도 4는 도 3의 편광판과 검광판의 편광축 방향과 제1 배향막과 제2 배향막의 배향 방향을 도시한 평면도이다. 도 3 및 도 4를 참조하면, 제1 배향막(61)은 편광판(41)의 편광축(411)에 45˚ 방향으로 배향되고, 액정층(15)에서 액정(16)의 프리틸트(Pre-tilt) 각이 98~99˚이다. 즉 제1배향막(61)의 배향방향(611)과 편광판(41)은 편광축(411)의 45˚로 교차한다.FIG. 4 is a plan view illustrating directions of polarization axes of the polarizer and the detector plate of FIG. 3 and alignment directions of the first alignment layer and the second alignment layer. Referring to FIGS. 3 and 4 , the first alignment layer 61 is aligned in a direction of 45 degrees to the
제2 배향막(62)은 검광판(42)의 편광축(421)에 45˚ 방향으로 배향된다. 즉 제2배향막(62)의 배향방향(621)과 검광판(42)의 편광축(421)은 45˚로 교차한다.The second alignment layer 62 is oriented in a direction of 45 degrees to the
고분자 그물막(17)은 편광판(41) 측 제1배향막(61)과 검광판(42) 측 제2배향막(62) 사이를 고정시켜 셀갭을 유지시킨다. 고분자 그물막(17)은 셀갭에서 액정(16)과 스페이서(50)를 고정시킨다. 고분자 그물막(17)은 액정(16)과 스페이서(50)가 밀리는 것을 방지한다.The
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 액정 기반의 스마트 윈도우 필름의 단면도이다. 도 5를 참조하면, 제3 실시예의 액정 기반의 스마트 윈도우 필름(300)에서, 제1 기판(71)과 제2 기판(72)을 더 포함한다.5 is a cross-sectional view of a liquid crystal-based smart window film according to a third embodiment of the present invention. Referring to FIG. 5 , the liquid crystal-based
제1 기판(71)은 편광판(41)과 제1 배향막(21) 사이에 배치되며, 투명 플라스틱재 기판으로써 제1투명전극(31)을 구비한다. 제2 기판(72)은 검광판(42)과 제2 배향막(22) 사이에 배치되며, 투명 플라스틱재 기판으로써 제2투명전극(32)을 구비한다.The
제1 기판(71)과 제2 기판(72) 사이에 액정층(10)을 구성한 후, 편광판(41)과 검광판(42)을 각각 부착함으로써 액정 기반의 스마트 윈도우 필름(300)을 완성할 수 있다.After the
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것이 아니고 청구범위와 발명의 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these, and it is possible to make various modifications and practice within the scope of the claims, the description of the invention and the accompanying drawings, and this is also the present invention. It goes without saying that it falls within the scope of the invention.
10, 15: 액정층
11, 16: 액정
12, 17: 고분자 그물막
21: 제1 배향막
22: 제2 배향막
31: 제1 투명전극
32: 제2 투명전극
41: 편광판
42: 검광판
50: 스페이서
61: 제1 배향막
62: 제2 배향막
100, 200, 300: 액정 기반의 스마트 윈도우 필름
101: 제1 기판 조립체
102: 제2 기판 조립체
211, 221: 배향방향
411, 421: 편광축
611, 621: 배향방향10, 15:
12, 17: polymer mesh 21: first alignment layer
22: second alignment layer 31: first transparent electrode
32: second transparent electrode 41: polarizer
42: light inspection plate 50: spacer
61: first alignment layer 62: second alignment layer
100, 200, 300: liquid crystal-based smart window film
101: first substrate assembly 102: second substrate assembly
211, 221:
611, 621: orientation direction
Claims (14)
상기 액정층의 광 입사측과 광 출사측에 각각 배치되어 상기 셀갭을 설정하는 제1 배향막과 제2 배향막;
상기 제1 배향막과 상기 제2 배향막 각각에 배치되는 제1 투명전극과 제2 투명전극; 및
상기 제1 투명전극과 상기 제2 투명전극 각각에 배치되는 편광판과 검광판
을 포함하며,
상기 고분자 그물막은 상기 액정을 상기 제1 배향막과 상기 제2 배향막에 고정시키는, 액정 기반의 스마트 윈도우 필름.a liquid crystal layer provided in the cell gap and including a liquid crystal and a polymer mesh;
a first alignment layer and a second alignment layer disposed on light incident side and light output side of the liquid crystal layer to set the cell gap;
a first transparent electrode and a second transparent electrode disposed on the first alignment layer and the second alignment layer, respectively; and
A polarizing plate and a light detector disposed on the first transparent electrode and the second transparent electrode, respectively.
Including,
The polymer mesh film fixes the liquid crystal to the first alignment layer and the second alignment layer, the liquid crystal-based smart window film.
상기 액정의 유전율 이방성(Δε)은 양의 값을 가지며, 키랄(chiral) 도판트를 포함하는 액정 기반의 스마트 윈도우 필름.According to claim 1,
The liquid crystal-based smart window film having a positive dielectric anisotropy (Δε) of the liquid crystal and including a chiral dopant.
상기 액정의 유전율 이방성(Δε)은 음의 값을 가지는 액정 기반의 스마트 윈도우 필름.According to claim 1,
The liquid crystal-based smart window film having a negative dielectric constant anisotropy (Δε) of the liquid crystal.
상기 고분자 그물막은 자외선 경화용 모노머로 형성되며, 폴리이이드계 물질 및 아크릴레이트 물질 중 하나로 형성되는 액정 기반의 스마트 윈도우 필름.According to claim 1,
The polymer net film is formed of a monomer for UV curing, and is a liquid crystal-based smart window film formed of one of a polyide-based material and an acrylate material.
상기 제1 배향막과 상기 제2 배향막 사이에 배치되어 상기 액정층의 두께 설정하는 스페이서를 더 포함하며,
상기 고분자 그물막은 상기 스페이서를 상기 제1 배향막과 상기 제2 배향막에 고정시키는 액정 기반의 스마트 윈도우 필름.According to claim 1,
Further comprising a spacer disposed between the first alignment layer and the second alignment layer to set the thickness of the liquid crystal layer;
The liquid crystal-based smart window film in which the polymer net film fixes the spacer to the first alignment layer and the second alignment layer.
상기 스페이서는 볼 또는 기둥 형상의 고분자로 형성되는 액정 기반의 스마트 윈도우 필름.According to claim 5,
The spacer is a liquid crystal-based smart window film formed of a ball or columnar polymer.
상기 제1 배향막과 상기 제2 배향막은 액정 분자의 초기 배향을 결정하는 고분자막으로 형성되는 액정 기반의 스마트 윈도우 필름.According to claim 1,
The first alignment film and the second alignment film are formed of a polymer film that determines the initial orientation of liquid crystal molecules.
상기 편광판의 편광축과 상기 검광판의 편광축은 서로 직교하는 액정 기반의 스마트 윈도우 필름.According to claim 1,
A liquid crystal-based smart window film wherein a polarization axis of the polarizer and a polarization axis of the detector plate are orthogonal to each other.
상기 제1 배향막과 상기 제2 배향막은 수평 배향막으로 형성되며,
상기 제1 배향막은 상기 편광판의 편광축과 동일한 방향으로 배향되고, 상기 액정의 프리틸트(Pre-tilt) 각이 1~5˚이며,
상기 제2 배향막은 상기 검광판의 편광축과 동일한 방향으로 배향되는 액정 기반의 스마트 윈도우 필름.According to claim 8,
The first alignment layer and the second alignment layer are formed as horizontal alignment layers,
The first alignment layer is oriented in the same direction as the polarization axis of the polarizing plate, and the pre-tilt angle of the liquid crystal is 1 to 5 degrees,
The second alignment film is oriented in the same direction as the polarization axis of the detector plate.
상기 제1 배향막과 상기 제2 배향막은 수직 배향막으로 형성되며,
상기 제1 배향막은 상기 편광판의 편광축에 45˚ 방향으로 배향되고, 상기 액정의 프리틸트(Pre-tilt) 각이 98~99˚이며,
상기 제2 배향막은 상기 검광판의 편광축에 45˚ 방향으로 배향되는 액정 기반의 스마트 윈도우 필름.According to claim 8,
The first alignment layer and the second alignment layer are formed as vertical alignment layers,
The first alignment layer is oriented in a direction of 45 degrees to the polarization axis of the polarizing plate, and the pre-tilt angle of the liquid crystal is 98 to 99 degrees,
The second alignment film is a liquid crystal-based smart window film aligned in a direction of 45 degrees to the polarization axis of the detector plate.
상기 제1 배향막과 상기 제2 배향막은
기계적인 마찰에 의하여 표면의 굴곡과 고분자의 배열 상태가 규칙적으로 형성되는 액정 기반의 스마트 윈도우 필름.According to claim 7,
The first alignment layer and the second alignment layer are
A liquid crystal-based smart window film in which the curvature of the surface and the arrangement of polymers are regularly formed by mechanical friction.
상기 제1 배향막의 기계적인 마찰 방향과 상기 제2 배향막의 기계적인 마찰 방향은 서로 직교하는 액정 기반의 스마트 윈도우 필름.According to claim 11,
A liquid crystal-based smart window film wherein a mechanical rubbing direction of the first alignment layer and a mechanical rubbing direction of the second alignment layer are orthogonal to each other.
상기 제1 배향막과 상기 제2 배향막은
편광된 UV 조사에 의하여 고분자의 배열 상태가 규칙적으로 형성되는 액정 기반의 스마트 윈도우 필름.According to claim 7,
The first alignment layer and the second alignment layer are
A liquid crystal-based smart window film in which polymer arrangements are regularly formed by polarized UV irradiation.
상기 편광판과 상기 제1 배향막 사이에 배치되며, 상기 제1 투명전극이 형성된 투명 플라스틱재의 제1 기판, 및
상기 검광판과 상기 제2 배향막 사이에 배치되며 상기 제2 투명전극이 형성된 투명 플라스틱재의 제2기판을 더 포함하는 액정 기반의 스마트 윈도우 필름.
According to claim 1,
A first substrate made of a transparent plastic material disposed between the polarizing plate and the first alignment layer and having the first transparent electrode formed thereon; and
The liquid crystal-based smart window film further comprising a second substrate made of a transparent plastic material disposed between the photodetector plate and the second alignment layer and having the second transparent electrode formed thereon.
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KR1020210193367A KR20230102899A (en) | 2021-12-30 | 2021-12-30 | Liquid crystal-based smart window film |
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KR (1) | KR20230102899A (en) |
-
2021
- 2021-12-30 KR KR1020210193367A patent/KR20230102899A/en not_active Application Discontinuation
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Legal Events
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E902 | Notification of reason for refusal |